CN1924970A - 等离子体显示装置的图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于等离子体显示面板的图像处理方法，尤其是关于改善等离子体显示面板的图像处理方法，为了提高灰阶显示能力，降低半音噪音，而同时实行空间性误差扩散与时间性误差扩散的等离子体显示面板的图像处理方法的。为了改善现有技术中等离子体显示面板上显示的图像灰阶而使用的半音方式有抖动方法与空间性误差扩散方法，如上所述的抖动方法或空间性误差扩散方法，在显示特定灰阶或画面的状态下，均发生固有的纹路，降低显示的品质。为了解决上述问题，本发明中利用按各时间段积累光，感知亮度的人们的视觉特性，导入时间性误差扩散方式。对于在特定情况下可能发生的闪烁，用空间性误差扩散方式解除。使其可以大量减少使用空间性误差扩散或抖动时出现的特定纹路及使用时间性误差扩散时出现的闪烁，从而提高显示品质。

Description

等离子体显示装置的图像处理方法
技术领域
本发明是关于等离子体显示面板的图像处理方法的，尤其是关于，改善等离子体显示面板的图像处理方法，为了提高灰阶显示能力，降低半音噪音(halftone noise)，而同时实行空间性误差扩散与时间性误差扩散的等离子体显示面板的图像处理方法的。
背景技术
与TFT液晶显示元件(LCD)、有机EL、FED等一同作为新一代显示元件备受瞩目的等离子体显示面板(Plasma Display Panel，以下简称PDP)是利用在被隔层(barrier rib)隔离的放电信元(cell)内的氦(He)+氙(Xe)或氖(Ne)+氙(Xe)气体放电时产生的147nm紫外线激发R、G、B荧光体，上述荧光体从激发状态返回至基极状态时，能量差产生的发光现象的显示元件。上述PDP显示元件，因其结构简单、制造容易、高亮度及高发光效率、存储功能、高的非线性、160°以上的视角等特性，将占领40inch以上大型显示元件的市场，102inch产品也已经开发。
一般，等离子体显示面板并非如CRT或LCD等，用模拟方式控制光，从而得到所需的灰阶，而是利用可以开启(on)/关闭(off)的放电信元(cell)的矩阵式天线板(matrix array)，调制光脉冲数量，显示灰阶，因此具有线性亮度特性，而非曲线亮度特性(CRT，LCD)。
这种PDP灰阶显示方法可以称为一种脉冲幅度调制(Pulse WidthModulation)方法。PDP的亮度随着脉冲数量线性变化，而人们视角能够识别的却是非线性的，因此在低灰阶领域显示灰阶时将产生噪音(noise)。因此，为解决上述问题，PDP对输入的视频数据进行逆伽马补偿(reverse gammacompensation)。逆伽马补偿(reverse gamma compensation)是使实际亮度保持所需状态的工作，在显示正确灰阶的半音(halftone)补偿前实行。一般，PDP经过逆伽马补偿(reverse gamma compensation)、半音(halftone)补偿，将图像数据与子域(sub-field)进行映射(mapping)，然后显示在画面上。
PDP的目标亮度，由一定阶段的灰阶值分别显示为不同的亮度值，一般适用61阶段(0-60)，256阶段(0-255)等。但，即使利用这种亮度值，实际亮度也并非显示上述61或256等多种灰阶值，而是显示被定义为子域(sub-field)的几种亮度值。一般使用8-15中左右的亮度值(子域(sub-field)的数量)。因此，PDP在实行逆伽马补偿(reverse gamma compensation)时，在较暗的领域无法显示充分的灰阶，因此将产生看似图像成团的轮廓噪音(Contour Noise)。
这种，为了显示PDP缺少的灰阶，在进行逆伽马补偿(reverse gammacompensation)后，使用颤动(dithering)方法及误差扩散(error diffusion)方法等半音(halftone)方法。首先，对误差扩散方法进行说明。
图1是说明一般使用的、最简单的抖动(dithering)方法的，是适用图1a所示的2×2颤动掩码(dithering mask)时的颤动图像(ditherpattern)示意图，如图1b-图1f。即，抖动(dithering)方法是将各像素(pixel)的灰阶值与颤动掩码(dither mask)的特定门限值(threshold)作比较，判断是否发生进位(carry)的方法。此时，开启(on)发生进位的像素(pixel)，关闭(off)未发生进位(carry)的像素(pixel)，提高缺少的灰阶的显示能力。
