專利名稱：處理圖象的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理一系列要在顯示器上顯示的圖象的視頻處理裝置，其中，將特定的圖象是在多個(gè)稱作子字段(sub-field)的周期(periods)中進(jìn)行顯示，每個(gè)子字段具有對應(yīng)于在該子字段中生成的相應(yīng)亮度(intensity level)的相應(yīng)權(quán)重。
本發(fā)明還涉及包含這種視頻處理裝置的顯示單元。
本發(fā)明還涉及一種處理一系列要在顯示器上顯示的圖象的方法，其中，將特定的圖象是在多個(gè)稱作子字段的周期中進(jìn)行顯示，每個(gè)子字段具有對應(yīng)于在該子字段中生成的相應(yīng)亮度的相應(yīng)權(quán)重。
背景技術(shù)：
美國專利5,841,413描述一種在多個(gè)子字段中驅(qū)動的等離子顯示屏面。等離子顯示屏面是由許多能被接通和斷開(switched on andswitched off)的單元(cells)構(gòu)成的。一個(gè)單元對應(yīng)于要在屏面上顯示的圖象的一個(gè)象素。在等離子顯示屏面的操作中，可以區(qū)分出三個(gè)階段。第一階段是刪除階段，在刪除階段中，將屏面的所有單元的記憶都刪除。第二階段是尋址階段，在尋址階段中，將屏面的那些要被開啟的單元，通過在它們的電極上設(shè)置適當(dāng)?shù)碾妷憾M(jìn)行調(diào)節(jié)。第三階段是持續(xù)階段，在持續(xù)階段中，向這些單元施加持續(xù)脈沖，使被尋址的單元在持續(xù)階段的期間發(fā)光。等離子顯示屏面在這個(gè)持續(xù)階段期間發(fā)光。將這三個(gè)階段合起來稱作子字段周期或者就稱作子字段。一個(gè)圖象或幀，在屏面上是以許多連續(xù)的子字段周期顯示的?？梢詫卧油ㄒ粋€(gè)或多個(gè)子字段周期。將由單元在其被接通的子字段周期中所發(fā)出的光，在觀看者的眼中綜合，觀看者感覺到該單元相應(yīng)的亮度。在特定的子字段周期中，將持續(xù)階段保持特定的時(shí)間，使激活的單元有特定的光亮度。一般來說，不同的子字段，具有持續(xù)階段的不同延續(xù)時(shí)間。賦予子字段以權(quán)重系數(shù)，以表達(dá)其在整個(gè)幀周期期間對由屏面發(fā)出的光的貢獻(xiàn)。一個(gè)例子是具有6個(gè)子字段的等離子顯示屏面，各子字段的權(quán)重系數(shù)分別為1、2、4、8、16和32。通過選擇適當(dāng)?shù)淖幼侄危谄渲薪油▎卧谠撈撩嫔巷@示圖象時(shí)就能實(shí)現(xiàn)64個(gè)不同的亮度。然后用每個(gè)6位的二進(jìn)制代碼字驅(qū)動該等離子顯示屏面，因此碼字以二進(jìn)制形式表示象素的亮度。
如上所述，將給定象素在不同子字段中的發(fā)光，在觀看者的眼中綜合，導(dǎo)致該象素有一定亮度。如果顯示移動的對象，圖象中就出現(xiàn)人為因素(artifact)。在這種情況中，觀看者跟蹤移動的對象，使得眼睛在子字段之間移動。光發(fā)射的綜合不再被感覺是一個(gè)一定亮度的象素，而是從不同位置發(fā)出的光。日本JP 8211848的摘要描述了如何用運(yùn)動估算(motion estimation)來補(bǔ)償圖象之間的運(yùn)動。對給定的子字段，將象素根據(jù)運(yùn)動向量和該特定子字段的延遲從起始位置移動到修正過的位置。通常將該象素移動到子象素(sub-pixel)位置，就是說，修正過的位置不與另一個(gè)象素的位置重合。問題是，要在象素一級上作出是否要在特定子字段中接通某個(gè)單元的決定。對于特定的象素，該單元要么接通要么斷開，不能用開通單元一部分時(shí)間的方式來說明該修正的位置不與該特定象素重合的事實(shí)。
