CN1679052B - 转换彩色影像的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种用于将借由取样具有以第一网格排列的像素(100₁-100₆)的一彩色影像所产生的输入数据转换成输出数据以使具有以第二网格排列的像素(102₁-102₆)的彩色影像得以重新产生的方法与装置，其中输入数据与输出数据的每一像素包含多个子像素，而所述的像素的每一子像素与彩色影像的一色彩成分(R、G、B)有关，利用与该输出数据的一子像素局部相关的一滤波函数(108a、108b、108c)过滤该输入数据中相对应的色彩成分的子像素，进以产生该输出数据的一色彩成分(R、G、B)的一子像素。

Description

转换彩色影像的方法及装置

技术领域

本发明与转换彩色影像的方法及装置有关，尤其是与一能够将经由取样一具有以第一网格(grid)排列的像素的彩色影像所产生的输入数据转换成输出数据，以使具有以第二网格排列的像素的彩色影像的重新产生的装置与方法。尤其是，本发明与用于具有次像素(sub-pixels)以用于不同组件的彩色显示设备的影像尺寸调整装置有关。

背景技术

影像的尺寸调整，特别是用在屏幕上以显示影像，而尺寸的调整是借由屏幕，例如液晶显示器屏幕(LCD screen)上的控制电路来实施。这样的显示器(屏幕)包含一物理上特定网格的像素，每一像素包含三个相邻的子像素(sub-pixels)以分别构成该影像像素的红色、蓝色与绿色的成分，而呈现于显示器上。然而，让包含这样的屏幕的显示器系统也能够重新产生与原本屏幕上的取样网格不同的影像数据也是需要的。假如要提供这样的影像数据，显示器的控制电路要在其内部提供一被驱动的影像尺寸调整装置，以产生另一个版本的影像以借由例如重新取样后而能适应于物理上的显示网格。

传统中能够将高品质的影像重新取样(影像的尺寸调整)的装置通常是借由施加多阀的多阶段数字滤光器来处理原始的影像数据(输入数据)以计算出重新取样后的影像数据(输出数据)。虽然也可以利用二维的滤光器来达成上述目的，但通常借由施加两个一维的滤光器，也就是一水平的尺寸调整滤光器提供到影像上的每一行或每一条线上，以及一垂直的尺寸调整率镜提供到影像上的每一列可能会是比较经济的。

图1表示根据一传统的方法而借由将输入的像素转换成输出的像素而将彩色影像的尺寸调整的图标表示。举例来说，图1表示造成原始的彩色影像以及呈现出该输入数据或输入像素的六个像素100₁到100₆。为了将这些像素表现在屏幕上，将输入的像素的尺寸加以调整以使得像素的尺寸能映画成与显示装置上的物理上的固定网格相同的尺寸是需要的，而如图1所示，这个目的可以借由根据所述的六个输入像素100₁到100₆所产生六个输出像素102₁到102₆来达成。对于输入像素100₁到100₆与输出像素102₁到102₆来说，每一像素上的个别的色彩成分都应该是均匀地分布于该像素上。

例如，以输出像素102₄所产生的影像来说，为了在该像素102₄上获得一数值(例如亮度值)，一加权函数104必须施加到该输入像素100₁到100₆上，而该加权函数104主要是与所述的输出像素102₄的中央位置有关，如图1所示。在图1所示的实施例中，y轴是一尺寸调整轴(scaling axis)，而与该受到尺寸调整的像素中央的距离，例如与所考虑的输出像素102₄的中央距离则是沿着x轴来表示。图1表示输入像素数据(100₁到100₆的像素)与经由传统的装置或电路所产

生的经过尺寸调整的输出像素数据数学上的关系。例如输出像素102₄的亮度是由集中于该输出像素102₄周围的输入像素100₁到100₆的亮度加权总和所推导。对于指定到每一输入像素精确的加权值是根据相对于该输出像素102₄中央的位置来决定，如同图1的加权函数的104函数曲线所示。

利用加权函数104(滤光器核心)的最佳选择与利用装置的最佳选择以有效率地实现在一维或多维的加权总合的计算的技术与本领域所熟知的技术相似。

根据这样的装置，如图1所示用于重新取样(尺寸调整)的彩色影像的转换可借由在个别的输入的像素数据中分别对其像素的色彩成分过滤而实现。在常见的操作上，如图1所描述的方法，所有的色彩成分都利用相同的取样位置(或取样阶段)来过滤，每一所述的相同的取样位置与该被放大的输出像素(例如在图1中的像素102₄)的中央点有关。假如这个画面显示在每一像素的色彩成分都是物理上的同等位置的显示组件时，这个方法是最佳化的。

