CN1750089A

CN1750089A - 一种彩色等离子显示屏灰度的处理方法

Info

Publication number: CN1750089A
Application number: CNA2005100961739A
Authority: CN
Inventors: 刘洋; 王付生; 郭应锋
Original assignee: Irico Group Electronics Co Ltd
Current assignee: Sichuan Sterope Orion Display Co., Ltd.
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2025-10-14
Also published as: CN100375987C

Abstract

一种彩色等离子显示屏灰度的处理方法，首先将灰度等级划分为低灰度等级、中灰度等级和高灰度等级；然后通过可编程逻辑器件FPGA用统计数字图像算法通过灰度检测模块检测图像信息，通过图像处理装置判断当前图像信息的灰度特征，对图像进行实时调整，即通过扩展一个权重为0.5的子场，形成9位二进制数，使0～50低灰度范围内的灰度输出级别提高到10个，通过误差校正器校正修正处理过程产生的误差。本发明采用动态灰度校正方法，能根据实时图像的亮度灰度情况，自动调整灰度显示校正曲线，使在不同的灰度等级范围内的图像自动调整灰阶，使灰度级得到提升，图像的细节更加明显突出，同时采用反馈误差扩散，减少查表产生的误差，最大程度地保证了图像的质量。

Description

一种彩色等离子显示屏灰度的处理方法

技术领域

本发明涉及一种彩色等离子显示屏灰度的处理方法。

背景技术

彩色等离子显示屏是利用气体放电实现图像显示的，在大屏幕平板显示领域有着巨大的竞争力。彩色等离子显示屏是采用多子场技术来实现图像的多灰度等级显示的，将一帧图像分成多个子场来实现，不同的子场对应不同的权重，不同的权重对应不同的维持脉冲数，每个子场显示的时间长短不同，通过对不同权重的子场的组合可以实现图像的多等级灰度显示。

由于CRT显示器件对亮度特性响应为非线性关系，所以在所有的视频和图像信号加入了伽玛校正，使图像在灰度显示和亮度呈线性关系，但是等离子显示器面板有着对亮度呈线性关系的显示特性，所以在图像处理过程中要加入反伽玛校正，在进行伽玛校正过程中，通过计算建立伽玛曲线表(LUT)，对于传统的反伽玛校正方法是建立一个固定的查找表，这样从接口过来的视频和图像信号通过8位查找表，来建立从0到255之间的灰度级，通过两个曲线的拟和，得到线性的关系。

由于不同厂商生产的彩色等离子显示屏的面板之间参数的特性不同，因此视频图像信号通过反伽玛校正之后所拟和的曲线也不同，如果用固定单一反伽玛曲线形成亮度灰度等级曲线必定不是标准的线性关系，这就要求对不同的彩色等离子显示屏的面板采用不同的曲线值。

通过反伽玛校正查找表后，由于许多灰度级会被固定到一个特定得灰度级，因为人眼对低灰度级部分得敏感，比较暗得图像部分就会在视觉效果中出现连续灰度级得跳跃式中断，这就形成了低灰度级轮廓现象。彩色等离子显示屏的灰度等级控制需要应用维持脉数来实现。例如256灰度级可以分成8个子场，这样输出亮度就是2的n次方。人对灰度级的视觉效果是基于发光叠加产生的。通过测量可以发现彩色等离子显示屏的维持脉冲虽然是线形变化的，但因为荧光粉的发射曲线和人的视觉效果造成了实际的发光效果是非线形的。这样就造成了图像的输出失真以及低灰度级画面的轮廓效应。因此，需要在输入信号离散化基础上对相应的输出信号进行调整。

传统的误差扩散方法以及整体亮度提升等各种方法。这些方法虽然在某种程度上解决了一些问题，但是实际效果并不是很好。如果实际输入为0-20cd/m²的时候，只对应了数字灰度级1，而实际由于信号处理过程中对小数的取舍输出灰度级在0-30cd/m²才会体现，这样层次感自然就会很少，图像轮廓比较明显，这些都是由于等离子显示器件中一个维持脉冲数对最小亮度单位值来决定的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种能够动态的调整图像的灰度等级，使图像灰度更丰富，图像更清晰的彩色等离子显示屏灰度的处理方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：首先将灰度等级划分三个不同的范围：灰度级0～64定义为低灰度等级；灰度级65～127定义为中灰度等级；灰度级128～255定义为高灰度等级；然后通过可编程逻辑器件FPGA(FieldProgrammable Gate Array)用统计数字图像算法通过灰度检测模块检测图像信息，通过图像处理装置判断当前图像信息的灰度特征，对图像进行实时调整，即通过扩展一个权重为0.5的子场，形成9位二进制数，使0～50低灰度范围内的灰度输出级别提高到10个，通过误差校正器校正修正处理过程产生的误差。

