CN1700298A - 图像处理设备和图像处理方法 - Google Patents

Abstract

一种能够在使用固定像素的彩色图像显示器中高质量地显示图像的显示图像处理设备，该设备驱动显示器设备来使在屏幕上的多个区域的每个区域内布置的R、G和B像素发光，从而在单位区域中显示指定的颜色，其中：信号产生电路确定其布置位置与由第一像素信号用作参考的单位区域的参考位置不匹配的像素，将其作为在R、G和B像素间内插的对象，根据第一像素信号产生使用要被内插的像素的布置位置作为参考的第二像素信号。

Description

图像处理设备和图像处理方法

本发明包含涉及于2004年5月18日在日本专利局提交的日本专利申请JP2004-148078的主题，其全部内容援引于此以供参考。

技术领域

本发明涉及一种用于使用固定像素的彩色图像显示器的图像处理设备及用于该设备的图像处理方法。

背景技术

诸如液晶显示器或等离子显示屏(PDP)之类的、使用固定像素的彩色图像显示器设备具有在二维显示区域中以矩阵形式提供的多个单位区域，其中分别连续地或相邻地布置红色像素(R)、绿色像素(G)和蓝色像素(B)(固定像素)。

例如，每个R、G和B像素在单位区域中形成条状或马赛克(mosaic)状像素区间(pixel region)。

彩色图像显示器设备根据R信号使R像素发光，根据G信号使G像素发光，并且根据B信号使B像素发光。在单位区域中放置的R、G和B发射的光看上去是其颜色的混合，从而在单位区域中显示指定的颜色。

应当注意的是，产生R、G和B信号以便分别使单位区域的中心点作为参考。

发明内容

然而，在现有技术的彩色图像显示器设备中，布置R、G和B像素的布置位置实际上与R、G和B信号用作参考的单位区域中心点不匹配，从而出现对应于条形或马赛克的间隔的间隙。

作为在图像轮廓部分上的色差(color shift)，该间隙是可见的，并导致图像质量的降低。

本发明提供一种能够通过使用固定像素的彩色图像显示器高质量地显示图像的图像处理设备和用于该设备的图像处理方法。

根据本发明的实施例，提供一种图像处理设备，该设备使在屏幕上的多个单位区域的每个单位区域内布置的R、G和B像素发光，从而在单位区域中显示指定的颜色，图像处理设备包括：信号产生电路，用于确定其布置位置与由第一像素信号用作参考的单位区域的参考位置不匹配的像素，将其作为在R、G和B像素间内插的对象，并且根据第一像素信号产生使用要被内插的像素的布置位置作为参考的第二像素信号。

根据本发明的实施例，提供一种驱动显示设备的图像处理方法，其中显示设备使在屏幕上的多个单位区域的每个单位区域内布置的R、G和B像素发光，从而在单位区域中显示指定的颜色，图像处理方法包括：第一步：确定其布置位置与由第一像素信号用作参考的单位区域的参考位置不匹配的像素，将其作为在R、G和B像素间内插的对象，并且根据第一像素信号产生使用要被内插的像素的布置位置作为参考的第二像素信号；和第二步：根据在第一步中产生的第二像素信号，驱动对应于第二像素信号的像素发光。

本发明的实施例能够提供一种能够通过使用固定像素的彩色图像显示器高质量地显示图像的图像处理设备以及用于该设备的图像处理方法。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例的特征进行详细描述，其中：

图1是根据本发明第一实施例的彩色图像显示器设备的整体结构的视图；

图2A到图2F是用于图解图1所示的各个信号的视图；

图3A到图3D是用于图解图1所示的各个信号的视图；

图4是用于图解图1所示的显示设备的视图；

图5是用于图解图1所示的内插电路的结构的视图；

图6是图5所示的内插模块电路的结构的视图；

图7是用于图解图6所示的R内插电路的内插方法的视图；

图8是用于图解图7所示的R内插电路使用的校正的视图；

图9是图6所示的R内插电路的结构的视图；

图10是用于图解图6所示的R内插电路的内插方法的视图；

图11是图6所示的B内插电路的结构的视图；

图12是用于图解本发明第一实施例的修改的视图；和

图13是用于图解本发明第二实施例的视图。

具体实施方式

下面，将参照附图解释根据本发明的彩色图像显示器的优选实施例。

(第一实施例)