發(fā)明綜述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種如前序部分所述的進(jìn)一步減少運(yùn)動人為因素(motion artifacts)的視頻處理單元。該目的是按照本發(fā)明在包含下列的視頻處理單元中實(shí)現(xiàn)的-第一亮度計(jì)算裝置，用于根據(jù)圖象系列的運(yùn)動估計(jì)為特定象素計(jì)算在對應(yīng)于當(dāng)前子字段的某時(shí)刻的期望亮度；-用于從運(yùn)動估計(jì)中獲得該特定象素的當(dāng)前運(yùn)動向量的裝置；-第二亮度計(jì)算裝置，用于計(jì)算沿多個(gè)早先處理的子字段上的當(dāng)前運(yùn)動向量由人類觀察者綜合的累積亮度；-第三亮度計(jì)算裝置，用于根據(jù)該累積亮度和該期望亮度計(jì)算要在當(dāng)前子字段和隨后的一個(gè)或多個(gè)子字段中生成的目標(biāo)亮度；-判定裝置，用于根據(jù)該目標(biāo)亮度和當(dāng)前子字段的權(quán)重決定是否要在當(dāng)前子字段中點(diǎn)著(ignite)該特定象素。
通過確定已經(jīng)為早先處理的子字段中的特定象素實(shí)現(xiàn)的亮度的等級，按照本發(fā)明的視頻處理單元就能夠就是否必須在當(dāng)前子字段中點(diǎn)著該特定象素作出牢靠的決定。通過回顧和確定在哪些子字段中特定子字段實(shí)際已經(jīng)被點(diǎn)著，就能考慮到以前各子字段中的四舍五入誤差。除了其它方面以外，本發(fā)明所根據(jù)的是這樣的見解，即每個(gè)子字段都有新機(jī)會適應(yīng)當(dāng)前的字(由此時(shí)的子字段的完全集給定的)，以便盡可能地接近所要求的亮度。
權(quán)利要求2中描述了按照本發(fā)明的視頻處理單元的一個(gè)實(shí)施例。通過按照子字段權(quán)重的遞減順序進(jìn)行處理，就能容易地達(dá)到期望的亮度，而不冒在某個(gè)子字段中過量的風(fēng)險(xiǎn)，這種過量在以后處理的子字段中是不能得到修正的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如前序中所述的減少了運(yùn)動人為因素的方法。按照本發(fā)明，這個(gè)目的是通過包含下述步驟的方法實(shí)現(xiàn)的-根據(jù)圖象系列的運(yùn)動估計(jì)為特定象素計(jì)算對應(yīng)于當(dāng)前子字段的時(shí)刻的期望亮度；-從該運(yùn)動估計(jì)中獲得該特定象素的當(dāng)前運(yùn)動向量；-計(jì)算沿多個(gè)早先處理的子字段上的當(dāng)前運(yùn)動向量由人類觀察者綜合的累積亮度；-根據(jù)該累積亮度和該期望亮度計(jì)算要在當(dāng)前子字段和隨后的一個(gè)或多個(gè)子字段中生成的目標(biāo)亮度；-根據(jù)該目標(biāo)亮度和當(dāng)前子字段的權(quán)重決定是否要在當(dāng)前子字段中點(diǎn)著該特定象素。
在從屬權(quán)利要求中描述了各種有益的實(shí)施例。
圖5表示至此所累積的亮度的計(jì)算；圖6通過顯示從四個(gè)相鄰象素的“虛擬”子字段值 的雙線性插值來表示該過程；圖7表示在“填充”(fill-up)補(bǔ)償期間用來自相同輸入幀的子字段的填充方法；圖8表示按照本發(fā)明的顯示裝置的最重要的元素。
詳細(xì)說明“通-斷”類型的顯示裝置用“脈沖-寬度-調(diào)制”來實(shí)現(xiàn)灰度。等離子屏面屬于這個(gè)范疇。由象素生成的亮度是具有經(jīng)常是二進(jìn)制的長度分布的連續(xù)光發(fā)射持續(xù)時(shí)間的積分。在圖象時(shí)間期間，能對r個(gè)光發(fā)射持續(xù)時(shí)間的“字”進(jìn)行控制，以提供具有類似于r位數(shù)字字的分辨率的灰度。關(guān)于這類顯示器的更多的細(xì)節(jié)，可在參考文獻(xiàn)中的各處如[2]中找到。