然而，这只在少数几种例外的情况下才有意义，因此传统中并没有取样方式可以达到影像取样的最佳化，尤其是这些输入数据或原始的彩色数据是经由一与显示组件上的物理固定网格有所差异的取样网格而产生的情况。在这样的情况下，所显示的影像的色彩鲜明度(sharpness)将会降低，而且会引起通过频带衰减的增加以及重叠效应(aliasing effect)的增加。

因此，根据这样的先前技术的背景下，本发明的目的在于提供一种能够于彩色影像的尺寸调整时增加其色彩鲜明度的改善方法及其装置。

这个目的可以借由本案的装置来达成。

发明内容

本发明提供一种用于将借由取样具有以第一网格排列的像素的一彩色影像所产生的输入数据转换成输出数据，以使具有以第二网格排列的像素的彩色影像的重新产生的方法，其中输入数据与输出数据的每一像素包含多个子像素，而所述的像素的每一子像素与彩色影像的一色彩成分(蓝色、绿色与红色)有关，该方法包含：

利用与该输出数据的一子像素局部相关的一滤波函数过滤该输入数据中相对应的色彩成分的子像素，以产生该输出数据的一色彩成分的一子像素。

本发明更提供一装置以用于将一经由取样具有以第一网格排列的像素的彩色影像所产生的输入数据转换成输出数据，以使一具有以第二网格排列的像素的彩色影像的重新产生的装置，其中输入数据与输出数据的每一像素包含多个子像素，而所述的像素的每一子像素与彩色影像的一色彩成分(蓝色、绿色与红色)有关，该装置包含一处理单元用以接收所述的输入数据并且利用与该输出数据的该子像素局部相关的一滤波函数过滤该输入数据中相对应的色彩成分的子像素，以产生该输出数据的一色彩成分的一子像素。

不像前面所述的传统用于调整彩色影像的方法，本发明提出一种新型的方法。根据本发明的构想，每一色彩成分都借由例如适当的过滤组件，利用对应现今一色彩成分的子像素上的物理位置的取样位置或取样阶段来处理。本发明的优势在于该具有发明性的方法显然的在相同的显示情况下，提供了一种较如前面所述的传统方法更廉价的影像尺寸调整方法。在经由本发明所提供的方式所调整的影像中，因过滤所造成的通过频带(passband)衰减以及重叠效应(aliasing effect)都可以变得比较小。

通过本发明，一种用于彩色影像重新取样或尺寸调整的改良方法与改良装置，例如用于彩色显示组件上的一最佳化的显示的方法与装置因此被提供，其中每一影像组件(像素)被区分成个别的子像素，且每一子像素与一特定的色彩成分有关。

根据本发明的一较佳的具体实施方式，经过调整的输出数据并不会受到修剪，也就是说不需要有影像修剪的功能施加到该输出数据。在这样的情况下，修剪误差的减少因而可以获得，根据本发明的较佳具体实施方式，在将输入数据转换成调整过的输出数据时，在每一个所产生的子像素上可能会发现画面失真(distortion)或误差的情况，而且这些失真或误差可能会低于该输出像素所预期或超过某一特定的最大可允许的强度。这些在子像素所产生的误差随后利用在邻近的子像素上的一相反的失真或误差来补偿。

本发明较佳的发展可以借由附属的权利要求中来界定。

附图说明

本发明的较佳具体实施方式得借由下列附图详细说明。这些附图简单说明如下：

图1为根据一传统的方法而将输入的像素转换成输出的像素的一转换方法的0图标表示；

图2表示一区块图用以描述根据本发明的一较佳具体实施例的用以将输入像素转换成输出像素的方法；

图3为根据本发明的用以将输入像素转换成输出像素的一转换的图标表示；

图4本发明的用以将输入画数转换成输出像素的装置的具体实施例；

图5表示为根据本发明的用以在所产生的输出像素降低失真/误差的产生的装置的具体实施例；

图6表示图5的装置的校正模块的一第一具体实施例；以及

图7表示图5的装置的校正模块的一第二具体实施例。

具体实施方式

图2表示描述根据本发明的较佳的一具体实施例中用以将输入的像素转换成输出像素的改良方法的区块图，根据本发明的构想，其中子像素在第一个区块108中经过过滤而一误差的将低则执行于接下来的区块110中。如图2所示的具体实施例中，原始的影像数据先输入至区块108，因而在区块108的输出端，也就是在区块110的输入端可以提供未经过修剪，也就是没有经过修剪函数校正的过滤影像，而在这样的基础下，修剪的误差降低的结果因而可以被完成。而在区块110的输出端，经修剪与过滤的影像数据随后以一调整过的尺寸来呈现，该影像数据通过根据本发明的较佳具体实施例中利用一维的误差扩散的方法来校正，以使得能够校正修剪所造成的扭曲(失真)。