图1是根据本实施例的彩色图像显示器设备1的整体结构的视图。

如图1所示，例如，彩色图像显示器设备1包括显示器10、视频信号处理电路12、内插电路14和驱动电路16。

将彩色图像显示器设备1设定为使用固定像素的设备，诸如液晶显示器和PDP。

(显示器10)

例如，显示器10具有在二维显示区域中以矩阵形式提供的矩形单位区域，并在每个单位区域内分别连续地或相邻地布置有R、G和B像素区间。

例如，在单位区域中R、G和B像素区间形成条状或马赛克状。

在本实施例中，如图1和图2C所示，在屏幕的水平方向上从左向右以R像素、G像素和B像素的顺序布置在单位区域中的R、G和B像素区间。

(视频信号处理电路12)

视频信号处理电路12根据输入的视频信号VIDEO产生R信号S_R、G信号S_G和B信号S_B，并且将它们输出到内插电路14。

图2A到图2F和图3A到图3F是各个信号的单位区域和相位的示意图。

在本实施例中，视频信号VIDEO具有图2B所示的相位。

视频信号处理电路12所产生的R信号S_R、G信号S_G和B信号S_B分别具有如图2E、2D和2F所示的相位。

图4是单位区域的例子的示意图。

通过使用单位区域UA的中心点O_UA作为参考而不使用每个R、G和B像素区间的中心点O_R、O_G和O_B作为参考，从而产生R信号S_R、G信号S_G和B信号S_B。

因此，如果将具有如图2E、2D和2F所示的相位的R信号S_R、G信号S_G和B信号S_B输出到诸如现有技术中的彩色图像显示器设备之类的显示器10，则在单位区域UA中的R、G和B像素区间可以根据R信号S_R、G信号S_G和B信号S_B发光，并且可能出现所谓的“相移”。

在本实施例中，视频信号处理电路12向内插电路14输出如图2E、2D和2F所示的R信号S_R、G信号S_G和B信号S_B。然后，内插电路14根据R、G和B像素的实际布置位置，产生如图3C、3B和3D所示的R信号S_R1、G信号S_G1和B信号S_B1(将在下面解释)。

(内插电路14)

图5是图1所示的内插电路14的结构的视图。

如图5所示，内插电路14具有存储器32和内插模块电路34。

存储器32存储从视频信号处理电路12输入的R信号S_R、G信号S_G和B信号S_B的像素数据。

内插模块电路34通过使用R信号S_R和B信号S_B执行内插处理来产生分别使用每个R像素区间的中心点O_R和B像素区间的中心点O_B作为参考的R信号S_R1和B信号S_B1，其中R信号S_R和B信号S_B是通过使用图4所示的单位区域UA的中心点O_UA作为参考而产生的。

此时，内插模块电路34接收根据中心点O_UA、O_R和O_B的水平方向和垂直方向的位置确定，然后根据位置确定执行以上内插处理。

图6是图5所示的内插模块电路34的结构的视图。

例如，如图6所示，内插模块电路34具有R内插电路42、G延迟电路44和B内插电路46。

R内插电路42根据使用单位区域的中心点O_UA作为参考的R信号S_R来产生如图3C所示的、使用R像素区间的中心点O_R作为参考的R信号S_R1。

因为单位区域UA的中心点O_UA匹配中心点O_G，所以G延迟电路44不执行内插处理，并且G延迟电路44是FIFO(先入先出)电路，用来将G信号S_G延迟R内插电路42和B内插电路46的处理时间，然后将其输出作为图3B所示的G信号S_G1。

B内插电路46根据使用单位区域UA的中心点O_UA作为参考的B信号S_B来产生如图3D所示的、使用B像素区间的中心点O_B作为参考的B信号S_B1。

图7是用于图解R内插电路42的内插方法的视图。图8是像素区间的校正的视图。

图7所示的例子显示了在单位区域UA3产生R信号S_R1的R像素数据的情况。

应当注意的是，在本实施例中，如图8所示水平方向上相邻像素区间的间隔表示为“c”。

因此，假设图8所示的水平方向中的右方向为正，于是R信号S_R的像素数据的校正可以表示为“-c”，并且B信号S_B的像素数据的校正可以表示为“c”。

图9是图6和7所示的R内插电路42的结构的视图。

例如，如图9所示，R内插电路42具有校正运算电路62、内插系数计算单元64和矩阵运算电路66。

校正运算电路62根据将要被内插的R像素数据的水平位置x和校正“-c”，通过使用下面的公式(1)来计算图7所示的参考像素数据的水平位置x1、x2、x3和x4，然后向内插系数计算单元64输出经计算的数据。