圖1表示為在屏幕上建立亮度的灰度能被個(gè)別地點(diǎn)著的不同長度的光脈沖(子字段)。在AC等離子屏面中，子字段由不同數(shù)量的光脈沖組成，它們共同實(shí)現(xiàn)一定的亮度。假設(shè)人類視覺系統(tǒng)完全匯集屬于相同字的各個(gè)光脈沖，即看不到閃爍。光脈沖的權(quán)重是2i，其中i是所謂的子字段的個(gè)數(shù)。這并非對于所有現(xiàn)今制造的屏面都是如此。特別地，具有最高權(quán)重的子字段經(jīng)常被劃分成許多具有相應(yīng)地更小權(quán)重的子字段。這減少了運(yùn)動人為因素，代價(jià)是增加子字段的總數(shù)會減少灰度的數(shù)量。利用本文中的說明能推導(dǎo)出這些類型的顯示器的最佳驅(qū)動程序。在圖象周期范圍內(nèi)的全部匯集，意味著在位置x處的象素中所見的亮度Ix是I(x)=Σi=0r-12iSFi(x-)---(1)]]>其中子字段SFi(x)有對應(yīng)每個(gè)象素位置的二進(jìn)制值，即可選擇為只是0或1，因?yàn)橄笏卦谧幼侄纬掷m(xù)時(shí)間必定要么是接通要么是斷開的。
只要觀察者匯集屬于相同字的各個(gè)光“位”，這個(gè)生成灰度的程序就產(chǎn)生良好的結(jié)果。如果觀察者將其注意力從屏面的一處轉(zhuǎn)向另一處，則不是這樣。
然而，萬一在場景中運(yùn)動時(shí)，這種情形是相當(dāng)常見的。人類觀察者的眼睛一般將跟蹤移動的對象，由此匯集不同象素的各個(gè)位。換言之，來自各個(gè)象素的位混合在新字中，新字構(gòu)成無意識要的亮度的編碼。這個(gè)缺陷相當(dāng)惱人，在萬一運(yùn)動時(shí)最優(yōu)地驅(qū)動等離子顯示屏面的方法，是本文要提出解決方案的難題。在各個(gè)子字段的時(shí)刻的最優(yōu)亮度的計(jì)算運(yùn)動估計(jì)和補(bǔ)償幾年前就已經(jīng)在消費(fèi)應(yīng)用的掃描轉(zhuǎn)換和編碼IC中實(shí)現(xiàn)了[4，1]。這證明在消費(fèi)者價(jià)格水平上真實(shí)運(yùn)動估計(jì)和健全向上轉(zhuǎn)換的可行性。所用的運(yùn)動估計(jì)就是在以前的各種文章[3，7]中所稱的3-D遞歸搜索塊匹配機(jī)。這個(gè)估計(jì)量達(dá)到四分之一象素的準(zhǔn)確性，接近于真實(shí)運(yùn)動向量域，這對我們的應(yīng)用極其重要。運(yùn)動估計(jì)量遞歸搜索塊匹配機(jī)不是計(jì)算所有可能的候選向量，而是提取3-D鄰域中的空間的和/時(shí)間的“預(yù)測向量”，以及單一的更新過的預(yù)測向量。這隱含地假設(shè)空間和/或時(shí)間的一致性。更新過程涉及更新被添加到無論哪個(gè)空間預(yù)測向量中的向量。假設(shè)高度Y、寬度X和中心x的塊，我們定義一個(gè)候選集合CS(x，t)，塊匹配機(jī)在時(shí)刻t從該集合中選擇其結(jié)果向量。 其中T是圖象周期，D(x，t)是時(shí)刻t時(shí)在位置x處找到的運(yùn)動向量(圖象周期期間的位移)，更新向量U1(x，t)和U2(x，t)塊交替地等于零向量，或是從有限的固定整數(shù)更新集合中提取的，在我們的案例中 其中我們引入 和 為了實(shí)現(xiàn)子字段精確性，以小數(shù)(fractional)更新值擴(kuò)展方程2的更新集合。通過將下列小數(shù)更新值添加到更新集合而獲得總的四分之一象素分辨率USf(X-,t)={14u-y,-14u-y,14u-x,-14u-x}---(4)]]>估計(jì)量用平均絕對差(MAD)標(biāo)準(zhǔn)從候選中選擇其輸出運(yùn)動向量D(x，t)。因?yàn)楸仨氁u估的候選向量的數(shù)量少，所以該方法很高效，就是說，只要計(jì)算少量的MAD。此外，由于固有的平滑約束，該方法生成密切對應(yīng)于對象的真實(shí)運(yùn)動的非常相關(guān)的向量域。