但，抖动(dithering)方法中，静止的图像或具有均一的值的领域将出现颤动图像(dither pattern)，按各帧(frame)适用不同方式的颤动图像(dithering pattern)的PDP的多种颤动掩码(dither mask)适用方式中，在像素(pixel)移动时，无论低灰阶或高灰阶均发生闪烁(Flicker)；以对角线方向，每移动一个像素(pixel)时，产生垂直线颤动噪音(dither noise)。又，进位(carry)时与门限值(threshold)相比较，大或小，具体差异值等误差程度完全不予考虑。
图2是误差扩散方法的概念图，图3是执行上述误差扩散的方块图，是适用于现有技术中的等离子体显示面板上的半音(halftone)方式的一种。
如图2所示误差扩散方法，是使相应的像素(pixel)量子化(Quantization)时产生的误差影响相邻的像素(pixel)，以空间性地解决对产生的误差的补偿的方法。其中，误差扩散方法是，在相邻的像素(pixel)a、b、c、d中产生的误差值分别乘以特定的系数。然后，将上述乘以系数的误差值与i值相加实施量子化(Quantization)。再然后，将以上述量子化(Quantization)产生的误差值存储在线路存储器(line memory)中，并且在每个像素(pixel)中反复的方法。与上述误差值相乘的特定系数，即误差加重值(weight)的和为1，主要以左→右、右→下方向处理，其门限值(threshold)是灰阶阶段的中间值。
如图3所示，误差扩散方块(block)反复执行空间性反馈程序(feedbackroutine)，映射(mapping)并输出与上述目标亮度最接近的亮度值。又，图3中，工作过程可以用下面的数学公式1表示：
数学公式1：
En(i，j)＝fn(i，j)-Bn(i，j)
f n ( i , j ) = F n ( i , j ) + Q ( k , l ) Hs h ( i , j ) E n ( i - k , j - l )
其中，n是当前帧(frame)，F(i，j)是上述逆伽马补偿(reverse gammacompensation)后输入的灰阶值。Q方块(block)10是量子化方块(Quantization block)，B(i，j)是量子化(Quantization)灰阶值。E(i，j)是量子化(Quantization)中产生的误差值，f(i，j)是逆伽马补偿(reversegamma compensation)后输入的，将灰阶值与量子化(Quantization)误差值相加的值。即，f(i，j)是将与当前帧(frame)的F(i，j)相邻的像素(pixel)的误差值与误差过滤(filter)，即H方块(block)(11)的误差扩散系数h(i，j)相乘开相加的值。
一方面，上述误差扩散方法中，相邻的像素(pixel)的上述误差扩散系数均相等，随着在每一排(line)及帧(frame)中反复，由于一定的误差扩散系数，在均一的灰阶领域将出现误差扩散纹路。
发明内容
有鉴于此，为了改善上述现有技术中等离子体显示面板上显示的图像的灰阶而适用的半音(halftone)方式有：抖动(dithering)方法与空间性误差扩散方法，上述抖动(dithering)方法或空间性误差扩散方法，在特定的灰阶或画面显示状态下，将出现纹路，降低显示品质。
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供利用按各时间段积累光，感知亮度的人们的视觉特性，导入时间性误差扩散方式。对于在特定情况下可能发生的闪烁(flickering)，用空间性误差扩散方式解除。从而解决产生闪烁(flickering)与特定纹路的问题的等离子体显示装置的图像处理方法。
为解决上述问题而发明的等离子体显示装置的图像处理方法，包含：将输入的图像信号的少数部分用一定比特(bit)分割的阶段；将上述已分割的比特(bit)单位信号分别区分为时间性误差扩散及空间性误差扩散并执行，将执行其中一个误差扩散后得到的进位(carry)适用于另一个误差扩散的阶段。
前述的等离子体显示装置的图像处理方法，其特征在于上述时间性误差扩散方法，反复执行将上一个帧(frame)中发生的量子化(Quantization)误差与新一帧(frame)的输入数据相加，并对其进行量子化(Quantization)并输出，从而重新得到上述量子化(Quantization)误差的方式。
