TWI384454B - Applicable to the liquid crystal display of the image processing system and methods - Google Patents

Applicable to the liquid crystal display of the image processing system and methods Download PDF

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TWI384454B
TWI384454B TW097107850A TW97107850A TWI384454B TW I384454 B TWI384454 B TW I384454B TW 097107850 A TW097107850 A TW 097107850A TW 97107850 A TW97107850 A TW 97107850A TW I384454 B TWI384454 B TW I384454B
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Description

適用於液晶顯示器之影像處理系統及方法
本發明係關於影像處理之技術領域,尤指一種適用於一液晶顯示器之影像處理系統及方法。
為改善液晶屏幕持續發光特性所造成之動態影像模糊情形,習知技術在原始的影像中間插入黑屏或灰屏的黑色或灰色影像,以模擬CRT電視脈衝顯示的特性,降低因人眼視覺暫留所造成動態影像模糊情形。由於在輸出影像中插入黑色影像會造成整體影像亮度變暗和畫面閃爍情形而降低影像品質。
針對上述問題,日本JVC公司將原始圖框訊號變為兩倍頻率圖框輸出,其中一個圖框輸出低頻訊號,另一個圖框是輸出高頻訊號,並利用移動偵測裝置偵測出的物體移動量決定輸出的低頻和高頻增益。圖1係一習知液晶顯示器之影像處理系統的方塊圖,其係包含一圖框轉換裝置110、一低通濾波裝置120、一低頻增益裝置130、一高通濾波裝置140、一高頻增益裝置150、一混和裝置160、一驅動裝置170、一面板180、及一移動偵測裝置190。該移動偵測裝置190偵測一輸入圖框s1中的物體移動量,以分別決定該低頻增益裝置130及該高頻增益裝置150的增益。
圖2係上述技術運作之示意圖。由圖2所示,當該移動偵測裝置190偵測該輸入圖框s1中沒有物體移動量時,該移動偵測裝置190將該低頻增益裝置130及該高頻增益裝置150分別設定為1,亦即s_out和s_out’皆為1×s2L+1×s2H。當該移動偵測裝置190偵測該輸入圖框s1中有物體移動量時,該移動偵測裝置190將兩倍頻率圖框輸出訊號所對應之高頻增益裝置150設定為1.5,亦即s_out=1×s2L+0.5×s2H及s_out’=1×s2L+1.5×s2H,藉以加強高頻成分。
上述方法雖可降低液晶屏幕動態影像殘影現象,但在高對比的影像物體邊緣會產生邊緣拖影問題,造成整體的影像品質下降。由此可知,習知的液晶顯示器之影像處理系統仍有諸多缺失而有予以改善之必要。
本發明之目的係在提供一種液晶顯示器之影像處理系統,在降低液晶屏幕動態影像殘影下,同時可避免在高對比的影像物體邊緣產生邊緣拖影問題,以提升整體的影像品質。
依據本發明之一特色,係提出一種適用於一液晶顯示器之影像處理系統,其包含一圖框轉換裝置、一高通濾波裝置、一延遲裝置、一區域對比量測裝置、一高頻增益裝置、及一混和裝置。該圖框轉換裝置接收一來源圖框之訊號,並以產生一倍頻圖框訊號。該高通濾波裝置連接至該圖框轉換裝置,以對該倍頻圖框訊號執行高通濾波,而產生一高通倍頻圖框訊號。該延遲裝置連接至該圖框轉換裝置,以對該倍頻圖框訊號執行延遲運算,而產生一延遲倍頻圖框訊號。該區域對比量測裝置連接至該圖框轉換裝置,以量測該倍頻圖框訊號的對比,而產生一區域對比訊號。該高頻增益裝置連接至該區域對比量測裝置及該高通濾波裝置,以依據該區域對比訊號對該高通倍頻圖框訊號進行增益調整,而產生一增益高通倍頻圖框訊號。該混和裝置,連接至該高頻增益裝置及該延遲裝置,以將該增益高通倍頻圖框訊號及該延遲倍頻圖框訊號混和,而產生一輸出圖框訊號。