運(yùn)動補(bǔ)償插值運(yùn)動補(bǔ)償可以非常直截了當(dāng)，就是說，就從在所估計(jì)的運(yùn)動向量上位移的位置提取亮度。盡管簡單，這種簡單方法在如果向量錯(cuò)誤時(shí)顯示有很強(qiáng)的人為因素。這種向量錯(cuò)誤不是總能避免的，因?yàn)閳D象序列中的有些空間效果用翻譯的方法是不足以能夠描述的。因此，最好應(yīng)當(dāng)采用健全的運(yùn)動補(bǔ)償算法。健全的意思在這里是算法包含防止在萬一運(yùn)動向量錯(cuò)誤時(shí)發(fā)生極端惡化的保護(hù)機(jī)制。為此目的，不要僅僅位移或是稍微提高，而是要平均鄰域圖象中的運(yùn)動補(bǔ)償亮度值I(x-,t-αT)=12(αI(x-+αD-,t)+(1-α)I(x--(1-α)D-,t-T));0≤α≤T---(5)]]>這是個(gè)普通的程序，我們的健全算法[6，8，5]執(zhí)行對運(yùn)動補(bǔ)償和非運(yùn)動補(bǔ)償象素的過濾IMC(x-,t-α)=Med{I(x-+αD-,t),I(x--(1-α)D-,t-T),Iav(x-,t)}---(6)]]>其中Iav的定義為Iav(x-,t)=12(I(x-,t)+I(x-,t-T))---(7)]]>Med是中值函數(shù)，定義為 運(yùn)動補(bǔ)償和等離子顯示器從前一節(jié)看來，在任何時(shí)刻都有可能知道顯示的亮度會是什么。顯然，象素的亮度的正確值在運(yùn)動的情況下隨時(shí)間變化，甚至在圖象周期內(nèi)變化。復(fù)雜的是，有了PDP，我們在給定的時(shí)刻，即某子字段的時(shí)間，只能要么選擇某固定的光量，要么選擇無光。我們所見的于是依賴于該選擇以及更早時(shí)對當(dāng)前象素的運(yùn)動軌道上的象素的位置處的子字段的選擇。
圖2表示有可能計(jì)算在各個(gè)子字段的時(shí)刻有效的運(yùn)動補(bǔ)償亮度值以及根據(jù)該字使用具有對應(yīng)于該子字段的權(quán)重的位。可以在可得的圖象中存在的象素之間插值。這樣做的一個(gè)簡單方法是，(例如用方程5或6)計(jì)算每個(gè)子字段的時(shí)刻時(shí)的亮度，以及根據(jù)該字使用在權(quán)重上對應(yīng)于當(dāng)前子字段的位(圖2)。在亮度在運(yùn)動軌道上完全保持相同的理想情形中，這會產(chǎn)生正確的結(jié)果。然而，如果亮度或多或少地變化，例如從值2r-1變至2r-1-1(在8位顯示器中從128變至127)，則最有效的子字段和所有其它子字段都是活動的，導(dǎo)致在運(yùn)動軌道上能觀察到對應(yīng)于值255的亮度。亮度的這些小變化可能是當(dāng)在時(shí)間插值(方程5或6)中使用多個(gè)幀時(shí)在兩個(gè)幀之間的運(yùn)動對象的亮度的變化而引起的。此外，即使在只使用一個(gè)輸入幀時(shí)，運(yùn)動向量一般也將指在子象素位置。產(chǎn)生的亮度因此是通過插值獲得的，并且能沿運(yùn)動軌道變化，這是因?yàn)橄蛄繉⒃谡麛?shù)象素位置處開始。因此仍然將有來自不同字的位的混合，產(chǎn)生無意識要的亮度。這盡管沒有在未補(bǔ)償混合(“原始”人為因素)中所見的那么嚴(yán)重，也不完全令人滿意的。
圖3表示即使只有一個(gè)輸入幀，也將沿運(yùn)動向量使用不同的亮度-這是通過在整數(shù)象素處開始向量而引起的。
圖4表示由于在兩個(gè)圖象之間的等于4個(gè)象素的對象的(一維)位移，和從6個(gè)位外的位置x4處的象素提取的亮度值被位移到非整數(shù)象素位置，以及某子字段的點(diǎn)著必須要被四舍五入成所示的最近的象素。
如果將當(dāng)前圖象中的給定象素的亮度劃分成對應(yīng)于各自在描述連續(xù)圖象之間的運(yùn)動的運(yùn)動向量的一部分(fraction)上移動的子字段的權(quán)重的片(slice)，則解決方案更漂亮。這部分對應(yīng)于當(dāng)前圖象與該子字段的重心之間的時(shí)間距離。這個(gè)概念的缺點(diǎn)是-(部分的)向量可能指向子象素位置，即不清楚要為該子字段點(diǎn)著哪個(gè)象素，同時(shí)在象素上劃分權(quán)重，因?yàn)樽幼侄斡泄潭ǖ臋?quán)重，不能改變。見圖4對這個(gè)四舍五入問題的解釋。
