CN1248182C - 用于校正运动目标显示中的缺陷的图象处理方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于对轮廓缺陷进行运动补偿的方法。通过向每个单元分配与位于子场时刻中的运动补偿中间图象相对应的状态，针对每个子场进行运动补偿。本发明的方法将单个运动向量Vm与每个单元Ci相联系，以针对每个子场构成中间图象。

Description

用于校正运动目标显示中的缺陷的图象处理方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于校正运动目标显示中的缺陷的图象处理方法和设备。具体而言，本发明涉及使用图象子场的时间积分(temporalintegration)来校正显示设备产生的缺陷，以再现灰度等级。
背景技术
讨论的显示设备采用了基本单元矩阵，这些基本单元或者处于“开启”状态，或者处于“关闭”状态。在显示设备中，本发明具体涉及等离子体显示板。
等离子体显示板，以下称为PDP，是一种平板式显示屏。有两大系列的PDP，即，操作是直流型的PDP和操作是交流型的PDP。通常，PDP包括两块绝缘瓦片(tile)(或者基板)，每个瓦片带有一个或者多个电极阵列并且在它们之间限定充满气体的空间。这些瓦片连接在一起，以在所述阵列的电极之间限定交叉，每个电极的交叉限定了与气体空间相对应的基本单元，所述的气体空间由隔板部分地限制，并且在所述的气体空间中，当所述的单元被激活时，发生放电。这种放电导致在基本单元中发射出UV射线，进而，淀积在单元壁上的磷光体将UV射线转换成可见光。
在直流式PDP的情况下，有两种类型的单元结构，一种单元结构被称为矩阵结构，另一种被称为共面结构。尽管这两种结构不同，但是基本单元的操作基本上是相同的。每个单元可以处于点燃或者“开启”状态，或者可以处于熄灭或者“关闭”状态。可以通过在想要维持该状态的整个周期中发送被称为保持脉冲的连续脉冲来将单元维持在这些状态之一。通过发送通常被称为寻址脉冲的较大的脉冲来开启单元或者寻址单元。通过使用阻尼放电来消除单元中的电荷，单元被关闭或者被擦除。为了获得各种灰度等级，通过使用图象显示持续时间中的子场或者子帧来调制开启和关闭状态的持续时间，以利用眼睛的积分现象。
为了能够获得每个基本单元的时间点火调制，主要使用两种所谓的“寻址模式”。被称为“寻址并显示”的第一寻址模式是寻址单元的每一行，同时保持单元的其它行，所述的寻址以移位的方式一行一行进行。被称为“寻址和显示分离”的第二寻址模式是在三个分离的周期中寻址、保持和擦除平板的所有单元。为了获得与这两种寻址模式相关的详细资料，本领域的技术人员例如可以参照美国专利申请No.5420602和No.5446344。
无论使用哪一种寻址模式，都有与以开启/关闭模式操作的单元的时间积分相关的众多问题。一个问题是轮廓问题，两种颜色之间的过渡区域位移时，出现较暗或者较亮，甚至带色的线条。当在眼睛看来是相同颜色的两种非常相似的颜色之间发生过渡时，轮廓现象更易于被觉察到。运动目标也出现了轮廓锐度问题。
图1示出了用于显示带有运动过渡的两个连续图象而进行的时间划分。按照不同的国家，图象的总显示时间是16.6毫秒或者20毫秒。在显示时间中，产生与加权1、2、4、8、16、32、64和128的周期相关的8个子场，以提供每个单元的256个灰度级。每个子场使得基本单元可以在点亮时间中被点亮或者不被点亮，所述点亮时间与加权1、2、4、8、16、32、64和128乘以基本时间相等。点亮时间被单元处于关闭状态期间的擦除和寻址操作分开。
等级128和等级127之间在一种颜色上的过渡表示为图象I和位移了5个象素的图象I+1。由眼睛进行的积分等于倾斜线所示的时间积分。积分的结果由在等级128和127之间过渡的时刻表现的灰度等级0来显示，从而人的眼睛不能区分这两个等级。当过渡是从等级127到128时，出现等级0，相反，当从等级128过渡到等级127时，出现等级255。当三种基色(红、绿和蓝)组合在一起时，这种等级上的变化被着色，并且变得更易于看见。
