CN1663289A - 颜色不均匀性校正方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种用于对视频信号进行校正的方法包括：从多个存储设备的各个之一中检索出校正数据；将校正数据重新排序成特定片段的预定顺序；以及对多个校正数据进行内插，以便特定段中的所有像素具有校正数据的相应一个。一种用于对视频进行校正的设备包括：多个存储设备，每个存储设备具有多个校正数据；一交叉式交换器，该交叉式交换器将至少某些所述多个校正数据重新排序成特定段的预定顺序；以及一内插器，该内插器对所内插的多个校正数据进行计算。校正数据之一与该段中的多个像素之一相对应。

Description

颜色不均匀性校正方法及设备

[0001]本发明通常涉及对彩色显示器进行视频处理，并且尤其是涉及对其包括有液晶(LC)彩色显示器的彩色显示器进行颜色不均匀性校正的方法及设备。

[0002]彩色显示器用于各种电子设备中。这些电子设备包括用于个人计算机的监控器、电视、及其他视频显示器。这些显示器可以是阴极射线管设备或者投影设备。

[0003]一种投影设备是基于诸如向列型晶体这样的液晶的光学性质。这些投影设备通常包括其位于半导体晶体管阵列之上的液晶层。通常，该阵列是互补型金属氧化物半导体(CMOS)晶体管之一，该互补型金属氧化物半导体晶体管用于有选择的产生液晶层上的极化电场。这些极化电场可改变液晶材料分子的偏振角，这可对其横穿该材料的光进行调制。该光被反射元件反射或者其被传送到屏幕上。在这两种的任一种情况下，调制光通过其形成了视频图像的光学元件而投射在屏幕上。在反射的情况下，投影设备被称为硅基液晶(LCOS)投影显示器。

[0004]其可影响显示器的图像质量的某些因素是分辨率、亮度、对比度、以及色浓度。分辨率是屏幕显示器上的像素数目。通常，分辨率是用特定像素大小(例如对于多数计算机监控器而言是800×600)来表示的。在该示例中，监控器在水平尺寸上具有800个像素并且在垂直尺寸上具有600个像素。当然，给定显示区的像素数目越多，那么每个像素的区域越小并且分辨率越大。

[0005]色浓度定义了有多少颜色显示在屏幕上。通常，以二进制逻辑(比特位)来描述色浓度。彩色显示器中所使用的每个三原色(红、蓝、绿)具有用于描述其色浓度的比特位数目或者具有所显示的特定颜色的色度数目。颜色数目通常是通过二进制指数记数法来描述的(例如对于每个三原色的256个色度而言是2⁸(称为8位视频))。很容易理解的是，颜色比特位数目越多，那么颜色的色度数目越多并且色浓度越大。当然，色浓度越大，那么显示质量越好。

[0006]当为所期望的特定图像质量选择了分辨率、亮度、对比度、以及色浓度时，某些因素会使图像质量降低。例如，两个光路的差异以及LCOS投影设备中的成像器特性会对所投射的图像的质量产生有害影响。

[0007]因为对显示器中的图像误差进行校正是很有用的，因此已设计出多种方法。上述方法之一包括分别对每个颜色路径的一组视频级的亮度分布逐一进行估计。然而，实际上并不是将所有这些像素都存储在存储器中。

[0008]需要这样一种校正方法及设备，该方法和设备可克服已知校正方案的某些缺点。

[0009]根据本发明的一示例性实施例，对视频信号进行校正的方法包括：从多个存储设备的各个中检索出校正数据；将校正数据重新排序成特定段的预定顺序；以及对多个校正数据进行内插，以便所述特定段中的所有像素具有所述校正数据的相应一个。

根据本发明的另一个示例性实施例，用于对视频进行校正的设备包括：多个存储设备，每个存储设备具有多个校正数据；一交叉式交换器，该交叉式交换器将至少某些所述多个校正数据重新排序成特定段的预定顺序；以及一内插器，该内插器对所内插的多个校正数据进行计算，其中校正数据之一与该段中的多个像素之一相对应。