在这个例子中，如图7所示，每个水平位置x1、x2、x3和x4指示在各个单位区域UA1、UA2、UA3和UA4中像素的中心点的水平位置。

在本实施例中，如图7所示，根据在处于单位区域UA3的水平方向上的单位区域UA1、UA2、UA3和UA4中的水平位置x1、x2、x3和x4的R像素数据，通过执行内插处理，从而产生在单位区域UA3中的水平位置x的R像素数据。

            x₁＝1+(x-[x])

            x₂＝(x-[x])

            x₃＝1-(x-[x])

            x₄＝2-(x-[x])                .....(1)

内插系数计算单元64根据从校正运算电路62输入的数据，运行下面的、关于每个水平位置x1、x2、x3和x4的公式(2)，来产生f(x1)、f(x2)、f(x3)和f(x4)，然后将产生的数据输出到矩阵运算电路66。应当注意的是，在下面的公式(2)中，“x-c”用作“x”。

$f\left(t\right)=\frac{\sin \left(\mathrm{\&pi;t}\right)}{\mathrm{\&pi;t}}\&cong;\left\{\begin{array}{c}1-2{\left|t\right|}^2+{\left|t\right|}^3...(0\&le;|t|<1)\\ 4-8\left|t\right|+{5\left|t\right|}^2-{\left|t\right|}^3...(1\&le;|t|<2)\\ 0...(2\&le;|t\left|\right)\end{array}\right.-...\left(2\right)$

矩阵运算电路66根据由从内插系数计算单元64输入的数据指示的f(x1)、f(x2)、f(x3)和f(x4)，以及从存储器32中读出其数据的、在水平位置x1、x2、x3和x4的R信号S_R的像素数据r1、r2、r3和r4，从而执行下面的公式(3)所示的矩阵运算来计算将要被内插的、水平位置x的像素数据r。像素数据作为R信号S_R1的像素数据输出到图1所示的驱动电路。

$r=\left(\begin{array}{cccc}{r}_1& r_2& r_3& r_4\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}f\left(x_1\right)\\ f\left(x_2\right)\\ f\left(x_3\right)\\ f\left(x_4\right)\end{array}\right)...\left(3\right)$

图10是用于图解B内插电路46的内插方法的视图。

图10所示的例子显示在B信号S_B1的单位区域UA3产生B像素数据的情况。

图11是图6和10所示的B内插电路46的结构的视图。

例如，如图11所示，B内插电路46具有校正运算电路82、内插系数计算单元84和矩阵运算电路86。

校正运算电路82根据图10所示的B像素数据的、将被内插的水平位置x以及校正“c”，通过使用上面的公式(1)来计算图10所示的参考像素数据的水平位置x1、x2、x3和x4，然后向内插系数计算单元84输出经计算的数据。

在这个例子中，每个水平位置x1、x2、x3和x4指示图10所示的每个单位区域UA2、UA3、UA4和UA5中的B像素数据的水平位置。

在本实施例中，如图10所示，根据在处于单位区域UA3的水平方向上的单位区域UA2、UA3、UA4和UA5中的水平位置x1、x2、x3和x4的B像素数据，通过执行内插处理，从而产生在单位区域UA3中的水平位置x的B像素数据。

内插系数计算单元84根据从校正运算电路62输入的数据，运行上面的、关于每个水平位置x1、x2、x3和x4的公式(2)，来产生f(x1)、f(x2)、f(x3)和f(x4)，然后将产生的数据输出到矩阵运算电路86。应当注意的是，在上面的公式(2)中，“x+c”用作“x”。

矩阵运算电路86根据由从内插系数计算单元84输入的数据指示的f(x1)、f(x2)、f(x3)和f(x4)，以及从存储器32中读出其数据的、在水平位置x1、x2、x3和x4的B信号S_B的像素数据b1、b2、b3和b4，从而执行下面的公式(4)所示的矩阵运算来计算将要被内插的、水平位置x的像素数据b。

像素数据作为B信号S_B1的像素数据输出到驱动电路16。

$r=\left(\begin{array}{cccc}{b}_1& b_2& b_3& b_4\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}f\left(x_1\right)\\ f\left(x_2\right)\\ f\left(x_3\right)\\ f\left(x_4\right)\end{array}\right)...\left(4\right)$

(驱动电路16)