第一种方案是“打乱”较高的加权，以最小化误差。图2示出了与利用加权32的7个子场而非加权32、64和128的三个子场的与图1相同的过渡。则在等于等级32的最大值出现眼睛的积分误差。已经提出了许多通过改变子场的加权以最小化误差的许多其它方案。但是，无论是何种适用于不同子场的亮度分配的方案，都有因编码而造成的显示误差。
在欧洲专利申请No.0978817(以下称为D1)中，提出按照观察的运动来校正图象。在D1中，针对要被显示的图象的所有象素计算运动向量，然后子场按照子场的各种加权沿着这些向量运动。获得的校正如图3所示。对于造成轮廓效应的过渡，这种校正的结果给出了良好的效果，即，属于过渡的区域与相同的运动向量一起进行轮廓运动。但是，当应用到目标交叉的情形中时，D1中所述的校正具有一些缺点。图4示出了根据已有技术估计器获得的运动向量场。与当前图象(图象I)的每个点相关的是指示关于前一图象(I-1)的运动方向的运动向量。当运动目标在背景前运动时，在出现部分背景的同时，另一部分的背景消失。如果尝试沿着运动向量移动当前图象的子场时，出现冲突区域1和空缺区域2。冲突区域2的特点是运动向量的交叉，它将两个值施加在给定的点的给定子场上。空缺区域的特点是缺少信息。
发明内容
本发明提出一种用于对轮廓缺陷进行运动补偿的方法。根据本发明，运动补偿如下进行：通过向每个单元分配与位于子场时刻中的运动补偿中间图象相对应的状态，针对每个子场确定每个单元的状态。
本发明是一种将视频图象显示在显示设备上的方法，所述显示设备包括多个单元，在所述的单元中，通过在每个单元或者处于开启或者处于关闭的多个子场的给定周期中进行时间积分来获得灰度等级，其特征在于，所述方法包括步骤：在要显示的图象和前一图象之间进行运动估计，通过运动估计获得的运动向量被分成平行的向量场，针对每个子场和针对每个单元，确定要施加的运动向量，针对每个子场和针对每个单元，按照所述要显示的图象和/或所述前一图象和所述运动矢量来确定灰度等级，其中，针对给定的子场，如果单元处于单个平行向量场中，则针对所述单元所确定的运动向量和灰度等级分别是，所述向量场的相应运动向量，和该运动向量所指向的要显示的图象或前一图象的灰度等级，如果单元处于至少两个平行的向量场中，则确定与穿过该单元的所有场平行的运动向量，针对所述单元所确定的运动向量是要显示的图象和前一图象的灰度等级最接近的运动向量，而针对所述单元所确定的灰度等级是该运动向量所指向的要显示的图象或前一图象的灰度等级，以及如果单元未处于任何一个向量场之中，则针对所述单元所确定的运动向量和灰度等级分别是，取决于针对要显示的图象或前一图象所估计的相邻向量的结果运动向量，和该结果运动向量所指向的要显示的图象或者前一图象的灰度等级。
此外，本发明提供了一种将视频图象显示在显示设备上的方法，所述显示设备包括多个单元，在所述的单元中，通过在每个单元或者处于开启或者处于关闭的多个子场的给定周期中进行时间积分来获得灰度等级，其特征在于，所述方法包括步骤：在要显示的图象和前一图象之间进行运动估计，通过运动估计获得的运动向量被分成平行的向量场，针对每个子场和针对每个单元，确定要施加的运动向量，针对每个子场和针对每个单元，按照所述要显示的图象和/或所述前一图象和所述运动矢量来确定灰度等级，其中，针对给定的子场，如果单元处于单个平行向量场中，则针对所述单元所确定的运动向量和灰度等级分别是，所述向量场的相应运动向量，和该运动向量所指向的要显示的图象或前一图象的灰度等级，如果单元处于至少两个平行的向量场中，则确定与穿过该单元的所有场平行的运动向量，针对所述单元所确定的运动向量是要显示的图象和前一图象的灰度等级最接近的运动向量，而针对所述单元所确定的灰度等级是该运动向量所指向的要显示的图象或前一图象的灰度等级，以及如果单元未处于任何一个向量场之中，则针对所述单元所确定的运动向量和灰度等级分别是，与围绕所述单元的前一图象的延长向量的场平行的向量，和该运动向量所指向的要显示的图象或前一图象的灰度等级。