前述的等离子体显示装置的图像处理方法，其特征在于上述将执行一个误差扩散后得出的进位(carry)适用于另一个误差扩散的阶段中，包含：将上述另一个误差扩散的输出与上述进位(carry)相加的阶段。
前述的等离子体显示装置的图像处理方法，其特征在于上述将执行一个误差扩散后得出的进位(carry)适用于另一个误差扩散的阶段中，将上述小数部分分割为比特(bit)单位时，按其位置顺序，执行处理相应于下一个比特(bit)的数据的误差扩散，然后利用其结果，执行处理相应于上一个比特(bit)的数据的误差扩散。前述的等离子体显示装置的图像处理方法，其特征在于上述执行误差扩散的阶段中，包含：执行上述2种误差扩散后得到的进位(carry)及上述分割的比特(bit)中，对于未执行误差扩散的比特(bit)执行抖动(dithering)的阶段。
前述的等离子体显示装置的图像处理方法，其特征在于上述分割比特(bit)的阶段，用与预使用的半音(halftone)方式的种类相同的数字分割。前述的等离子体显示装置的图像处理方法，其特征在于上述分割比特(bit)的阶段还包含：预执行上述空间性、时间性误差扩散的输入或执行误差扩散的结果中，在至少一个值上赋予加重值(weight)的阶段。
本发明中的等离子体显示装置的图像处理方法的有益效果是利用按各时间段积累光，感知亮度的人们的视觉特性，导入时间性误差扩散方式。对于在特定情况下可能发生的闪烁(flickering)，用空间性误差扩散方式解除。使其可以大量减少使用空间性误差扩散或颤动(dithering)时出现的特定纹路及使用时间性误差扩散时出现的闪烁(flickering)，从而提高显示品质。
附图说明
图1是现有技术中一般颤动掩码(dither mask)的颤动图像(ditherpattern)示意图。
图2是现有技术中误差扩散方法的概念图。
图3是现有技术中误差扩散方块图
图4是按各时间段扩散误差的方块图。
图5是数据输入格式示意图。
图6至图7是本发明实施例中半音(halftone)方式方块图。
图8至图9是本发明另一个实施例中半音(halftone)方式方块图。
图示中主要部分的符号说明
10、20：量子化方块(Quantization block)    11：误差过滤(filter)
21：误差过滤(filter)                      30、40、50、60：颤动(dither)部
31、42、52、61：时间性误差扩散部          32、41、51、62：空间性误差扩散部
53、54、63、64：加重值(weight)赋予部
具体实施方式
下面，举较佳实施例，并配合附图详细说明如下：
图4是适用于本发明实施例的执行时间性误差扩散的方块图，如图所示，与执行空间性误差扩散的方块图类似，以扩散反馈误差的方式工作。
上述图4的工作过程可以用下面的数学公式2表示：
数学公式2：
En(i，j)＝fn(i，j)-Bn(i，j)
Figure A20061013944400071
其中，n是当前帧(frame)，F(i，j)是逆伽马补偿(reverse gammacompensation)后输入的灰阶值，可以简单地称为图像数据。Q方块(block)20是量子化方块(Quantization block)，B(i，j)是量子化(Quantization)灰阶值。E(i，j)是执行量子化(Quantization)是产生的误差值，f(i，j)是逆伽马补偿(reverse gamma compensation)后输入的灰阶值与量子化(Quantization)误差值相加的值。即，f(i，j)是将当前帧(frame)的F(i，j)与通过1帧(frame)延迟方块(block)21延迟上一个帧(frame)中产生的量子化(Quantization)误差得出的值相加的值。上述延迟方块(block)21的延迟标尺(staff)可以调整，但1帧(frame)延迟已经足够了。
上述时间性误差扩散方块图中，E(i，j)意味着时间性误差，因此备受瞩目，这是如上所述的上一个帧(frame)中产生的误差。即，一般误差扩散将空间性误差分散至相邻的像素(pixel)，与此相反，时间性误差将上一个帧(frame)中产生的误差收容到当前帧(frame)中，当前帧(frame)中产生的误差又适用于下一个帧(frame)中，误差将随着时间被累积，与误差的大小无关，可以防止损失。