当结合附图来阅读时，通过下列详细说明可更好的理解本发明。应该强调的是各种特征并非是按比例绘制的。实际上，为了更清晰的讨论，该大小可以是任意增减的。

[00010]图1给出了根据本发明一示例性实施例的交插亮度校正因数存储器段的透视图；

[00011]图2给出了根据本发明一示例性实施例的交叉式交换器对因数进行重新排序；

[00012]图3给出了根据本发明一示例性实施例的颜色不均匀性校正设备的功能方框图；

[00013]图4给出了根据本发明一示例性实施例的交叉内插的透视图。

[00014]在下面的详细说明中，为了说明性而并非限制性目的，对其公开了具体细节的示例性实施例进行阐明以便可彻底的了解本发明。然而，对于已经从本发明的公开中获益的本发明所属领域的普通技术人员来说显而易见的是，本发明可在其不脱离这里所公开的具体细节的其他实施例中实施。此外，为了不使对本发明的描述变得难以理解，省略对大家所熟知的设备、方法、以及材料进行描述。

[00015]简要的，本发明涉及这样一种方法及设备，该方法和设备无需将所有颜色的所有像素的所有校正数据存储在存储器中即可对颜色不均匀性进行实时校正。根据本发明的一示例性实施例，存储器分区及组织方法有效的结合了相对简单的地址以及数据通路结构，这可对显示器的所有像素进行双线性内插以用于对每个像素的颜色进行校正。

[00016]为了提供高质量的校正，还可获得各种颜色级的颜色校正数据。在一示例性实施例中，按照下述方式将四个校正数据存储在存储设备中，该方式即就是这四个校正数据基本上在单个存储器存取周期中同时可用。这些数据用于在其具有特定数目像素的特定区域的网格(段)中的特定视频级上进行双线性(或者其他二维)内插。为了对整个显示器进行色彩校正，对其表示显示器不同位置的多个颜色校正数据进行存储以用于同时存取。

[00017]图1给出了根据本发明一示例性实施例的对亮度校正数据进行交插。说明性的，一个系统颜色的校正数据存储器具有数目有限的存储元件100，该存储元件100在几何上位于显示器的格点上。通过下面的描述可更清楚的是，将校正数据存储器(图1中未给出)示例性的分成四个存储器0、1、2以及3。该划分技术可使颜色校正数据在单个存储器存取周期中可用，所述存储器存取周期例如在1280×768显示器中对于75兆赫至100兆赫操作而言是10-12 ns时钟周期。

[00018]在目前所描述的示例性校准过程中，确定校正数据并且将其存储在存储器中，以便将每四个相邻校正数据的2×2组(例如2×2组101)写入到特定块的各个存储器0、1、2以及3中。

[00019]通常通过对显示器的亮度级进行测定而获得了用于所选数目视频级的校正数据。该校准方法用于对所期望的每个视频级的各个校正数据集进行计算(例如，对于其具有256个视频级的8位视频而言，估计所投射的视频级40的一个集合、估计视频级75的一个集合、估计视频级120的一个集合、估计视频级170的一个集合、估计视频级203的一个集合、估计视频级240的一个集合)。应该注意的是这些视频级仅仅是对示例性校准进行说明，而不是对该示例性实施例进行限定。最普通的是，将其特征为与红、蓝、以及绿相等级的灰色投射在屏幕上并且利用测光仪或者类似设备来分别对每个彩色分量的光强度进行测定。根据该测定，计算要进一步在投影设备中进行实时内插以及视频校正所需的校正数据。为了说明性而并非限制性目的，通过使视频偏移可有效地执行视频校正；也就是说添加或去掉一错误信号。因而，用算术方法将校正数据加到视频信号上以提供对其的校正。

[00020]为了进一步对根据一示例性实施例的内插方法进行说明，图4给出了六个示例性2维内插校正数据平面，每个内插校正数据平面是通过对从六个示例性视频级之一的亮度级测量中所获得的取十分之一的数据点进行双线性插值而产生的。这些平面突出于单个颜色的x，y显示坐标之上。我们可以了解到，每个颜色的256个平面可用于对视频进行适当的校正，这是因为视频级(并且当然是校正级)与其所产生的亮度级之间存在很高的非线性相关性，以便使每个视频级其自身的校正变化了。