在区块108以区块图的方式来表示的过滤程序中，较佳的情况下是使个别的子像素使用多阶段(polyphase)的调整滤光器。

如图2所示，在本发明的用以调整彩色影像的装置的结构方面，必须强调的是该图标一个较佳的具体实施例的表示而不应用以限定本发明的范围，该较佳的具体实施例最主要是在于与该区块108所输出的经调整的子像素的产生有关，而且在区块110所重新制造的额外的误差降低可以选择性地在有误差发生的情况下才执行。因此，本发明接下来将更详细的讨论关于子像素的产生的主要部分。

图3呈现根据本发明用以将输入像素转换成输出像素的图标表示。在图3中，与前面的图1所表示的相同或类似的组件也将会以相同或类似的图标符号来表示。

如同从图3所看到的，同样的也有六个接收来自原始影像数据的输入像素100₁到100₆用来举例说明。而原始的影像数据中，所有的色彩成分都是均匀的分布于每一个像素上。

除此之外，用以调整的输出像素102₁到102₆也被举例来表示，而这里也呈现与个别的色彩像素相关而用以表示个别色彩成分的子像素，每一像素1021到1026与三个子像素相关，在这个实施例中，一第一子像素是与该红色的色彩成分相关，一第二子像素是与该绿色的色彩成分相关，一第三子像素是与该蓝色的色彩成分相关，例如参考图上的像素102₆所示的图标符号R、G、B。为了将这些输入像素100₁到100₆转换成输出像素，这里的调整输出像素102₄也应以如图1的实施例的方式来考虑。

从与图1的比较中也许可以看出，本发明的方法不再根据使每一调整的输出像素相关于一加权函数，因而使每一色彩成分相关于局部的固定加权函数；而相反的，根据本发明之构想，输出像素102₄的每一子像素是相关于其本身的一加权函数与一调整轴，以在这个分层(stage)中决定每一子像素的与该子像素相关联的输入像素的比例。如同图中所示，该用以举例说明的输出像素102₄中，其红色的色彩成分具有相关的尺寸调整轴106a，而在该尺寸调整轴106a周围，与该子像素相关的加权函数108a规划呈中央对称的方式。而该输出像素102₄的黄色成分的子像素则具有取样轴(sampling axis)106b与该黄色成分的子像素相关的加权函数，而该输出像素102₄的蓝色成分的子像素则具有取样轴(sampling axis)106c以及该蓝色成分的子像素相关的加权函数。

到个别的尺寸调整的子像素中央的距离沿着图3所示的x轴画出。而个别的加权函数108a到108c形成在输入像素的个别的输入色彩成分的一对应的加权函数。

不像先阶段的技术领域、如同根据图1所讨论的，不只是输入数据而且还有调整过的输出数据都是假设呈具有均匀的色彩分布，而在本发明的转换方法中将这个通常不会发生的前述实例列入考虑。由于本发明的转换型式，该调整过的影像数据映像出尺寸调整输出像素上的子像素的位置。

因此，图3表示该输入像素100₁到100₆与经由本发明的尺寸调整所产生输出像素102₁到102₆之间的数学关系。该尺寸调整以类似图1的方来实施，但用以产生每一输出像素的色彩成分的这些输入像素的照度(luminace)值的加权函数是相关于在所述的所产生的输出像素102₄的子像素的中央位置。在图3所述的具体实施例中，所述的实际的关系与一显示装置有关，其中该像素沿着尺寸调整轴分别被分成红色、绿色与蓝色的子像素。

图4描述根据本发明之用以将输入像素转换成输出像素的装置的具体实施例，其中所述的具体实施例执行根据图3所详细解释的方法。图4表示用于一维的子像素尺寸调整装置的区块图，在所呈现的具体实施例中，该装置被假设成每一像素包含三个色彩成分，因此，本发明的装置包含三个滤光单元110a、110b与110c，以分别接收该输入像素数据的色彩成分。所述的滤光单元110a到110c较佳者是多阶段的滤光器以接收例如输入数据或者是在原始影像中的个别的色彩成分的光线强度。一取样阶段的插补装置112(sampling phase interpolation apparatus)有效地连接到各该滤光器110a到110b以提供每一色彩成分适当的取样位置，也就是在根据每一个子像素的想要的区域位置转移(shift)个别的加权函数。较佳者，该滤光函数与一子像素的中央位置有关，如图3图中所示。

在所述的输出像素数据所包含的尺寸调整的子像素中分别出现在滤光器110a到110b的输出上。所述的滤光器表示出个别的子像素，也就是经尺寸调整过的影像中的个别影像色彩成分中未经修剪的强度(也就是表示未历经修剪函数的强度)。