依據本發明之另一特色,係提出一種適用於一液晶顯示器之影像處理方法,包含:接收一來源圖框之訊號,以產生一倍頻圖框訊號;對該倍頻圖框訊號執行高通濾波,而產生一高通倍頻圖框訊號;對該倍頻圖框訊號執行延遲運算,以產生一延遲倍頻圖框訊號;量測該倍頻圖框訊號的對比,以產生一區域對比訊號;依據該區域對比訊號而對該高通倍頻圖框訊號進行增益調整,以產生一增益高通倍頻圖框訊號;混和該增益高通倍頻圖框訊號及該延遲倍頻圖框訊號,以產生一輸出圖框訊號。
請參見圖3,其係本發明液晶顯示器之影像處理系統的方塊圖,其包含一圖框轉換裝置310、一高通濾波裝置320、一延遲裝置330、一區域對比量測裝置340、一高頻增益裝置350及一混和裝置360。
該圖框轉換裝置310用以接收一來源圖框之訊號s1,並以產生一倍頻圖框訊號s2。如來源圖框之訊號s1為60Hz,經過該圖框轉換裝置310會變成120Hz的倍頻圖框訊號s2輸出,且同一輸入圖框會輸出兩次。
該高通濾波裝置320連接至該圖框轉換裝置310,以對該倍頻圖框訊號s2執行高通濾波,而產生一高通倍頻圖框訊號s2H。該高通濾波裝置320可為一高通濾波器(high pass filter,HPF),其係數可為[-1 0 2 0 -1]。
該延遲裝置330連接至該圖框轉換裝置310,以對該倍頻圖框訊號s2執行延遲運算,而產生一延遲倍頻圖框訊號s2D。
該區域對比量測裝置340連接至該圖框轉換裝置310,以量測該倍頻圖框訊號s2的對比,而產生一區域對比訊號LCS(Local Contrast Signal)。該區域對比量測裝置340計算該倍頻圖框訊號s2對應像素的局部對比值,該區域對比量測裝置340可為一2N+1點傾斜度濾波器(steepness filter),N為正整數,亦即該區域對比量測裝置340的係數為[-1....-1 -1 -1 0 1 1 1....1],當中有N個-1及N個1的係數。
該高頻增益裝置350連接至該區域對比量測裝置340及該高通濾波裝置320,以依據該區域對比訊號LCS對該高通倍頻圖框訊號s2H進行增益調整,而產生一增益高通倍頻圖框訊號s2HG。於該高頻增益裝置350中,該增益調整係將該高通倍頻圖框訊號s2H乘以一高頻增益gain,以產生該增益高通倍頻圖框訊號s2HG。
圖4係本發明該高頻增益裝置350中該高頻增益gain與該區域對比訊號LCS的關係示意圖。當該區域對比訊號LCS小於一第一門檻值Th1時,該高頻增益gain為一第一預設值gain1。當該區域對比訊號LCS大於一第二門檻值Th2時,該高頻增益gain為一第二預設值gain2,當中該第一預設值gain1大於該第二預設值gain2。當該區域對比訊號LCS非小於該第一門檻值Th1且該區域對比訊號LCS非大於該第二門檻值Th2時,該高頻增益gain為為線性遞減。
該混和裝置360連接至該高頻增益裝置350及該延遲裝置330,以將該增益高通倍頻圖框訊號s2HG及該延遲倍頻圖框訊號s2D混和,而產生一輸出圖框訊號s2-out。
圖5係本發明該混和裝置360的電路圖。該混和裝置360包含一第一加法器510、一第二加法器520、及一多工器530。
該第一加法器510其一第一輸入端連接至該延遲裝置330,其一第二輸入端連接至該高頻增益裝置350,以將該延遲倍頻圖框訊s2D減去該該增益高通倍頻圖框訊號s2HG,而產生一低通倍頻圖框訊號s2_LP。
該第二加法器520其一第一輸入端連接至該延遲裝置330,其一第二輸入端連接至該高頻增益裝置350,以將該延遲倍頻圖框訊號s2D加上該該增益高通倍頻圖框訊號s2HG,而產生一高通倍頻圖框訊號s2_HP。