[00021]然而，本领域普通技术人员认为该方法是不切实际的。根据本发明的一示例性实施例。根据本发明的一示例性实施例，通过对相应所选两个测定平面之间的两组值(六个当中的)进行交叉内插来计算中间平面(即该平面夹在所测定的平面之间)。例如，如果该视频某些点上的视频级等于95，并且视频级40、75、120、170、203、240的校正数据分别是8、14、17、15、13、18，那么此后很显然的是对75至120视频级范围内的校正数据进行内插并且将其内插在校正数据范围中的14与17之间。

[00022]从上述可知，很显然的是为了实时的执行所有这些计算，校正数据的四个流是立即可用于这些计算。

[00023]一旦获得了显示器上所选位置的校正数据，将其存储在投影设备存储器中(也被称为存储设备)以用于进一步对显示器的整个区域进行内插。

[00024]所获得的多组校正数据(所获得的各个颜色预置信号级上的校正数据的若干映射)按照下述方式而进一步用于所描述的校正系统中，该方式即就是对校正数据进行内插，以便确定每个像素位置的各个像素级校正以及随后在这些位置上所实施的对视频的误差补偿。

[00025]应该很容易理解的是，每个像素的各个颜色级的校正数据是确定的；并且假定所有这些数据用于确定所需的色彩校正。然而，对所有像素的估计需要存储大量的校正数据并对其进行检索。

[00026]通过已知的技术以及设备，需要若干存储器存取周期来检索每个像素的一组四个校正数据值。这牺牲了校正速度。在某些情况下，诸如当像素穿过内插块之间的界限时，或者在新的视频线开始时，在内插过程中所使用的所有这四个数据值变化了。

[00027]有利的是，本发明一示例性实施例的内插方法以及设备使用其需要较少存储器的数量取十分之一的校正数据；并且提供了在视频处理的单个时钟周期内可对校正数据进行即时存取，由此因为视频是实时处理的(其被称为“实时(on-the-fly)”校正)，因此可对校正数据进行内插。如上所述，为了节约存储器，不对所有像素的校正数据进行存储。相反，只对其位于下述格点上的有限数目的像素的校正数据进行存储，所述格点在横向及纵向上均彼此相距一定距离。相对的，这显著降低了要存储校正数据所需的存储器。此外，因为必须从存储器中检索出多个因数以产生每个像素的单内插值，因此如前所述牺牲了校正速度。

[00028]在图1的示例性实施例中，当必须读取存储器并且对其分配给下述内插块边角的校正数据进行内插，所述内插块形成于显示器X，Y坐标平面的数据格点上时，一组适当四个校正数据可很容易的用于随后内插。说明性的，第一段102具有来自四个各个存储器0、1、2以及3的因数。利用这些特定校正数据，执行双线性内插以对其具有边角处数据的像素块的任一点实施所需校正，上述数据存储在存储器的段102中。很容易理解的是，确保所有这四个校正处于不同存储器段0，1，2，3中，这可对这些存储器进行基本上的同时存取。如果这些数据不位于不同存储器中，则需要对相同存储器进行顺序存取，这会导致多个时钟周期用于对内插所使用的校正数据进行检索。因而，该示例性实施例提供了对存取时间的改进，并且由此其显著的优于已知的校正方法。

[00029]在第一段102的情况下，四个校正数据处于正确的存储器顺序。然而，情况不总是这样。第一段102、第二段103、第三段104、以及第四段105示出了四个可能组的组合。通过行/列以及奇数/偶数状态这四个组合来对其进行标识。从图1的示例性表示中所产生的一个有用观察结果就是在显示器(屏幕)的任何位置上这一组四个总是包括这样的组合，即在该组合中确保要进行内插所需的数据处于不同存储器段中。这有助于基本上同时检索四个不同存储器段的可能性，以便在单个时钟周期中将其提供给内插电路。通过所继续的描述可更清楚的得知，对存储器进行正确寻址可产生所需校正数据，这有助于在单个存取周期中进行双线性内插并且可促进对显示器任一点上的实时(on-the-fly)像素进行修改。