在图4所描述的本发明的装置的具体实施是一维的子像素尺寸调整装置，其中适当的多阶段滤光器与阶段插补组件的精确的设计与精确的执行方式是当前的相关领域中所熟知的技术。

在本发明的方法与本发明的装置的一方面与传统的尺寸调整方法在另一方面的主要的差异性在于其一，为每一色彩成分产生个别的阶段或取样位置，也就是说，针对每一多阶段的滤光器110a到110c，借由该些滤光器可以确保该取样位置或阶段能对应该用于个别的色彩成分的子像素的中央位置，而不是如同现阶段的技术领域中的对应到所有的输出像素的中央位置。第二点，所述的多阶段滤光器演算单元根据一较佳的具体实施例是执行成使得不需要有结束值以及/或是中间值的修剪函数被执行，以使得该滤光结构的演算单元配置来使它们包含一较大的数值范围以让其尺寸能足够处理即使这样的演算结果远大于可允许的范围。

在这一重点中必须再强调的是，在该子像素的中央位置能符合该尺寸调整轴的事件中，本发明的装置提供如同借由一传统的尺寸调整滤光器所提供的相同的结果。

根据借由装置112所提供的取样阶段，必须特别指出的是该借由多阶段的滤光器110a到110c所提供的取样阶段的关系是根据真正的尺寸调整因子所决定。假设该色彩成分c的子像素组件包含借由从中央到像素的像素宽度Oc所间隔的中央，该色彩成分c的多阶段滤光器的转移(shift)Φc将如下式所示：

Φc＝Φ+Oc/s

其中：

s为滤光器的尺寸调整因子(输入的取样的空间到输出的取样的空间的比例)，以及

Φ为一完整的像素的传统过滤取样阶段

本发明的装置以及本发明的方法的一较佳的具体实施例将会参照下列图5到图7的图标详细的解释，其中该非经修剪的子像素历经额外的误差降低。

虽然如同前面所述，本发明可能会制造出更鲜明的尺寸调整影像，该历经尺寸调整的滤光器组件或任何使用一相似原理的尺寸调整滤光器(如图4所示的滤光镜110a到110c)所操作的输出信号可能容易在显示器上由于所谓的画面修剪(clipping)而产生可以看见的色彩的加工品。在本文中可能会阐述设计良好的滤光器核心的外型将选择成使该输入像素的权重可以超出1个近似值到滤光器的中央(核心中央)，而且该远离该滤光器的中央(核心中央)的像素的权重是负的。假如输入影像具有色彩鲜明且色彩成分的强度接近最大或最小强度值而且可能仍然实际的显示出来的边缘或边线，这样的的核心将会创造出经过滤且信号的强度高于该最大的可允许强度值或小于该最小的可允许强度值的输出信号。这样的偏离可允许范围之内的强度值随后经过画面修剪，也就是受到一修剪的运算。根据这样的修剪运算所述的大于该最大可允许强度值的强度将被视为的最大的强度值，而小于该最小的可允许强度值的强度将被视为最小的强度值。这个修剪运算可能是该显示装置的操作中的部分模式。然而，在数字的设备中，其中非修剪的数据传统上将因子值上的超额或不足而导致相当严重的扭曲，该修剪运算传统上是很明确地在该滤光器运算的最后一个步骤来执行。

经由针对所呈现的影像进行修剪运算所造成的扭曲对于传统的运作在所有的像素上的尺寸调整装置通常是看不到的。该项画面扭曲只是经由尺寸调整本身所引起的模糊不清(更大的强度)所造成的额外的屏蔽模糊的增加。随着更高的色彩对比边缘，该修剪运算可能引起画面扭曲，这些很少是可实行的，然而，因为它们只在边缘的像素发生，而且因为人类的视觉敏锐度对于接近的空间具有色彩强度的替代物并不敏锐。

然而，借由子像素的尺寸调整组件，每一色彩成分都以一不同的阶段(phase)来滤光的事实造成该修剪运算所引起的扭曲在量值与可视的程度上都更大以及更明显。该扭曲的程度会变得更大是因为借由该修剪运算或造成的扭曲在不同的色彩成分上可能会具有不同的表示。最大的所引起的色彩扭曲引此可能会几乎是所有的像素尺寸调整所引起的两倍。而且，由该修剪运算所引起的扭曲变得更清楚因为该项扭曲将在黑色与白色的边缘发生，因而该呈现在非色彩区域的边缘所造成的色彩框边将更大幅度的快速察觉到比在色彩区域的颜色边缘扭曲。