-起源于不同象素的向量可能指向同一個(gè)位置(多重賦值)，子字段中可能有沒有向量指向的區(qū)域(洞)。
第一個(gè)問題導(dǎo)致四舍五入錯(cuò)誤，就是說，由于稍微偏位的更暗和更亮的區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)在(幾乎)平坦的區(qū)域中，而用來控制這種四舍五入以產(chǎn)生最小的人為因素的算法還不明確，或者借助于特定的決定來“修理”四舍五入錯(cuò)誤。第二個(gè)問題也要求“修理”算法，算法向洞分配亮度值，并在雙重賦值時(shí)給予優(yōu)先級。這是通過特定的決定來解決的。在下面的分節(jié)中，描述防止等離子顯示器中運(yùn)動人為因素的最優(yōu)算法的一般形式。以下各分節(jié)給出本方法的一些實(shí)施例。最優(yōu)算法導(dǎo)致所提出方法的基本觀點(diǎn)是，每個(gè)子字段提供一個(gè)適應(yīng)(由那時(shí)的子字段的完全集給出的)當(dāng)前字的新機(jī)會，使得盡可能地接近所要求的亮度。對當(dāng)前子字段的決策是通過以下方法獲得的-運(yùn)動補(bǔ)償插值使我們?nèi)魏螘r(shí)刻(例如在當(dāng)前子字段的時(shí)間)都能利用方程5或6(計(jì)算的值)知道亮度應(yīng)當(dāng)是什么。
-當(dāng)前運(yùn)動向量使我們能通過在順著運(yùn)動軌道的許多在先的子字段上跟蹤人類觀察者而回顧和計(jì)算已經(jīng)積累了哪個(gè)亮度(累積值)。
-我們能計(jì)算一個(gè)目標(biāo)亮度值，該亮度值與累積亮度組合起來產(chǎn)生等于所計(jì)算值的亮度calculated＝F(accumulated，target)(9)「計(jì)算的＝F(累積的，目標(biāo))(9)」函數(shù)F可以是簡單的平均計(jì)算，但也可以定義更復(fù)雜的方法來組合累積值和目標(biāo)值。
-目標(biāo)亮度值用某個(gè)決策標(biāo)準(zhǔn)決定當(dāng)前子字段中象素的點(diǎn)著。通過對目標(biāo)值(方程9)的計(jì)算以及決策標(biāo)準(zhǔn)二者的適當(dāng)選擇，防止在運(yùn)動軌道上的無意識要的亮度的創(chuàng)建。
在以下各分節(jié)中將討論所提出的算法。首先討論算法的一般形式，解釋累積值、計(jì)算值、目標(biāo)值和決策標(biāo)準(zhǔn)的使用。然后提出算法的當(dāng)前實(shí)施例。累積亮度為了計(jì)算多個(gè)在先子字段上的累積值，用權(quán)重Wi和相應(yīng)時(shí)間ti的一個(gè)集合表征r個(gè)子字段的完全集(0≤ti＜T，其中T是圖象周期)，i的范圍在0到r-1。在先的意思是它們已經(jīng)被計(jì)算過，實(shí)際的顯示時(shí)刻可能比當(dāng)前的子字段晚。現(xiàn)在，累積例如最后完全圖象時(shí)間上的光脈沖，在運(yùn)動的情況下在時(shí)間t(例如對應(yīng)當(dāng)前子字段的時(shí)間)時(shí)的累積亮度是IA(x-,t)=Σj=0r-1WjSFj(x--(t-tjT+m)D-(x-,t),n-m),---(10)]]>其中SFj(x，n)是幀n中位置x上的子字段j的狀態(tài)(0或1)。整數(shù)m指出該特定子字段位于哪個(gè)幀中(m＝0表示當(dāng)前幀，m＝1表示前一幀，等等)。因此，當(dāng)在最后圖象時(shí)間上求和時(shí)， 對于在方程10中對累積亮度的計(jì)算，一般需要在象素柵格上進(jìn)行插值。這是因?yàn)镾Fj(x，n)僅僅對于分立的x值來說才存在，而 則可能有整數(shù)值。