該多工器530連接至該第一加法器510及該第二加法器520,依據一選擇訊號sel,選取該低通倍頻圖框訊號s2_LP或該高通倍頻圖框訊號s2_HP作為該輸出圖框訊號s2_out。該選擇訊號sel為一方波訊號,且其頻率為輸入訊號s1頻率的兩倍。
本發明是利用該圖框轉換裝置310、該高通濾波裝置320、該區域對比量測裝置340、該高頻增益裝置350及該混和裝置360,以動態調整輸出之圖框影像,藉由調整輸出影像的清晰和模糊程度,以改善在液晶屏幕上所產生的動態影像模糊(motion blur)情形。
利用該圖框轉換裝置310可將一倍頻率輸入之圖框訊號s1轉換成二倍頻率輸出的圖框訊號s2,而該高通濾波裝置320可將圖框中影像的高頻部份擷取出來,該區域對比量測裝置340會計算圖框中每個畫素的局部對比值,該高頻增益裝置350會根據圖框中每個畫素的局部對比值LCS動態調整高頻部份的增益,而該混和裝置360會將原來圖框訊號值s2D和經由該高頻增益裝置350所計算出的高頻訊號值s2HG做混合。亦即,本發明利用提高輸出頻率並交替輸出含有高頻影像和含有低頻影像的輸出訊號,可避免如插入黑屏影像所造成的影像亮度變暗和畫面閃爍情形。同時利用每個畫素的局部對比值LCS動態調整高頻增益以避免當交替輸出高頻和低頻影像時,在高對比影像物體邊緣所產生的邊緣拖影問題。
圖6係本發明液晶顯示器之影像處理系統另一實施例的方塊圖,其包含一圖框轉換裝置610、一高通濾波裝置620、一延遲裝置630、一區域對比量測裝置640、一高頻增益裝置650、一低通濾波裝置660、一低頻增益裝置670、一混和裝置680、及一移動偵測裝置690。
該圖框轉換裝置610用以接收一來源圖框訊號s1,以產生一倍頻圖框訊號s2。
該高通濾波裝置620連接至該圖框轉換裝置610,以對該倍頻圖框訊號s2執行高通濾波,而產生一高通倍頻圖框訊號s2H。
該延遲裝置630連接至該圖框轉換裝置610,以對該倍頻圖框訊號s2執行延遲運算,而產生一延遲倍頻圖框訊號s2D。
該區域對比量測裝置640連接至該圖框轉換裝置610,以量測該倍頻圖框訊號s2的對比,而產生一區域對比訊號LCS。該區域對比量測裝置640計算該倍頻圖框訊號s2對應像素的局部對比值,該區域對比量測裝置640可為一2N+1點傾斜度濾波器(steepness filter),N為正整數,亦即該區域對比量測裝置640的係數為[-1....-1-1-1 0 1 1 1....1],當中有N個-1及N個1的係數。
該高頻增益裝置650連接至該區域對比量測裝置640及該高通濾波裝置620,以依據該區域對比訊號LCS對該高通倍頻圖框訊號s2H進行增益調整,而產生一增益高通倍頻圖框訊號s2HG。於該高頻增益裝置650中,該增益調整係將該高通倍頻圖框訊號s2H乘以一高頻增益gain_H,以產生該增益高通倍頻圖框訊號s2HG。
圖7係本發明該高頻增益裝置650中該高頻增益gain_H與該區域對比訊號LCS的關係示意圖。當該區域對比訊號LCS小於一第一門檻值Th1時,該高頻增益gain_H為一第一預設值gain1。當該區域對比訊號LCS大於一第二門檻值Th2時,該高頻增益gain_H為一第二預設值gain2,當中該第一預設值gain1大於該第二預設值gain2。當該區域對比訊號LCS非小於該第一門檻值Th1且該區域對比訊號LCS非大於該第二門檻值Th2時,該高頻增益gain_H為為線性遞減。
該低通濾波裝置660連接至該圖框轉換裝置610,以對該倍頻圖框訊號s2執行低通濾波,而產生一低通倍頻圖框訊號s2L。
該低頻增益裝置670連接至該區域對比量測裝置640及該低通濾波裝置660,以依據該區域對比訊號LCS對該低通倍頻圖框訊號s2L進行增益調整,而產生一增益低通倍頻圖框訊號s2LG。該低頻增益裝置670中,該增益調整係將該低通倍頻圖框訊號s2L乘以一低頻增益gain_L,以產生該增益低通倍頻圖框訊號s2LG。