在本发明中，在根据下面所描述的具体实施例中，如前面所描述经由画面修剪运算所引起的色彩扭曲的问题可以被解决，借由经过滤光器110a到110c(图4)所输出的经过尺寸调整后的输出信号的后处理。根据一较佳的具体实施例中，一一维的误差扩散单元用来校正修剪的误差，借此画面的扭曲可以降低到不再可以被察觉的某一程度。

图5描述本发明用以降低根据本发明的一较佳具体实施例的彩色信道的修剪扭曲。该用以降低所述的修剪扭曲的装置包含一第一模块A，该所述的修剪模块用来在输入端接收非修剪的、经过滤光的，而且也就是尺寸调整过的一像素i的强度。模块A决定分别出现在该模块A的出口的一修剪误差E_i以及一修剪强度C_i，如图5所示。该装置更包含一第一锁存器112用以锁存该信号E_i。除此之外，一模块B提供来决定一目标的校正。在一第一输入，模块B接收该修剪误差E_i-1，该误差为锁存在该第一锁存器112，以形成紧接在模块A所接收的像素的强度之前的像素。除此之外，模块B接一之前的像素的未经校正的修剪误差Ui-2，借由两个像素，该像素的强度在模块A的输入端被接收。根据这些输入信号，模块B决定所有的修剪误差P_i-1，以形成紧接在模块A所接收的强度的像素之前的像素。因此，所有所决定的修剪误差输入到该校正模块C，以形成在模块A所收的像素的强度之前两个像素的像素，该输出强度O_i-2重新制造像素最后经过校正、修剪输出的强度。除此之外，模块C创造像素的未经校正的修剪误差U_i-1，以形成随即在模块A所接收该像素的强度之前的像素。这个值锁存在一第二锁存器114。除此之外，模块C创造出部分校正的、修剪的强度C’_i锁存在第三与第四锁存器116与118，以使得所述的部分校正、修剪的强度C’_i-2可以再一次提供到模块C以形成早于当前两个像素的像素。

在图5所描述的装置的操作模式将在下列进行更详细的说明。本发明用以降低因为修剪操作所造成的色彩扭曲的装置是本发明的具体实施例的基本特征。这个装置的设计的好处来自于人类在色彩变化方面的空间敏锐度具有相对较小的程度。一特定像素在色彩上的扭曲(或失真)也许可以根据人类眼睛的可视程度借由误差扩散的程序加以补偿，其中针对某一特定的像素，一可逆的以及因此补偿的扭曲被引入该先前的像素的附近的像素。图5表示前面所述的用以降低一色彩影像的一单一色彩成分的修剪误差的装置的区块图。一完整的装置对于每一彩色成分将包含如图5所示的装置排列。例如，针对所产生的RGB彩色数据，将会因此需要具有一红色、蓝色以及绿色成分的误差降低装置。

在图5所示的装置分别与在图4所示的滤光器的每一输出线路有关，因此借由如图4所示的该一维的尺寸调整滤光器所输出的与非经过修剪的色彩成分相关的对应的数据受到对应的修剪扭曲的降低。所述的经过滤光后的色彩成分的强度数据随后在输入端(模块A)以每一单位时间一像素的数量被提供。随后，经过修剪与校正的滤光色彩成分的强度的数据以一两个像素的延迟时间而输出。在每一排的像素的开始端，锁存器112与114重设为零，而该装置的输出信号则被封锁直到第三个像素处理结束。在每一行的结束端，最后两个输出像素值必须从锁存器116与118读出。对于水平的一维尺寸调整滤光器而言，每一行对应到一排的像素，而对于一垂直的一维的尺寸调整率光器，每一行对应到一直列的像素。所述的经过修剪与校正的输出信号Oi-2借由如图5所示的装置排列以接下来所描述的方式可以获得。

在每一操作的过程中，模块A为下一个要处理的像素(像素i)接收强度P_i。从所接收的强度中，模块A利用下列方程式为该要被处理的像素i决定经过修剪的强度C_i以及修剪误差E_i：

E_i＝P_i-C_i

$C_i=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{Min\; if}& P_i<\mathrm{Min}\\ \mathrm{Max\; if}& P_i>\mathrm{Max}\\ P_i& \mathrm{else}\end{array}\right\}$

其中，Min为最小可以描述的强度，Max为最大可以描述的强度。

而在目前像素i之前的像素i-1的修剪误差E_i-1随着目前的像素i的两个像素之前的未经校正的修剪误差U_i-2从锁存器112通过而到演算单元B。所述的演算单元B计算必须在像素_i-1的周围计算的所有误差T_i-1。该计算是根据下列的计算式：

T_i-1＝E_i-1+δ(U_i-2)