驱动电路16根据图3C、3B和3D所示的、从内插电路14输入的R信号S_R1、G信号S_G1和B信号S_B1来使显示器10中的每个R、G和B像素区间发光。

由于这个原因，在显示器10的单位区域中的R、G和B像素的发光看上去是它们颜色的混合，从而可以在单位区域中显示指定的颜色。

接下来，将描述图1所示的彩色图像显示器设备1的操作的例子。

首先，视频信号处理电路12根据具有图2B所示的相位的输入视频信号VIDEO，产生具有图2D、2E和2F所示相位的R信号S_R、G信号S_G和B信号S_B，然后将它们输出到内插电路14。

然后，内插电路14根据基于R信号S_R、G信号S_G和B信号S_B的R、G和B像素的实际布置位置，产生如图3C、3B和3D所示的R信号S_R1、G信号S_G1和B信号S_B1。

具体地讲，内插电路14通过使用R信号S_R和B信号S_B的内插处理，来产生分别使用R像素区间的中心点O_R和B像素区间的中心点O_B作为参考的R信号S_R1和B信号S_B1，其中R信号S_R和B信号S_B是通过使用图4所示的单位区域UA的中心点O_UA作为参考而产生的。

此外，内插电路14通过上面的内插处理延迟使用单位区域UA的中心点O_UA作为参考的G信号S_G，并且将它们作为G信号S_G1输出。

然后，驱动电路16根据图3C、3B和3D所示的、从内插电路14输入的R信号S_R1、G信号S_G1和B信号S_B1来使显示器10中的R像素区间、G像素区间和B像素区间发光。

如上所述，彩色图像显示器设备1根据使用如图4所示的单位区域UA的中心点O_UA作为参考的R信号S_R和B信号S_B，来产生如图2E所示的、使用R像素区间的中心点O_R作为参考的R信号S_R1和如图3D所示的、使用B像素区间的中心点O_B作为参考的B信号S_B1。

因此，由R信号S_R1和B信号S_B1中的像素数据指示的位置可以与显示器10中的R像素区间和B像素区间的实际位置匹配，可以抑制在现有技术中出现的、对应于像素区间的间隔的色差，并且显示器10可以高质量地显示图像。

应当注意的是，通过R、G和B像素区间连续布置在单位区域UA的水平方向上的情况说明了上述实施例。此外，例如如图12所示，在R、G和B像素区间连续布置在单位区域UA的垂直方向的情况中可以类似地应用本发明。

在这种情况下，通过使用要被内插的R和B像素数据的垂直位置y而不是水平位置x，计算参考像素数据的垂直位置y1、y2、y3和y4(对应于第一实施例的水平位置x1、x2、x3和x4)。

(第二实施例)

例如，如图13所示，当在显示器10的单位区域UA中R像素区间、G像素区间和B像素区间邻接时，除了图1所示的内插电路14的部分结构，本实施例与第一实施例的彩色图像显示设备1相同。

接下来，将描述本实施例的内插电路14a。

在图13所示的例子中，R、G和B像素区间的全部中心点O_R、O_G和O_B与单位区域UA的中心点O_UA不匹配。

内插电路14a根据16个单位区域UA中的每个R、G和B像素数据(其为4×4(水平×垂直)的单位区域UA之和)执行内插处理，从而产生每个单位区域UA中的R、G和B像素数据。

这里，将描述R像素数据的内插。

应当注意的是，除了分别使用另一个G像素数据和R像素数据外，与R像素数据类似地执行G像素数据和B像素数据的内插。

内插电路14a根据将要被内插的R像素数据的水平位置x，通过使用下面的公式(5)来计算参考像素数据的水平位置x1、x2、x3和x4。

            x₁＝1+(x-[x])

            x₂＝(x-[x])

            x₃＝1-(x-[x])

            x₄＝2-(x-[x])            .....(5)

此外，内插电路14a根据将要被内插的R像素数据的垂直位置y通过使用下面的公式(6)来计算参考像素数据的垂直位置y1、y2、y3和y4。

            y₁＝1+(y-[y])

            y₂＝(y-[y])

            y₃＝1-(y-[y])

            y₄＝2-(y-[y])            .....(6)

然后，内插电路14a运行下面的、关于每个水平位置x1、x2、x3和x4和垂直位置y1、y2、y3和y4的公式(7)，来产生f(x1)、f(x2)、f(x3)、f(x4)、f(y1)、f(y2)、f(y3)和f(y4)。