圖8係本發明該低頻增益裝置670中該低頻增益gain_L與該區域對比訊號LCS的關係示意圖。當該區域對比訊號LCS小於一第三門檻值Th3時,該低頻增益gain_L為一第三預設值gain3,當該區域對比訊號LCS大於一第四門檻值Th4時,該低頻增益gain_L為一第四預設值gian4,當中該第三預設值gain3小於該第四預設值gian4。當該區域對比訊號LCS非小於該第三門檻值TH3且該區域對比訊號LCS非大於該第四門檻值TH4時,該低頻增益gain_L為為線性遞增。
該混和裝置680連接至該高頻增益裝置650、低頻增益裝置670及該延遲裝置630,以將該增益高通倍頻圖框訊號s2HG及該延遲倍頻圖框訊號s2D混和,而產生一高通倍頻圖框訊號s2_HP,並選擇該高通倍頻圖框訊號s2HP或該增益低通倍頻圖框訊號s2LG,以產生一輸出圖框訊號s2_out。
圖9係本發明該混和裝置680的電路圖。該混和裝置680包含一第一加法器910及一多工器920。
該第一加法器910其一第一輸入端連接至該延遲裝置630,其一第二輸入端連接至該高頻增益裝置650,以將該延遲倍頻圖框訊號s2D加上該增益高通倍頻圖框訊號s2HG,以產生一高通倍頻圖框訊號s2_HP。
該多工器920連接至該第一加法器910及該低頻增益裝置670,依據一選擇訊號sel,選取該高通倍頻圖框訊號s2HG或該增益低通倍頻圖框訊號s2LG作為該輸出圖框訊號s2_out。該選擇訊號sel為一方波訊號,且其頻率為輸入訊號s1頻率的兩倍。
該移動偵測裝置690接收該來源圖框訊號s1,並連接至該低頻增益裝置670及該高頻增益裝置650,用以偵測該來源圖框訊號s1中是否有移動,並產生一移動訊號s1M。該高頻增益裝置650及該低頻增益裝置670依據該移動訊號s1M去修正該第一門檻值Th1、該第二門檻值Th2、該第三門檻值Th3、及該第四門檻值Th4。
當移動偵測裝置690輸出該移動訊號s1M時,該高頻增益裝置650及該低頻增益裝置670將該第一門檻值Th1、該第二門檻值Th2、該第三門檻值Th3、及該第四門檻值Th4調大。當移動偵測裝置690沒有輸出該移動訊號s1M時,該高頻增益裝置650及該低頻增益裝置670將該第一門檻值Th1、該第二門檻值Th2、該第三門檻值Th3、及該第四門檻值Th4調小。
由上述說明可知,本發明利用提高輸出頻率並交替輸出含有高頻影像和含有低頻影像的輸出訊號,可避免如插入黑屏影像所造成的影像亮度變暗和畫面閃爍情形。同時,利用每個畫素的局部對比值LCS及移動訊號s1M動態調整高頻增益及低頻增益,以避免當交替輸出高頻和低頻影像時,在高對比影像物體邊緣所產生的邊緣拖影問題。
由上述可知,本發明無論就目的、手段及功效,在在均顯示其迥異於習知技術之特徵,極具實用價值。惟應注意的是,上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已,本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準,而非僅限於上述實施例。
圖框轉換裝置...110
低通濾波裝置...120
低頻增益裝置...130
高通濾波裝置...140
高頻增益裝置...150
混和裝置...160
驅動裝置...170
面板...180
移動偵測裝置...190
圖框轉換裝置...310
高通濾波裝置...320
延遲裝置...330
區域對比量測裝置...340
高頻增益裝置...350
混和裝置...360
第一加法器...510
第二加法器...520
多工器...530
圖框轉換裝置...610
高通濾波裝置...620
延遲裝置...630
區域對比量測裝置...640
高頻增益裝置...650