本发明的灰度检测模块对图像灰度级进行统计和计算，即对三场图像进行采样，分别统计三场红绿蓝数据，将一场内所有的数据相加，计算出总共的灰度级。

本发明的图像处理装置包括：

一个通过对一场内的数字图像信号计数，完成每一场内红，绿，蓝三色分离统计，按照8位二进制数进行脉冲计算，统计数脉冲数值的场计数器；

一个按照场计数器的信号分离出三场红绿蓝8位2进制编码，按单色统计出单色灰度的红绿蓝三色分离器；

一个比较三场中相邻两场数据灰度级差值，根据差值控制是否进行校正，以及校正的范围的比较器；

三组存储深度为9的查找表存储器

第一组查找表存储器为低灰度级查找表存储器，存贮数据为红绿蓝低灰度特性的9位数据，按照子场权重的特性排列，其中存贮空间为256的单元；

第二组查找表存储器为中灰度级查找表存储器，存贮数据为红绿蓝中灰度特性的9位数据，按照子场权重的特性排列，其中存贮空间为256的单元；

第三组查找表存储器为高灰度级查找表存储器，存贮数据为红绿蓝高灰度特性的9位数据，按照子场权重的特性排列，其中存贮空间为256的单元；

本发明的误差校正器是对查表存储器的数据进行采样，并将采样值与原始数据进行比较，由负反馈对比较的差值进行补偿。

本发明采用动态灰度校正方法，能根据实时图像的亮度灰度情况，自动调整灰度显示校正曲线，使在不同的灰度等级范围内的图像自动调整灰阶，采用增加一个权重为0.5的子场，使灰度级得到提升，图像的细节更加明显突出，同时采用反馈误差扩散，减少查表产生的误差，最大程度地保证了图像的质量。

附图说明

图1为输入信号的亮度输出特性图，其中横坐标为输入信号，纵坐标为给出信号，图1(a)为CRT电视的特性曲线，(b)为等离子电视的特性曲线；

图2为本发明动态灰度校正整体结构图；

图3为灰度检测模块的数据流程图；

图4为选择控制模块的流程图；

图5为8子场扩展为9子场的子场调整结构图；

图6为数字信号伽玛校正的灰度级统计图，其中横坐标为校正输入信号，纵坐标为亮度输出等级；

图7为误差校正流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1(a)，实线为CRT显示器件对输入的接口信号的亮度反应特性，曲线特性近似为伽玛曲线，特性关系为非线性关系；图1(b)为等离子显示器接口信号的亮度反应特性，其曲线与直线重合，成线性关系。通常传统的发射信号中对应于CRT显示器的非线性曲线特性，电视台在发射过程中加载了预校正信号，而对线性度良好的PDP显示器件中则不需要预校正信号，所以需要对其进行反伽玛校正。

参见图2，图中24位二进制信号，红绿蓝三色各8位，通过查找表存储器，此存储器设置有三组查找表，第一组查找表存储器为低灰度级查找表存储器，存贮数据为红绿蓝低灰度特性的9位数据，按照子场权重的特性排列，其中存贮空间为256的单元；第二组查找表存储器为中灰度级查找表存储器，存贮数据为红绿蓝中灰度特性的9位数据，按照子场权重的特性排列，其中存贮空间为256的单元；第三组查找表存储器为高灰度级查找表存储器，存贮数据为红绿蓝高灰度特性的9位数据，按照子场权重的特性排列，其中存贮空间为256的单元，分别对3色进行平衡点设置，使三色曲线和伽玛曲线能拟和到一条曲线上。

图像灰度检测模块对当前三场信号的灰度级进行统计，计算出三场灰度级数据，然后通过比较三场中相邻两场数据灰度级差值，当差值在规定的范围内进行曲线特性的调整，本发明将灰度等离划分三个不同的范围：

灰度级0～64：定义为低灰度等级；

灰度级65～127：定义为中灰度等级；

灰度级128～255：定义为高灰度等级；

不同的灰度部分对人眼睛视觉效果不同，特别是在第灰度级时，在伽玛校正过的图像中灰度层次缺乏，高灰度部分伽玛曲线陡，灰度层次明显。

通过三色分离器对三色建立不同的灰度曲线表，通过灰度检测模块检测的结果判断当前值范围，不同的范围选择不同的曲线表。图中，红绿蓝各建三个，每个表数据反映不同灰度曲线特性，最后将调整的数据通过图像处理存储模块，进行下一步运算。