對字邊界的選擇，即把哪些(時(shí)間中的)子字段組合成所述完全集，不是由所提出的方法來確定的。在累積中甚至有可能用多于(或少于)r個(gè)子字段的子字段。結(jié)果值不再被稱作“字”，但是只要解釋得當(dāng)，它對算法來說仍然可以是有意義的，正如在“當(dāng)前實(shí)施例”一節(jié)中所述的那樣。
圖5表示至此(t＝t1，r＝6，方程10)所累積的亮度的計(jì)算。計(jì)算運(yùn)動軌道上在先子字段的和。如果運(yùn)動向量不經(jīng)過象素的中心，就根據(jù)鄰域的象素內(nèi)插該子字段的貢獻(xiàn)(為簡明起見省略了空間的一維)。所以，對我們當(dāng)前象素的亮度的貢獻(xiàn)的光發(fā)射，是用向量端點(diǎn)周圍的象素進(jìn)行插值的結(jié)果。這些象素對該子字段來說未必要有相同的決策。如果決策不同，則凈結(jié)果就像是一個(gè)具有不同權(quán)重的子字段，它在第一順序的逼近中等于用雙線性插值獲得的值。
圖6通過顯示從四個(gè)相鄰象素的“虛擬”子字段值 的雙線性插值而表示該過程。采用a=SFi(x-),b=SFi(x-+10),c=SFi(x-+01),d=SFi(x-+10+01)--(12)]]>計(jì)算得出 的值為SFi(x-+fxfy)=(1-fx)((1-fy)a+fyc)+fx((1-fy)b+fyd)---(13)]]>fx和fy分別是水平方向和垂直方向上的正子字段部分(positivesub-field fraction)。主要此時(shí)Sfi的值可能在0與1之間，就是說，未必是二進(jìn)制的。此外，只對一位片(one bit slice)進(jìn)行計(jì)算，就是說，不需要完全乘數(shù)(對于a..d)。用累積值來決定點(diǎn)著在逼近在先子字段上沿運(yùn)動軌道的某象素處所創(chuàng)建的亮度(累積值)后，必須作出是否點(diǎn)著當(dāng)前子字段中的象素的決定。這個(gè)決定根據(jù)的是當(dāng)前子字段的權(quán)重和要在下一個(gè)子字段中創(chuàng)建的亮度即目標(biāo)亮度的估計(jì)。目標(biāo)亮度是用兩個(gè)值計(jì)算的累積亮度和計(jì)算亮度。用前者時(shí)應(yīng)當(dāng)防止在運(yùn)動軌道上創(chuàng)建無意識要的亮度。后者通過(例如用方程6)運(yùn)動補(bǔ)償輸入數(shù)據(jù)，保證圖象內(nèi)容在正確的時(shí)間顯示在正確的位置。注意這兩種特性在很大程度上是互相依賴的有可能用運(yùn)動補(bǔ)償值而不防止無意識要的亮度，也有可能用累積值而不運(yùn)動補(bǔ)償輸入數(shù)據(jù)(每一個(gè)子字段的“幀重復(fù)”)。這將只能致使圖象模糊(很像傳統(tǒng)的液晶顯示器一樣)而沒有呈現(xiàn)人為因素輪廓(contouringartifacts)。所以，還有兩個(gè)要執(zhí)行的任務(wù)-組合累積值與計(jì)算值，以確定目標(biāo)值。
-用目標(biāo)值決定象素的點(diǎn)著。
這兩個(gè)任務(wù)不是相互依賴的點(diǎn)著標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)考慮到目標(biāo)值的定義，特別是牽涉到多少子字段。目標(biāo)值的概念主要用于把算法劃分成獨(dú)立的部分，即把決策標(biāo)準(zhǔn)與子字段的時(shí)間組合分開。即使當(dāng)前的實(shí)施例把IA和IT二者限制在同一個(gè)幀(見“當(dāng)前實(shí)施例”一節(jié))，將來的實(shí)現(xiàn)可以引入某種遞歸算法，通過介紹目標(biāo)值，可以方便地描述遞歸算法。