其中δ传统上是选择成δ(x)＝x÷2，该值很容易执行而且可以与传统的尺寸调整的核心产生良好的结果。

不同的数值或规格书的δ值也可能供来维持相同的符号并且降低程度。选择不同的δ使得能够在未经校正的误差与倾向于产生一可视的误差扩散的加工品之间取得一折衷的方式。一降低强度到一较低的程度的函数会降低该未经校正的误差但也会倾向于出现可视的误差扩散的加工品，假如它们在一特定的误差图样中发生。

另外一种也是可行的但不实际的状况是选择δ使得它能够降低强度到超过一半的程度。在可以看见的范围内无法区别的类似结果也许可以更有效地借由忽略U_i-1与U_i-2的计算以及使用T_i-1＝E_i-1的关系是的取代来得到。

模块C校正所有针对像素i-1所尽可能累计的修剪误差T_i-1。这样的校正是借由设定邻近的像素，特别是像素i与像素i-2的强度来执行。对于像素i，所述的修剪强度C_i是设定来创造出一部份校正、修剪的强度C’_i。而对于像素i-2，在前面的计算步骤中所决定的部分校正、修剪的强度C’_i-2是设定来获得这个像素最后经过校正、修剪输出的强度O_i-2。

所有所使用的设定是选择来使得其相当于-T_i-1，而提供这样的数值可以使得所造成的强度不会超过物理上可以被描述的强度范围。假如全部的设定都相当于-T_i-1是可能的，则两相邻的像素的设定是选择成使得它们都是仅可能的相等的。

如图5所示的执行模块C的两个具体实施例将参照接下来的图6与图7加以详细说明。假如该执行只存在于在模块C的个别的演算操作的精确的型态的不同的差异性被忽略的话，则两个基本的执行方式存在于这个模块C。

参照图6所详细说明的一第一方法为最初计算可能被校正的所有设定，并且接着尽可能的在部分校正的强度C_i与C_i-2之间均匀的分布这所有的校正。

图6表示一利用这个方法的模块C的执行方式的区块图。

根据图6所描述的具体实施例，模块C包含一第一MaxC子模块120与一第二MaxC子模块122。借由模块120与122，最大可能的正数与负数的校正都被计算。子模块120决定该输入值C’_i-2的最大可能的正数的校正C+与最大可能的负数的校正C-，而该输入值也许执行于没有创造出在该可以显示的范围之外的强度。同样的，模块122创造C_i所对应的最大可能的正数的与负数的校正值。在子模块120与122中，前面所述的计算是利用下列的计算是来执行：

C⁺＝MAX-x

C-＝MIN-x

其中，x分别为输入信号C_i与C_i-2。

经由子模块120与122所决定的最大可能的校正C+借由加法器124所累加以获得最大可能的正数的校正T+。同样的，分别经由子模块120与122所决定的最大的负数的校正值借由加法器126所累加以决定最大可能的负数的校正T-。

以此所计算的该最大可能的正数与负数的所有校正值T+与T-被输入到一选择模块128以根据这些输入信号T_i-1、T+与T-计算真正可能被执行的校正Δ。如果它的强度很小的话，选择的结果可能是T_i-1，否则所选择的结果可能是T+或T-，将视哪一个值与T_i-1的符号相同。选择子模块128依照下列的计算式以建立真正的校正。

$\mathrm{\&Delta;}=\left\{\begin{array}{ccc}\mathrm{Max}& (T^{+},T_{i-1})& \mathrm{if}{T}_{i-1}<0\\ \mathrm{Min}& (T^{-},T_{i-1})& \mathrm{if}{T}_{i-1}>=0\end{array}\right\}$

选择子模块128所选择的结果提供到除法子模块130以建立所选择的真正的校正Δ的一接近相等的部分而区分成根据下列的计算式的校正值ΔL与ΔR。

ΔL＝Δ/2

ΔR＝(Δ+1)/2

该区分成ΔL与ΔR的部分也可能以一与上述的计算式相反的方式来执行。

校正值ΔL经由减法器132从C’i-2中被减去，而且该结果提供到修剪模块134以限制或修剪该差值形成的结果到一介于最小的可允许到最大的可允许的强度的范围之内。

修剪子模块134根据下列的计算式来操作：

[x]＝max(min(x，MAX)，MIN)

E＝x-[x]

其中，x表示由减法器132所提供的修剪子模块134的输入变量。[x]表示该数入变量的修剪范围到可以被阐述的强度范围，而E代表该修剪的输入值与该非经过修剪的输入值之间的差值。