[00030]图2给出了根据本发明一示例性实施例的对校正数据进行检索的重新排序方法。如先前所描述的，在一个时钟周期内可很容易的检索出校正数据。然而，该顺序必须是正确的(在这种情况下必须在四种情况当中三种下进行重新排序)。

[00031]说明性的，图2对图1的第一段102进行描述，并且因为其处于正确的顺序，因此在将其送至下述双线性内插器(未给出)之前无须进行重新排序，所述双线性内插器对其与第一段102相对应的像素块的所有像素的校正数据进行内插。因而，从第一存储器(MEMO0)201中检索出校正数据并且使其映射到特定列和行的左上位置上(在这种情况下，特定偶数列及特定偶数行)。同样，将从第二存储器(MEMO2)202中所检索出的校正数据映射到第一段102的右上列。一贯的，如所示的对来自第三和第四存储器203和204的校正数据分别进行直接映射。

[00032]，第二段103需要在检索时进行重新排序以可进行双线性内插。在这种情况下，将来自第一存储器201的校正数据映射到第二段103左列下部。如所示的对来自第二、第三、以及第四存储器202、203、以及204的校正数据进行去交插。

[00033]按照结合第一段102以及第二段103所描述的类似方式，如所示的将来自第一至第四存储器201、202、203、以及204的适当校正数据分别映射到适当位置。按照这种方式，内插电路按照基本上连续的方式而提供有同时在一个存储器存取时钟周期中的多段校正数据，由此有助于分别对所有像素的“实时(on-the-fly)”视频进行校正。

[00034]图3给出了根据本发明一示例性实施例的用于单个颜色的颜色不均匀性校正设备300。该设备300提供了对各个校正数据(每个段的四个校正数据)进行即时存取、对其进行排序、并且对显示器所有像素的颜色校正数据进行内插。

[00035]按照所描述的顺序将校正数据存储在第一存储段301、第二存储段302、第三存储段303、以及第四存储段304中。这些数据是说明性的利用现有技术的测定过程所获得的，并且上面结合图4对其进行了描述。将视频信号(例如流视频)305输入到颜色不均匀性校正电路306，该校正电路根据所内插的输入314来在每个时钟周期对视频进行修正，并且将已校正的视频307输出到显示器(未给出)。

[00036]从存储器中检索出存储在第一至第四存储器301-304中校正数据并将其输入到交叉式交换器308中，该交叉式交换器按照图2在概念上所描述的方式来对因数进行重新排序。交叉式交换器308的输出是左上输出309、右上输出310、左下输出311、以及右下输出312。来自交叉式交换器的这些输出是上述所重新排序的校正数据。

[00037]二维内插器313计算每个视频像素的校正补偿值。输出这些数据以作为内插校正数据314，并且将其输入到颜色不均匀性校正系统306。颜色不均匀性校正系统对视频进行必要的调节以产生单色输出307。在计算了所有视频级的内插并且一视频级可用于显示器的某一X，Y位置之后，在校正系统306中执行交叉内插以得到诸如图4所示的那些平面之间的值。这些交叉内插随视频级而定。因此，颜色不均匀性校正系统306具有其作为一输入的视频。将结果值简单的添加到视频信号上，因此就颜色不均匀性而言对其进行校正。应该注意的是图3所示的示例性实施例示出了对主要视频颜色之一的视频校正。与颜色不均匀性校正设备300相类似的设备用于对其他两种颜色进行视频色彩校正。

[00038]如上述所提到的，像素的每个内插块的特征仅在于四个校正数据值。通过所述的内插方法和设备来对显示器的每个此类块的每个像素进行校正。应该理解的是，必须将像素定时信号以及适当的存储器地址提供给设备300的元件。根据提供给地址及控制产生设备316的像素地址315来得到这些定时信号。该控制产生设备将定时信号、控制信号、以及存储器寻址信号提供给每个交叉式交换器308、内插器313、以及颜色不均匀性校正系统306。应该注意的是控制产生设备316为其用于对其他两种颜色进行校正的颜色不均匀性校正设备(未给出)所共用。