低通濾波裝置...660
低頻增益裝置...670
混和裝置...680
移動偵測裝置...690
第一加法器...910
多工器...920
圖1係一習知技術的方塊圖。
圖2係習知技術運作之示意圖。
圖3係本發明液晶顯示器之影像處理系統的方塊圖
圖4係本發明該高頻增益裝置中高頻增益與區域對比訊號的關係示意圖。
圖5係本發明混和裝置的電路圖。
圖6係本發明液晶顯示器之影像處理系統另一實施例的方塊圖。
圖7係本發明高頻增益裝置中該高頻增益與區域對比訊號的關係示意圖。
圖8係本發明低頻增益裝置中低頻增益與區域對比訊號的關係示意圖。
圖9係本發明混和裝置的電路圖。
圖框轉換裝置...310
高通濾波裝置...320
延遲裝置...330
區域對比量測裝置...340
高頻增益裝置...350
混和裝置...360

Claims (17)

  1. 一種適用於一液晶顯示器之影像處理系統,包含:一圖框轉換裝置,用以接收一來源圖框之訊號,以產生一倍頻圖框訊號;一高通濾波裝置,連接至該圖框轉換裝置,以對該倍頻圖框訊號執行高通濾波,而產生一高通倍頻圖框訊號;一延遲裝置,連接至該圖框轉換裝置,以對該倍頻圖框訊號執行延遲運算,而產生一延遲倍頻圖框訊號;一區域對比量測裝置,連接至該圖框轉換裝置,以量測該倍頻圖框訊號的對比,而產生一區域對比訊號;一高頻增益裝置,連接至該區域對比量測裝置及該高通濾波裝置,以依據該區域對比訊號而對該高通倍頻圖框訊號進行增益調整,以產生一增益高通倍頻圖框訊號;以及一混和裝置,連接至該高頻增益裝置及該延遲裝置,以將該增益高通倍頻圖框訊號及該延遲倍頻圖框訊號混和,而產生一輸出圖框訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理系統,其中,於該高頻增益裝置中,該增益調整係將該高通倍頻圖框訊號乘以一高頻增益,以產生該增益高通倍頻圖框訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之影像處理系統,其中,當該區域對比訊號小於一第一門檻值時,該高頻增益為一第一預設值,當該區域對比訊號大於一第二門檻 值時,該高頻增益為一第二預設值,當中該第一預設值大於該第二預設值。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之影像處理系統,其中,當該區域對比訊號介於該第一門檻值與該第二門檻值之間時,該高頻增益為線性遞減。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之影像處理系統,其中,該混和裝置包含:一第一加法器,其一第一輸入端連接至該延遲裝置,其一第二輸入端連接至該高頻增益裝置,以將該延遲倍頻圖框訊號減去該該增益高通倍頻圖框訊號,而產生一低通倍頻圖框訊號;一第二加法器,其一第一輸入端連接至該延遲裝置,其一第二輸入端連接至該高頻增益裝置,以將該延遲倍頻圖框訊號加上該該增益高通倍頻圖框訊號,而產生一高通倍頻圖框訊號;以及一多工器,連接至該第一加法器及該第二加法器,依據一選擇訊號,選取該低通倍頻圖框訊號或該高通倍頻圖框訊號作為該輸出圖框訊號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之影像處理系統,其中,該選擇訊號為一方波訊號,且其頻率為輸入訊號頻率的兩倍。