相同于该校正值ΔL，该校正值ΔR也在减法器136中经由该值C_i所减去，而且该差值提供到修剪子模块138，该子模块与前面所述描述的修剪模块一样的操作方式来操作。

修剪子模块134与138的值E表示Δ必须不均匀分布的程度以达到最大可孺的校正。因此在单元134与138的各该值E被加上其它模块134与138的修剪的输出值[x]以确保校正Δ的正确的分不可以达到。

一加法器140接收该修剪到可视化的强度程度的信号C’_i-2而且在该值中加上经由子模块138所提供的值E以获得像素i-2最后经过校正、修剪的强度O_i-2。

另一个加法器142接收修剪到最大可阐述的强度范围的信号C_i，而在该程度下经由修剪子单元134所创造的信号E被加入，因此可以得到像素i的部分校正、修剪的强度C’_i。除此之外，在图6所示的模块C的具体实施例中，一减法器144被提供来接收该真正的校正Δ以及该输入信号T_i-1并且互相减去它们，因此该像素i-1未经校正、修剪的扭曲U_i-1被产生，而该值需要用来进行像素i的校正。

在图5所示的模块C的一第二具体实施例将参照下列的图7的图标说明加以详细解释。在这个模块C的替代的操作方法中，所有的所决定的校正误差T_i-1将尽可能平均的分布，并且随后运算的结果将经过修剪与校正以获得一最大的可能的校正而不会创造出超出可以显示的范围之外的强度。在图7所表示的模块C的操作中，一除法器的子模块146被提供来接收像素i-1的所有所计算的误差T_i-1以根据下列的计算式创造出该校正值T^L _i-1与T^R _i-1。

T^L _i-1＝T_i-1/2

T^R _i-1＝(T_i-1+1)/2

这两个部分在相反的顺序下也可以有效。

该校正值T^L _i-1被加到部分的校正值C’_i-2而该经由加法器148所输出的数值将提供到一修剪子模块150。该修剪子模块150完全像前面参照图6所示的子模块一样的操作而创造出一经过修剪的结果，特别是进一步校正的像素值F_i-2，以及该维持的未经校正误差的L_i-1。该数值C’_i-2是像素i-2中间的校正值，该值为两个操作步骤之前所计算。

该校正值T^R _i-1被加到部分校正值C_i而且该加法器152的输出被提供一修剪子模块154的输入。所述的修剪子模块154产生一修剪的结果，该结果代表像素i的部分校正的值P’_I以及一维持未经校正的误差值R_i-1。

在加法器156中，该维持的误差R_i-1以及该校正的像素值F_i-2被加进来而且经由该加法器156所制造出的总和被提供到一更进一步的修剪子模块158，该子模块根据如参照图6所述的计算方式所操作。模块158制造一修剪的结果并且输出像素i-2的最后的校正值O_i-2。除此之外，模块158输出T^L _i-1的未经校正的部分U^L _i-1。

在加法器160中，该维持的误差L_i-1以及该部分校正值P’_I被加进来，而且该结果被提供到该修剪子模块162，该子模块产生一修剪的结果并且输出像素i该经过校正的中间值C’_i并且输出T^R _i-1的未经校正的部分U^R _i-1。

在所有的误差T_i-1的未经校正的部分在加法器164中被加进来以得到该像素i-1未经校正的修剪扭曲，而该值是用来校正像素i。

在前面所述的本发明的较佳的具体实施例中，只有一输出像素的个别的子像素受到仔细的考量。在一显示器装置上，由原来的影像数据中创造出一彩色影像来显示的情况中，再一方面必须根据本发明的方法针对每一像素转换与每一情况相关的子像素。除此之外，所有的输出像素随后根据本发明的说明而产生并且获得经过尺寸调整的彩色影像。

虽然参照前面所描述的本发明的具体实施例是相关于包含RGB成分的彩色系统，但本发明很显然的不局限于此应用，而是也可能可以执行于使用其它色彩参数的彩色成分的系统，例如CMY、HSV。

本发明借由一维的具体实施例中加以说明，为了处理一完整的影像，本发明也可以操作于二维的方式，或者是如同前面所述的，可以以一维的方式分别执行行与列的方式。

Claims (19)

1.一种用于将借由取样具有以第一网格排列的像素(100₁到100₆)的一彩色影像所产生的输入数据转换成输出数据以使具有以第二网格排列的像素(102₁到102₆)的彩色影像的重新产生的方法，其中输入数据与输出数据的每一像素包含多个子像素，而所述的像素的每一子像素与彩色影像的一色彩成分(R、G、B)有关，该方法包含：

(a)借由利用与该输出数据的一子像素局部相关的一滤波函数(108a、108b、108c)来过滤该输入数据中相对应的色彩成分的子像素，进以产生该输出数据的一色彩成分(R、G、B)的一子像素。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的滤波函数(108a、108b、108c)依输入数据的子像素它们与待产生的子像素的局部位置的关系而加权该输入数据的子像素。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于包含：