[00039]在本发明的一示例性实施例中，必须根据其在显示器上的位置和其颜色级来对每个颜色的每个像素进行校正。在其使用本发明的方法及设备来对投影LCD视频显示图像进行校正的示例性实施例中，校正级相关性归因于LC材料的非线性特性以及显示器的某些可校正缺陷。根据本发明的一示例性实施例，通过产生多个与级别相关的校正映射以及随后的内插来解决该问题。

[00040]在LCD投影系统的操作过程中，从其位于特定网格边角点上(显示器上的位置)的四个测定因数中得到了各个像素校正数据。通过双线性或者其他二维内插方法来得到一个接一个像素的校正数据值。当利用适当校正数据以及根据由这些校正数据点所形成的像素块的全局像素地址所计算的水平及垂直内部偏移量来对流视频信号进行处理(即“实时(on-the-fly)”)时，执行内插。

[0001]值得注意的是上述方法及设备仅是对本发明的说明。即，可采用其他方法及设备。例如，内插模块无需与所述决边角点中的已知校正数据相符。事实上，其他几何结构可用于对显示器进行分段。当然，这需要对其用于对这些块之内的点的校正数据进行计算的内插方法进行改进；或者这可采用完全不同的内插方法。无论如何，重新排序方法可有助于随后内插的基本数据基本上即时可用并且可对“实时(on-the-fly)”视频进行实时校正。

[0002]对于本发明所属领域的普通技术人员来说可对由此所描述的本发明的多个方面进行改变。所述改变并不认为是脱离了本发明的精神及范围，并且对于本发明普通技术人员来说显而易见的是所述修改包含在随后权利要求以及其合法等价体的范围之内。

Claims (17)

1.一种对视频信号进行校正的方法包括：

从多个存储设备[201，202，203，204]的各个之一中检索出校正数据；

选择性的将所述校正数据重新排序成特定片段[101，102，103，104]的预定顺序；以及

对多个校正数据进行内插，以便利用所述校正数据的相应一个来对所述特定片段[101，102，103，104]中的所有像素进行补偿。

2.如权利要求1所述的方法，其中通过二维内插技术来实施所述内插。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述多个存储设备[201，202，203，204]进一步包括第一存储器[201]、第二存储器[202]、第三存储器[203]、以及第四存储器[204]。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述选择性的重新排序进一步包括：确定所述校正数据是否需要重新排序，并且根据所述确定结果来对所述校正数据进行重新排序。

5.如权利要求2所述的方法，其中所述二维内插技术是双线性内插。

6.如权利要求1所述的方法，其中视频信号是流信号，并且实时对所述像素进行补偿。

7.如权利要求1所述的方法，其中该方法无需将每个所述像素的校正数据存储在多个存储设备中。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述检索之前，通过校准而获得了所述校正数据。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述校正数据是从亮度级测定中所获得的取十分之一的数据点值。

10.一种用于对视频进行校正的设备包括：

多个存储设备[301，302，303，304]，每个存储设备具有多个校正数据；

一交叉式交换器[308]，该交叉式交换器将所述多个校正数据重新排序成特定片段的预定顺序；以及

一内插器[313]，该内插器对所内插的多个校正数据进行计算，其中所述校正数据之一与所述片段中的多个像素之一相对应。

11.如权利要求8所述的设备[300]，其中所述多个存储设备进一步包括第一存储器[301]、第二存储器[302]、第三存储器[303]、以及第四存储器[304]。

12.如权利要求10所述的设备，其中所述内插器[313]是二维内插器。

13.如权利要求10所述的设备，其中所述设备对所述视频的一个颜色进行校正。

14.如权利要求10所述的设备，进一步包括一控制产生设备，该设备提供了多个定时信号、控制信号、以及存储器寻址信号。

15.如权利要求10所述的设备，其中所述内插器位于视频投影设备中。

16.如权利要求14所述的设备，进一步包括三个设备，每一个用于每个原色。

17.如权利要求16所述的设备，其中所述控制产生设备将所述多个定时信号、控制信号、以及存储器寻址信号提供给每个所述设备。

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