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之影像處理系統,更包含;一低通濾波裝置,連接至該圖框轉換裝置,以對該倍 頻圖框訊號執行低通濾波,而產生一低通倍頻圖框訊號;以及一低頻增益裝置,連接至該區域對比量測裝置、該低通濾波裝置及該混和裝置,以依據該區域對比訊號對該低通倍頻圖框訊號進行增益調整,而產生一增益低通倍頻圖框訊號;其中,該混和裝置將該增益高通倍頻圖框訊號及該延遲倍頻圖框訊號混和,而產生一高通倍頻圖框訊號,並選擇該高通倍頻圖框訊號或該增益低通倍頻圖框訊號,以產生該輸出圖框訊號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之影像處理系統,其中,於低頻增益裝置中,該增益調整係將該低通倍頻圖框訊號乘以一低頻增益,以產生該增益低通倍頻圖框訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理系統,其中,當該區域對比訊號小於一第三門檻值時,該低頻增益為一第三預設值,當該區域對比訊號大於一第四門檻值時,該低頻增益為一第四預設值,當中該第三預設值小於該第四預設值。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之影像處理系統,其中,當該區域對比訊號介於該第三門檻值與該第四門檻值之間時,該低頻增益為線性遞增。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之影像處理系統,其中,該混和裝置包含: 一第一加法器,其一第一輸入端連接至該延遲裝置,其一第二輸入端連接至該高頻增益裝置,以將該延遲倍頻圖框訊號加上該增益高通倍頻圖框訊號,以產生一高通倍頻圖框訊號;以及一多工器,連接至該第一加法器及該低頻增益裝置,依據一選擇訊號,選取該高通倍頻圖框訊號或該增益低通倍頻圖框訊號作為該輸出圖框訊號。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之影像處理系統,其中,該選擇訊號為一方波訊號,且其頻率為輸入訊號頻率的兩倍。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之影像處理系統,其更包含:一移動偵測裝置,接收該來源圖框訊號,並連接至該低頻增益裝置及該高頻增益裝置,用以偵測該來源圖框訊號中是否有移動,並產生一移動訊號;其中,該高頻增益裝置及該低頻增益裝置依據該移動訊號去修正該第一門檻值、該第二門檻值、該第三門檻值、該第四門檻值。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之影像處理系統,其中,當移動偵測裝置輸出該移動訊號時,該高頻增益裝置及該低頻增益裝置將該第一門檻值、該第二門檻值、該第三門檻值、及該第四門檻值調大。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之影像處理系統,其中,當移動偵測裝置沒有輸出該移動訊號時,該高頻增 益裝置及該低頻增益裝置將該第一門檻值、該第二門檻值、該第三門檻值、及該第四門檻值調小。
  16. 一種適用於一液晶顯示器之影像處理方法,包含:接收一來源圖框之訊號,以產生一倍頻圖框訊號;對該倍頻圖框訊號執行高通濾波,以產生一高通倍頻圖框訊號;對該倍頻圖框訊號執行延遲運算,以產生一延遲倍頻圖框訊號;量測該倍頻圖框訊號的對比,以產生一區域對比訊號;依據該區域對比訊號而對該高通倍頻圖框訊號進行增益調整,以產生一增益高通倍頻圖框訊號;以及將該增益高通倍頻圖框訊號及該延遲倍頻圖框訊號混和,以產生一輸出圖框訊號。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之影像處理方法,更包含:對該倍頻圖框訊號執行低通濾波,以產生一低通倍頻圖框訊號;依據該區域對比訊號對該低通倍頻圖框訊號進行增益調整,以產生一增益低通倍頻圖框訊號;混和該增益高通倍頻圖框訊號及該延遲倍頻圖框訊號,以產生一高通倍頻圖框訊號;以及依據一選擇訊號以輸出該高通倍頻圖框訊號或該增益低通倍頻圖框訊號。
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