(b)决定在所产生的子像素中的一扭曲；以及

(c)借由对邻近于具有所产生的子像素的像素的输出数据的像素中的子像素执行一相反的扭曲以补偿在步骤(b)所决定的扭曲。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于在步骤(b)，决定一相关于所产生的子像素的一强度(Pi)，决定受限在所产生的子像素的一最小或最大强度(MIN、MAX)的一强度(Ci)，以及重新产生扭曲的一误差(Ei)是根据该所产生的子像素(Pi)的强度与该受限制的强度(Ci)的差值而决定。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于在一步骤(c1)中，该所产生的子像素的一全部误差(T_i-1)是根据在步骤(b)所产生的误差以及根据一前面所产生的子像素的一非经过校正的误差(U_i-2)而决定，而且其中在一步骤(c2)中，所决定的全部误差(T_i-1)借由设定前面所产生的子像素以及随后所产生的子像素的强度而决定。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于在步骤(c2)，执行设定所述的强度使得全部误差(T_i-1)被校正，所述的强度不会短缺或超过该子像素的最大或最小的可允许强度。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于在步骤(c2)中，最大可能的校正(T+、T-)先被计算，而且所计算的最大的校正(T+、T-)随后均匀地(Δ_L、Δ_R)分布于邻近的像素的子像素。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于在步骤(c2)中，所述的全部误差(T_i-1)均匀地(Δ_L、Δ_R)分布于邻近的像素的子像素，而且其中这些子像素的强度随后是被设定以用来校正一分布的全部误差。

9.如权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(a)到步骤(c)是重复对输出数据的一像素(1024)的所有的子像素进行。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于前述的处理步骤是重复地对输出数据所有的像素(102₁到102₆)执行。

11.一种用于将借由取样具有以第一网格排列的像素的彩色影像所产生的输入数据转换成输出数据以使一具有以第二网格排列的像素的彩色影像重新产生的装置，其特征在于输入数据与输出数据的每一像素包含多个子像素，而所述的像素的每一子像素与彩色影像的一色彩成分(R、G、B)有关，该装置包含：

一处理单元(110a、110b、110c、112)，其接收所述的输入数据并且利用一滤波函数/与该输出数据的该子像素局部相关的滤波函数(108a、108b、108c)来过滤该输入数据中相对应的色彩成分(R、G、B)的子像素，进以产生该输出数据的一色彩成分的一子像素。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于该处理单元包含：

多个滤光装置(110a、110b、110c)，每一滤光装置与在彩色影像中的色彩成分(R、G、B)其中之一有关并且用来从该输入数据中接收一对应的色彩成分的子像素，而装置(122)是操作性地连接到多个滤光装置(110a、110b、110c)的每一装置上，以使一对应的滤波函数(110a、110b、110c)能与所述的多个滤光装置的每一个相关。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于该滤波函数(108a、108b、108c)与待产生的子像素的中央有关。

14.如权利要求11所述的装置，其特征在于所述的滤波函数(108a、108b、108c)依输入数据的子像素它们与待产生的子像素的局部位置的关系而加权该输入数据的子像素。

15.如权利要求11所述的装置，其特征在于包含：

第一模块(A)，用以决定在所产生的子像素中的一扭曲；以及

第二模块和第三模块(B、C)用以借由对邻近于具有所产生的子像素的像素的输出数据的像素中的子像素执行一相反的扭曲，补偿扭曲。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于所述的第一模块(A)决定与待产生的子像素有关的一强度(Pi)，决定限制在待产生的子像素的一最小或最大的强度(MIN、MAX)的一强度(Ci)，以及根据该所产生的子像素(Pi)的强度与该受限制的强度(Ci)的差值决定一重新产生扭曲的误差(Ei)。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于所述的第二模块(B)根据该第一模块(A)所决定的重新产生扭曲的误差(E_i-1)以及根据一前面所产生的子像素的一非经过补偿的误差(U_i-2)决定该所产生的子像素的一全部误差(T_i-1)，而该第三模块(C)校正借由设定前面所产生的子像素与随后所产生的子像素的强度校正所决定的全部误差(T_i-1)。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于所述的第三模块(C)设定所述的强度以使得全部的误差(T_i-1)完全被补偿，所述的强度不会短缺或超过该子像素的最大或最小的可允许强度。

19.如权利要求17所述的装置，其特征在于所述的第三模块(C)将全部的误差(T_i-1)均匀地(Δ_L、Δ_R)分布于邻近的像素的子像素，而且随后设定这些子像素的强度以校正所述的分布的全部误差。

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