$f\left(t\right)=\frac{\sin \left(\mathrm{\&pi;t}\right)}{\mathrm{\&pi;t}}\&cong;\left\{\begin{array}{c}1-2{\left|t\right|}^2+{\left|t\right|}^3...(0\&le;|t|<1)\\ 4-8\left|t\right|+5{\left|t\right|}^2-{\left|t\right|}^3...(1\&le;|t|<2)\\ 0...(2\&le;|t\left|\right)\end{array}\right....\left(7\right)$

然后，内插电路14a根据产生的f(x1)、f(x2)、f(x3)、f(x4)、f(y1)、f(y2)、f(y3)和f(y4)和在16单位区域UA中的R像素数据r11、r12、r13、r14、r41、r42、r43、r44、r21、r22、r23、r24、r31、r32、r33和r34(4×4(水平×垂直)之和，并从存储器中读取)，从而执行下面的公式(8)所示的矩阵运算来计算要被内插的、水平位置x和垂直位置y的像素数据r，其中从存储器中读取R像素数据。

像素数据r作为R信号S_R1的像素数据输出到图1所示的驱动电路16。

$r=\left(\begin{array}{cccc}f\left(y_1\right)& f\left(y_2\right)& f\left(y_3\right)& f\left(y_4\right)\end{array}\right)\left(\begin{array}{cccc}{r}_{11}& r_{21}& r_{31}& r_{41}\\ r_{12}& r_{22}& r_{32}& r_{42}\\ r_{13}& r_{23}& r_{33}& r_{43}\\ r_{14}& r_{24}& r_{34}& r_{44}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}f\left(x_1\right)\\ f\left(x_2\right)\\ f\left(x_3\right)\\ f\left(x_4\right)\end{array}\right)...\left(8\right)$

如上所述，根据本实施例，即使在全部R信号S_R、G信号S_G和B信号S_B中在水平方向和垂直方向上可能都需要内插，也可以抑制对应于像素区间的间隔的色差，使得显示器10可以高质量地显示图像。

本发明可以不限于上述的实施例。

本发明可以应用到其中在单位区域布置R、G和B像素区间的全部显示器设备中。

此外，不限制内插电路14和14a的内插方法，并且可以使用诸如线性内插、高阶内插(即不低于二阶内插)、双三次内插或样条内插之类的内插方法。

此外，内插电路14和14a可以根据除属于要被内插的像素的单位区域周围之外的单位区域中的像素的像素数据执行内插。

本发明应用到用于使用固定像素的彩色图像显示器的图像处理设备。

尽管已参照本发明的确定优选实例表示和描述了本发明，但本领域内的普通技术人员将理解的是，可在不背离由所附权利要求书限定的本发明宗旨和范围的前提下对本发明进行各种形式和细节上的修改。

Claims (6)

1.一种图像处理设备，该设备驱动显示器设备来使在屏幕上的多个单位区域的每个单位区域内布置的红(R)、绿(G)和蓝(B)像素发光，从而在单位区域中显示指定的颜色，所述图像处理设备包括：

信号产生电路，用于确定其布置位置与由第一像素信号用作参考的单位区域的参考位置不匹配的像素，将其作为在R、G和B像素间内插的对象，并且根据第一像素信号产生使用要被内插的像素的布置位置作为参考的第二像素信号。

2.如权利要求1所述的图像处理设备，其中所述信号产生单元根据要被内插的像素的第一像素信号和在没有要被内插的像素的另一个单位区域中具有相同颜色的像素的第一像素信号来执行内插处理，从而产生第二像素信号。

3.如权利要求1所述的图像处理设备，还包括驱动电路，用于根据信号产生单元所产生的像素信号驱动对应于第二像素信号的像素的发光。

4.如权利要求1所述的图像处理设备，其中参考位置是单位区域的中心点，并且布置位置是其中布置像素的区域的中心点。

5.如权利要求1所述的图像处理设备，其中驱动显示器设备，以便显示器设备使在屏幕上的多个单位区域的每个单位区域内分别连续地或邻接地布置的R、G和B像素发光，从而在单位区域中显示指定的颜色。

6.一种驱动显示设备的图像处理方法，其中显示设备使在屏幕上的多个单位区域的每个单位区域内布置的红(R)、绿(G)和蓝(B)像素发光，从而在单位区域中显示指定的颜色，所述图像处理方法包括：

第一步：确定其布置位置与由第一像素信号用作参考的单位区域的参考位置不匹配的像素，将其作为在R、G和B像素间内插的对象，并且根据第一像素信号产生使用要被内插的像素的布置位置作为参考的第二像素信号；和

第二步：根据在第一步中产生的第二像素信号，驱动对应于第二像素信号的像素发光。

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