要計(jì)算IT，就要用方程9求IT(或者一開始就要像“當(dāng)前實(shí)施例”一節(jié)中的那樣定義它)，例如簡單的計(jì)算平均(0≤α＜1)IC(x-,t)=αIA·(x-,t)+(1-α)IT(x-,t)⇒]]>IT(x-,t)=clip(IC(x-,t)-αIA(x-,t)1-α,0,max),---(14)]]>其中clip(a，0，max)返回在0與max之間剪切的值a。在這種情況中，IA和IT二者應(yīng)當(dāng)引用一個(gè)完全字(r個(gè)子字段)，所以它們的范圍對應(yīng)于IC(按定義是一個(gè)字)的范圍。在這種情況中，IT和IA用“運(yùn)行窗口”來選擇用來構(gòu)成一個(gè)字的子字段集。當(dāng)然，可以為IT和IA選擇任何窗口(盡管不是都將產(chǎn)生滿意的結(jié)果)，所提出的方法只確定存在一個(gè)累積值、計(jì)算值和目標(biāo)值。對當(dāng)前子字段中的象素的決策現(xiàn)在根據(jù)的是在該子字段的時(shí)間的目標(biāo)值和子字段權(quán)重。舉例來說，就從字中取對應(yīng)于要被切換的子字段的權(quán)重的位SFi(x-,n)=IT(x-,t)ΛWi-----(15)]]>這仍然留有混合來自不同字的位的可能性。此外，已經(jīng)證明，在算法中采用遞歸(“運(yùn)行窗口”)是非常困難的，因?yàn)檫@意味著IA也是基于來自不同字的位，這使得遞歸循環(huán)非常不穩(wěn)定(在不能通過簡單翻譯(諸如蓋住/揭露和移動影子)而描述的運(yùn)動的情況下尤其如此)。但是由于人類視覺系統(tǒng)將總是匯集幀邊界上的光發(fā)射，遞歸方法是不可能有效的。改進(jìn)的實(shí)施例“填充”看來在累積亮度中用“運(yùn)行窗口”會產(chǎn)生不穩(wěn)定。通過把IT和IA限制到某個(gè)幀(IT用k個(gè)子字段，IA用1個(gè)子字段，k+1＝r)并通過采用“填充”決策標(biāo)準(zhǔn)，能防止這樣。
累積亮度(方程10)現(xiàn)在變成IA(x-,ti)=Σj=0t-1WjSFj(x--(ti-tjT+m)D-(x-,ti),n-m),---(16)]]>其中i是當(dāng)前子字段號，m總是0。目標(biāo)值代表為使IC在幀的結(jié)尾等于IA，在其余的子字段中所需的亮度IT(x-,t)=IC(x-,t)-IA(x-,t)---(17)]]>這樣，就必須按權(quán)重的順序(從高到低地)處理這些子字段，以便正確地“填充”期望的亮度。處理的順序不必與實(shí)際顯示的順序相同。最后，決策標(biāo)準(zhǔn)完成“填充”程序SFi(x-,n)=IT(x-,t)≥Wi-----(18)]]>總之，如果結(jié)果亮度不超過期望值，只點(diǎn)著該象素的該子字段。這是基于下述的觀察通過在幀的開始以零亮度為開始，就決不可能在創(chuàng)建的亮度中通過切換隨后的子字段而補(bǔ)償任何過量(這在遞歸算法中是有可能的)。圖7表示在“填充”補(bǔ)償期間用來自相同幀的子字段的填充方法；進(jìn)一步的改進(jìn)包括一種通過組合對一組象素的選擇，最小化“成本函數(shù)”，而最小化其余的人為因素的可視性的方法。即使按照本發(fā)明的算法是最優(yōu)的，由于分立象素結(jié)構(gòu)的原因，所以也不總是有可能進(jìn)行完美的補(bǔ)償。以下分節(jié)描述對一組象素的“成本函數(shù)”的計(jì)算。對一組象素的組合判定如本節(jié)開始時(shí)所述的那樣，四舍五入錯(cuò)誤是不可避免的。然而，當(dāng)考慮一組象素時(shí)，就有可能將該組中四舍五入錯(cuò)誤的總的影響最小化。為此，我們定義成本函數(shù)ε(x，t)為ϵ(x-,t)=Σi=-1iΣj=-jj|IC(x-+ij,t)-IA(x-+ij,t)|p---(19)]]>其中IC(x，t)是運(yùn)動補(bǔ)償亮度值(所計(jì)算的“應(yīng)當(dāng)”亮度)，IA(x，t)是為位置x處子字段的點(diǎn)著的給定選擇的所實(shí)現(xiàn)的(累積)亮度。如果我們的目標(biāo)是最小化塊中的DC誤差，指數(shù)p一般是1。然而，感覺上可能最小化均方誤差(p＝2)更好。這里，用試驗(yàn)來確定精確的成本函數(shù)。除了這個(gè)指數(shù)，由I和J的選擇而決定的塊的大小，可能也要經(jīng)過試驗(yàn)優(yōu)化。顯然，最小誤差結(jié)果是從描述塊中所有象素的SFn的方法得出的。這隱含著優(yōu)化以塊頻率而不是以象素速率發(fā)生(無重疊的塊)。