参见图3，由场计数器通过对一场内的数字图像信号计数，完成每一场内红，绿，蓝三色分离统计，按照8位二进制数进行脉冲计算，从三个通道过来三路信号R、B、G信号，通过三色分离器分别分离出每场信号中的三色数据，如果灰度级在0～64范围内将选用低灰度级查找表，如果灰度级在64～127之间则选择中灰度查找表，如果灰度级在128～255则选择高灰度查找表。这样在不同灰度级范围内显现不同灰度特性，在低灰度增加灰度校正曲线的斜率，使层次增加，在高灰度则是曲线平滑。统计数脉冲数值的数据，再通过三色分离器按照场计数器的信号分离出三场红绿蓝8位2进制编码，按单色统计出单色灰度的三场信号中红绿蓝数据，分离选择后的信号进入内部存贮分流模块到不同的灰度模块中，通过灰度域值判断调整输出，图中判断模块位为(Ramdis)，判断输出分为三个等级：低灰度数据，中灰度数据，高灰度数据，最后通过灰度输出模块输出。

参见图4，视频接口过来的场同步信号和接口时钟信号作为三场分离判断的选择信号，将三场红绿蓝三色分离，通过场计数器分别计算出红绿蓝三色单个的灰度值，最后通过场数据选择将按照场同步信号进行分离的R，G，B三色数据分离，输入到脉冲计算模块中，得出计数结果。

参见图5，每个子场有自己的权重，8子场系统中权重值最小为2，最大为255；9子场系统中，最小权重为0.5，最大为128，不同的权重对应的发光亮度不同，由于每个子场亮度由寻址期、复位期以及维持其亮度，公式表达如下：

L = L_{D} + L_{R}

&cong; \underset{l}{Σ} w_{i} l_{i} + L_{R}

L_D为维持其亮度，L_R为复位和寻址期亮度，l_i为实际每个子场维持其亮度，

w_{i} = \{\begin{matrix} 1 \\ 0 \end{matrix}

点亮子场为1，没点亮子场为0。维持期固定脉冲相当于两个维持周期，它们之间的维持脉冲数为不小于0的自然数，因此，如果维持脉冲数为零，即用2个发光周期表示灰度级1，那么，在维持脉冲数为1时(实际有3个发光周期)，可以真实的表示灰度1.5，这样PDP就可以在实际显示中表达灰度级0.5了，灰度校正查找表中实际显示的灰度级损失可以显著减小。

参见图6，其中正方形为9子场系统，三角形为8子场系统，由图中可以看出8子场系统中0～20只对应一个输出灰度输出，0～50之间只有6段灰度输出，而9子场系统中对应红色正方形则有10段灰度级输出，从而在低灰度区间增加图像的层次，细节更加明显。

参见图7，对查表存储器的数据进行采样，通过和原始数据比较进行反伽玛校正，通过查找表扩展成9子场系统，通过误差比较，对输入信号进行补偿。

Claims

1、一种彩色等离子显示屏灰度的处理方法，其特征在于：

1)首先将灰度等级划分三个不同的范围：灰度级0～64定义为低灰度等级；灰度级65～127定义为中灰度等级；灰度级128～255定义为高灰度等级；

2)然后通过可编程逻辑器件FPGA(Field Programmable Gate Array)用统计数字图像算法通过灰度检测模块检测图像信息，通过图像处理装置判断当前图像信息的灰度特征，对图像进行实时调整，即通过扩展一个权重为0.5的子场，形成9位二进制数，使0～50低灰度范围内的灰度输出级别提高到10个，通过误差校正器校正修正处理过程产生的误差。

2、根据权利要求1所述的彩色等离子显示屏灰度的处理方法，其特征在于：所说的灰度检测模块对图像灰度级进行统计和计算，即对三场图像进行采样，分别统计三场红绿蓝数据，将一场内所有的数据相加，计算出总共的灰度级。

3、根据权利要求1所述的彩色等离子显示屏灰度的处理方法，其特征在于：所说的图像处理装置包括：

三组存储深度为9的查找表存储器

第三组查找表存储器为高灰度级查找表存储器，存贮数据为红绿蓝高灰度特性的9位数据，按照子场权重的特性排列，其中存贮空间为256的单元。

4、根据权利要求1所述的彩色等离子显示屏灰度的处理方法，其特征在于：所说的误差校正器是对查表存储器的数据进行采样，并将采样值与原始数据进行比较，由负反馈对比较的差值进行补偿。