因此，对静止的图像或具有均一的灰阶的领域进行量子化(Quantization)的过程中产生的误差或量子化(Quantization)值均相等，从而可以防止空间误差扩散中产生的特定纹路。
但，如上所述，单纯地进行时间性误差扩散时，若整个画面中反复出现具有相同灰阶的画面，或以出现静止图像为始点，时间性累积的误差对整个画面具有相同的值时，画面中将发生闪烁(flickering)。即，画面中的相当一部分显示部分灰阶值，则将同时进位(carry)，画面整体的亮度显示不必要的灰阶。
因此，适用时间性误差扩散这种单一的方法时，在特定情况下将产生闪烁(flicker)噪音，与空间性误差扩散导致的纹路相比，其画面品质将更加降低。
本发明实施例中，将上述时间性误差扩散方法与现有技术中的空间性误差扩散方法相结合，提供更优越的半音(halftone)方法。又，还适用原来的颤动(dither)方式，向更多空间及时间分散误差扩散，适当地组合各方法中发生的进位(carry)，使最终得到的进位(carry)按时间与空间不规则地分散。即，一次性对多领域进行进位(carry)，使灰阶不会急速变化，并且对显示均一的灰阶的领域，进行不规则进位(carry)，使其不出现固定纹路。
图5是上述本发明中适用的，进行逆伽马补偿(reverse gammacompensation)的图像数据(灰阶值)格式示意图。如图所示，由一定比特(bit)的整数部部分，与一定比特(bit)的小数部部分组成。上述小数部部分是进行量子化(Quantization)时产生误差的部分，是可以由误差扩散或颤动(dither)发生进位(carry)的部分。
因此，若上述小数部分是n比特(bit)(图示中是7比特(bit))，则将其分割为i、j、k比特(bit)，对各比特(bit)适用不同的半音(halftone)的方法是本发明的核心内容。若，预适用的半音(halftone)方法是空间性误差扩散法与时间性误差扩散法，则可以分割为2个单位比特(bit)(例如，4比特(bit)适用于空间性误差扩散，3比特(bit)适用于时间性误差扩散)，若预适用的半音(halftone)方法是空间性，时间性误差扩散法及颤动(dither)法，则分割为3个单位比特(bit)(例如，2比特(bit)适用于颤动(dither)法，3比特(bit)适用于空间性误差扩散法，2比特(bit)适用于时间性误差扩散法)，并适用于各半音(halftone)方式。相互连接上述方式的方法，可以利用将通过一种半音(halftone)方式提供的进位(carry)与另一种半音(halftone)方式输入信号相加的方法，此时，即使分散地提供输入的图像信号的小数部，也可以得到误差被均一地扩散的最终单一输出。
图6至图7是本发明实施例中的结构方块图，是使用半音(halftone)方式，即颤动(dither)法、时间性误差扩散法、空间性误差扩散法，将小数部分的数据分别分离为i比特(bit)、j比特(bit)、k比特(bit)并适用的方式。
参考图6，将输入的与灰阶相关的图像数据(进行逆伽马补偿(reversegamma compensation)的值)的小数部分分别区分为i比特(bit)、j比特(bit)、k比特(bit)，通过空间性误差扩散方块(block)32处理k比特(bit)部分。将上述空间性误差扩散方块(block)32的输出，即进位(carry)作为处理j比特(bit)部分的时间性错误扩散方块(block)31的输入而提供，将上述时间性错误扩散方块(block)31的输出，即进位(carry)作为处理i比特(bit)部分的颤动(dither)方块(block)30的输入而提供。可以将各进位(carry)分散反映的，小数部分的量子化(Quantization)值作为颤动(dither)部30的输出并得到。当然，上述i、j、k值可能互换，亦可以设定为多种比特(bit)单位。
图7是空间性错误扩散方块(block)41与时间性错误扩散方块(block)42的位置，与上图6中的情况相反排列的情况，输出由颤动(dither)方块(block)40提供，提供为其输出的，小数部分的进位(carry)在时间及空间中不规则地分散。
即，空间性错误扩散方法与时间性错误扩散方法相互关联并适用时，均可以由本发明中的3维错误扩散(在空间错误扩散的2维方式基础上加入了时间错误扩散这一新方向，因此可以称为3维错误扩散)，防止闪烁(flicker)的发生及固定纹路的产生。