最好在要显示的图象和前一图象之间进行运动估计，通过运动估计获得的运动向量被分成平行的向量场。对于每个子场和对于每个单元，确定施加的运动向量，然后按照要显示的图象和/或在要显示的图象之前的图象来确定对应的灰度等级。
可以想到三种情形，这取决于给定子场的图象的各种区域。如果单元处于单个平行的向量场中，则与其相关的向量与向量场相对应，并且灰度等级与该向量指向的要显示的图象的灰度等级相对应。如果单元处于至少两个平行的向量场中，则确定与穿过该单元的所有场平行的向量，以及要显示的图象和前一图象的灰度等级最接近的向量与该单元相关。与该单元相关的所述灰度等级对应于相关的向量所指向的要显示的图象的灰度等级。如果单元未处于任何一个向量场之中，则计算与相邻的向量的均值相对应的合成向量，并且与合成向量相对应的前一图象的灰度等级与该单元相关。
作为一个变化，如果单元未处于任何的向量场中，则延长前一图象的运动向量，分配与围绕该单元的前一图象的延长向量场平行的向量，与该单元相关的灰度等级对应于分配给该单元的向量所穿过的前一图象的灰度等级。
本发明还涉及一种采用上面限定的方法的显示设备。具体而言，该设备包括：等离子体板。
附图说明
阅读下面参考附图的描述将会更清楚地理解本发明，以及将会使本发明地特征和优点更加清楚，其中：
图1到图3示出了人眼对以开启/关闭模式操作的显示设备进行的灰度等级的时间积分；
图4示出了运动估计器提供的向量场的例子；
图5和图6示出了根据本发明对运动向量进行的外插；
图7示出了根据本发明为了将影像转换成以开启/关闭模式操作的显示设备使用的指令的顺序；
图8示出了本发明一个实施例的方框图。
具体实施方式
由于上面已经说明了图1到图3，所以不必进行详细说明。
图4示出了由运动估计器提供的运动向量。本发明使用的运动估计器与使用运动补偿进行图象显示频率转换所使用的估计器的类型相同。目前使用的运动估计器与所谓的理想估计器类似。运动向量包括沿着图象水平轴的分量和沿着图象垂直轴的分量，这对应于两幅图象之间(或者两个帧之间，这取决于系统是工作在隔行扫描方式还是工作在逐行扫描方式)的点的位移。出于表示的原因，仅仅以沿着水平轴的一系列线性的点的一维方式来表示图象，垂直轴表示时间。
对于给定的图象I，运动估计器使用已有的技术将每个点与前一图象指向的运动向量相联系。对于与明显的背景相对应的点，估计器能够根据相邻的向量和当前图象(图象I)与前一图象(图象I-1)的点集合纹理结构可靠地确定相关的向量。获得结果是与运动向量的交叉相对应的冲突区域1，和无向量穿过的空缺区域。
根据本发明，把被运动补偿的中间图象与每个子场相联系，以确定所述子场的单元的开启或者关闭值。图5示出了计算单元值的第一种方式。
首先，在图象I和图象I-1之间进行运动估计。运动估计的结果是一组向量V1到V20，它们都指向图象I的单个象素。图象I的每个象素具有从图象I-1开始的相关的运动向量。在我们示出的例子中，运动向量一起被分成三个向量场VF1到VF3。向量场VF1到VF3对应于与相同的运动向量相关的图象I的连续象素区域，包括该象素区域沿着相关的运动向量在图象I-1上的投影通过比较与相邻象素相关的两个向量进行整体分组，如果两个向量平行，则两个象素属于相同的场。根据一个变化，也可以允许两个要平行的向量具有很小的误差余量，例如，沿着X轴和/或Y轴有±0.1个象素的偏移。
在与所述子场的结束相对应的时刻，执行对与该子场相关的中间图象的计算。对于中间图象的每个象素，观察使用向量场VF1到VF3中的哪个。当可以使用单个向量场时，例如对于象素P1和P2，根据分别沿着向量场VF2或者VF3在图象I上的投影来观察向量分别对应于哪个象素。当然，在这种情况下，投影并不能与图象I的象素相对应，可以取最接近的象素，例如，或者取最接近的象素值的加权平均。
如果象素处于冲突区域中，例如象素P3，则确定使用哪个向量场。要这样做，一方面取象素P3沿着象素P3所处的向量场VF2和VF3的每个方向在图象I上的投影，另一方面取其在图象I-1上的投影。接着，取图象I和图象I-1的象素(或者平均的象素)值沿着每个方向的差值。接着，比较两个差值的绝对值，以确定图象I和I-1的象素沿着哪个方向最接近。然后将与图象I和I-1的象素最接近的方向相对应的场VF2分配给象素P3。最后，这就将象素P3与对应于沿着相关的场VF2的方向在图象I上的投影的值相联系。
另一方面，如果象素处于空缺区域中，例如象素P4，则根据围绕空缺区域的向量场VF1和VF2确定向量Vm。通过平均与围绕该区域的向量场VF1和VF2相关的向量来计算向量Vm，由关于将每个向量场VF1和VF2的象素P3分离的中间图象的距离来加权均值。接着，沿着向量Vm的方向做图象I-1上的象素P3的投影，以便确定联系象素P3的数值。
为了将中间图象与子场相联系，在上述实施例中，将子场的结束时刻看作必须设置图象的时刻，图象I对应于最后一个子场的结束时刻。作为一个变化，本领域的技术人员可以将图象与子场的开始时刻相联系。另一个变化是将图象I与图象的第一子场相联系，在这种情况下，将会需要使用图象I+1来计算运动向量以及延迟图象的显示。
图6示出了用于确定空缺区域中的象素值的变化。对于这种方法，确定与图象I-1的向量场的延长相对应的向量场。由于象素P1到P3都落在至少出现一个向量场VF2和/VF3的区域中，所以像前面一样确定这些象素的值。另一方面，由于象素P3落在空缺区域中，所以要考虑到与使用图象I-1和I-2所计算的向量场的延长相对应的向量场VF’。象素P3沿着向量场VF’的方向投影在图象I-1上。与象素P3相关的值等于图象I-1的象素沿着投影方向的值(或者等于最接近的象素的加权均值)。
图7总结了采用的方法，即，任何一种用于确定要应用于不同中间图象的不同象素的向量或向量方向的方法。一旦接收到新的图象，执行步骤E1：估计新图象I和前一图象I-1之间的运动。该运动估计可以按照众多已有方法之一来进行。
在第一步骤E1之后，执行第二步骤E2：外插运动向量。在第二步骤E2中，根据在第一步骤E1期间获得运动向量进行计算而得的运动向量与每个象素和每个子场相联系。可选择地，可以再次使用对如前所述的前一图象I-1执行第一步骤E1而获得的运动向量。
在第二步骤E2之后，或者部分地与所述步骤E2同步，执行计算灰度等级的第三步骤E3。第三步骤E3根据相关计算的向量和当前的图象I或者前一图象I-1来确定针对每个子场的每个象素而应用的灰度等级，如上所述。在已经为子场的象素计算出运动向量时，第二步骤E2和第三步骤E3可以重叠。
为了最小化本发明所需要的资源，对中间图象进行的计算局限于用于确定所述子场的单元状态所需要的信息。对于每个子场，针对每个单元确定应用的运动向量，但是，仅当运动向量未指向单个象素的情况下，才计算相对应的灰度等级。
最后，在步骤E4执行灰度等级的编码。根据本发明，按照与给定的子场的单元相对应的象素来为给定的子场确定PDP的开启和关闭状态。作为一个编码的例子，在图5中认为与包括在向量场VF2中的象素相关的灰度等级都是等级127，以及与包括在向量场VF3中的象素相关的灰度等级都是等级64。单元C12的等级编码为等级127，而单元C18的等级编码为64。单元C13到C17处于中间等级。对于加权1的子场，单元C13到C17属于场VF1。对于加权2、4、8和16的子场，单元C13到C16属于子场VF2，而单元C17属于场VF3。对于加权32的第一子场，单元C13到C15属于场VF2，而单元C16和C17属于场VF3。对于加权32的第二和第三子场，单元C13和C14属于场VF2，而单元C 15到C17属于场VF3。对于加权32的第四和第五子场，单元C13属于场VF2，而单元C14到C17属于场VF3。对于加权32的第六和第七子场，单元C13到C17属于场VF3。因此对单元C13到C17的编码值分别等于127、127、95、95和65。然后使用已有技术根据编码的等级创建点火表。