如上例中可知，为了在执行其它误差扩散或颤动(dither)时，适用通过误差扩散得到的进位(carry)，将决定一种误差扩散处理顺序，此时，将遵循首先执行下一个比特(bit)的误差扩散，然后在执行上一个比特(bit)的误差扩散或抖动(dithering)时，适用其结果，即进位(carry)的顺序。
图8至图9如上述图6至图7，将空间性错误扩散方块(block)51、62与时间性错误扩散方块(block)52、61及颤动(dither)50、60，提供给同一种类的方块(block)中输出的，进位(carry)信息不同的方块(block)输入中，是将时间性错误扩散方块(block)与空间性错误扩散方块(block)的位置相互变更的2种情况，此时，可以在作为各方块(block)的输出而提供的小数部特定单位比特(bit)数据中适用加重值(weight)，或在各方块(block)的输出，即进位(carry)中适用加重值(weight)。
图8是在向空间性误差扩散方块(block)51提供的j比特(bit)数据中适用加重值(weight)方块(block)53，在处理k比特(bit)数据的时间性误差扩散方块(block)52的进位(carry)输出中适用加重值(weight)方块(block)54，并将其值提供给上述空间性误差扩散方块(block)51的情况，而图9是在j比特(bit)数据中适用加重值(weight)方块(block)63并提供给时间性误差扩散方块(block)61，在处理k比特(bit)数据的空间性误差扩散方块(block)62的进位(carry)输出中适用加重值(weight)方块(block)64，并将其值提供给上述时间性误差扩散方块(block)61的情况。
上述情况中使用了空间性误差扩散方块(block)，时间性误差扩散方块(block)及颤动(dither)方块(block)，根据需要还使用了加重值(weight)方块(block)，亦可以不使用颤动(dither)方块(block)，而仅使用空间性误差扩散方块(block)与时间性误差扩散方块(block)。
例如，小数部分是7比特(bit)时，对3比特(bit)执行空间性误差扩散，对前4比特(bit)执行时间性误差扩散，则可以将上述空间性误差扩散中得到的进位(carry)适用于上述时间性误差扩散中。为了脱离闪烁(flicker)的限制，上述空间性误差扩散可以使用Z(ZigZag)字型方式的误差扩散。
与上相反，亦可以分割输入比特(bit)并进行处理，但应遵循首先执行相应于下一个比特(bit)的数据的误差扩散，然后再执行相应于上一个比特(bit)的数据误差扩散时，适用其结果的顺序。上述小数部分的比特(bit)数若为1比特(bit)以上，即可使用本发明。
上述实施不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、等离子体显示装置的图像处理方法，包含：将输入的图像信号的少数部分用一定比特分割的阶段；将上述已分割的比特单位信号分别区分为时间性误差扩散及空间性误差扩散并执行，将执行其中一个误差扩散后得到的进位适用于另一个误差扩散的阶段。
2、根据权利要求1所述的等离子体显示装置的图像处理方法，其特征在于上述时间性误差扩散方法，反复执行将上一个帧中发生的量子化误差与新一帧的输入数据相加，并对其进行量子化并输出，从而重新得到上述量子化误差的方式。
3、根据权利要求1所述的等离子体显示装置的图像处理方法，其特征在于上述将执行一个误差扩散后得出的进位适用于另一个误差扩散的阶段中，包含：将上述另一个误差扩散的输出与上述进位相加的阶段。
4、根据权利要求1所述的等离子体显示装置的图像处理方法，其特征在于上述将执行一个误差扩散后得出的进位适用于另一个误差扩散的阶段中，将上述小数部分分割为比特单位时，按其位置顺序，执行处理相应于下一个比特的数据的误差扩散，然后利用其结果，执行处理相应于上一个比特的数据的误差扩散。
5、根据权利要求1所述的等离子体显示装置的图像处理方法，其特征在于上述执行误差扩散的阶段中，包含：执行上述2种误差扩散后得到的进位及上述分割的比特中，对于未执行误差扩散的比特执行颤动的阶段。
6、根据权利要求1所述的等离子体显示装置的图像处理方法，其特征在于上述分割比特的阶段，用与预使用的半音方式的种类相同的数字分割。
7、根据权利要求1所述的等离子体显示装置的图像处理方法，其特征在于上述分割比特的阶段还包含：预执行上述空间性，时间性误差扩散的输入或执行误差扩散的结果中，在至少一个值上赋予加重值的阶段。
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