各种的实现结构都是可能的。图8中示出了一个例子。图象存储器800接收图象流，用于存储。存储器800的规模允许存储至少三幅图象，在使用图象I-1处理图象I期间存储图象I+1。计算电路801，例如是一个信号处理器，它按照上述的方法执行编码，并且将开启信号传送到等离子体板803的列驱动器。同步电路804同步列驱动器802和行驱动器805。
如同本领域的技术人员理解的那样，对于实现本方法的电路，可以有各种变化。

Claims (5)

1.一种将视频图象显示在显示设备上的方法，所述显示设备包括多个单元，在所述的单元中，通过在每个单元或者处于开启或者处于关闭的多个子场的给定周期中进行时间积分来获得灰度等级，其特征在于，所述方法包括步骤：
在要显示的图象和前一图象之间进行运动估计，通过运动估计获得的运动向量被分成平行的向量场，
针对每个子场和针对每个单元，确定要施加的运动向量，
针对每个子场和针对每个单元，按照所述要显示的图象和/或所述前一图象和所述运动向量来确定灰度等级，
其中，针对给定的子场，
如果单元处于单个平行向量场中，则针对所述单元所确定的运动向量和灰度等级分别是，所述向量场的相应运动向量，和该运动向量所指向的要显示的图象或前一图象的灰度等级，
如果单元处于至少两个平行的向量场中，则确定与穿过该单元的所有场平行的运动向量，针对所述单元所确定的运动向量是要显示的图象和前一图象的灰度等级最接近的运动向量，而针对所述单元所确定的灰度等级是该运动向量所指向的要显示的图象或前一图象的灰度等级，以及
如果单元未处于任何一个向量场之中，则针对所述单元所确定的运动向量和灰度等级分别是，取决于针对要显示的图象或前一图象所估计的相邻向量的结果运动向量，和该结果运动向量所指向的要显示的图象或者前一图象的灰度等级。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，结果运动向量是针对要显示的图象所估计的相邻向量的均值。
3.一种将视频图象显示在显示设备上的方法，所述显示设备包括多个单元，在所述的单元中，通过在每个单元或者处于开启或者处于关闭的多个子场的给定周期中进行时间积分来获得灰度等级，其特征在于，所述方法包括步骤：
在要显示的图象和前一图象之间进行运动估计，通过运动估计获得的运动向量被分成平行的向量场，
针对每个子场和针对每个单元，确定要施加的运动向量，
针对每个子场和针对每个单元，按照所述要显示的图象和/或所述前一图象和所述运动向量来确定灰度等级，
其中，针对给定的子场，
如果单元处于单个平行向量场中，则针对所述单元所确定的运动向量和灰度等级分别是，所述向量场的相应运动向量，和该运动向量所指向的要显示的图象或前一图象的灰度等级，
如果单元处于至少两个平行的向量场中，则确定与穿过该单元的所有场平行的运动向量，针对所述单元所确定的运动向量是要显示的图象和前一图象的灰度等级最接近的运动向量，而针对所述单元所确定的灰度等级是该运动向量所指向的要显示的图象或前一图象的灰度等级，以及
如果单元未处于任何一个向量场之中，则针对所述单元所确定的运动向量和灰度等级分别是，与围绕所述单元的前一图象的延长向量的场平行的向量，和该运动向量所指向的要显示的图象或前一图象的灰度等级。
4.一种显示设备，其特征在于采用了权利要求1到3之一的方法。
5.根据权利要求4所述的显示设备，其特征在于它包括等离子体板。
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