圖8表示按照本發(fā)明的圖象顯示裝置的最重要的元素。圖象顯示裝置800有接收裝置802，用于接收代表要被顯示的圖象的信號。該信號可能是通過天線接收的廣播信號，但是也可能是來自像VCR(視頻錄像帶)的存儲裝置的信號。圖象顯示裝置800進(jìn)一步有用于處理圖象的視頻處理單元804和用于顯示所處理的圖象的顯示裝置806。顯示裝置806是以子字段驅(qū)動的類型。視頻處理單元有運(yùn)動估計(jì)器808估計(jì)圖象的各個(gè)象素的運(yùn)動。第一亮度計(jì)算單元810用所估計(jì)的運(yùn)動值來計(jì)算兩個(gè)原始圖象之間某時(shí)間點(diǎn)的圖象。所選擇的時(shí)間點(diǎn)與特定的子字段有關(guān)，可以被選作該子字段的時(shí)間周期(time period)的中點(diǎn)。第一亮度計(jì)算單元810為每個(gè)象素計(jì)算亮度應(yīng)當(dāng)是什么。第二亮度計(jì)算單元812在已經(jīng)處理過的子字段中生成的由人類觀察者累積的光將有多少。為此，第二亮度計(jì)算單元從運(yùn)動估計(jì)器中獲得特定象素的運(yùn)動向量并確定在哪些子字段期間沿運(yùn)動向量的象素已經(jīng)被點(diǎn)著。然后，第三亮度計(jì)算單元814計(jì)算要在當(dāng)前和其它其余子字段中生成的目標(biāo)亮度。這個(gè)計(jì)算是根據(jù)期望的亮度和已經(jīng)累積的亮度而進(jìn)行的。隨后，決策單元816決定是否必須在當(dāng)前的子字段中點(diǎn)著現(xiàn)有的象素。這個(gè)決定是根據(jù)目標(biāo)亮度和當(dāng)前子字段的權(quán)重作出的，因?yàn)樵摍?quán)重指出該亮度能在當(dāng)前子字段中被實(shí)現(xiàn)。當(dāng)所有子字段都已經(jīng)被處理并聚集在一起，發(fā)送單元818將該信息發(fā)送到顯示裝置806供實(shí)際顯示該圖象。
應(yīng)當(dāng)注意，上述實(shí)施例是在解釋而不是限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的熟練人員在不偏離所附權(quán)利要求的范圍的情況下將能設(shè)計(jì)出另外的實(shí)施例。在權(quán)利要求中，置于括號之間的任何引用符號均不要解釋為是限制權(quán)利要求?！鞍币辉~不排除那些不在權(quán)利要求中列舉的成分或步驟的存在。某成分之前的“一個(gè)”一詞并不排除存在多個(gè)這樣的成分。本發(fā)明可以通過包含幾個(gè)不同成分的硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過適當(dāng)編程的軟件實(shí)現(xiàn)。在列舉幾個(gè)裝置的權(quán)利要求中，這些權(quán)利要求的幾個(gè)可以用一個(gè)相同的硬件來體現(xiàn)。
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權(quán)利要求
1.一種用于處理一系列要在顯示裝置(806)上顯示的圖象的視頻處理單元(804)，其中特定圖象是在多個(gè)被稱作子字段的周期中顯示的，每個(gè)子字段具有各自的與在該子字段中生成的相應(yīng)亮度對應(yīng)的權(quán)重，該視頻處理單元包含-第一亮度計(jì)算裝置(810)，用于根據(jù)圖象系列的運(yùn)動估計(jì)為特定象素計(jì)算在對應(yīng)于當(dāng)前子字段的某時(shí)刻的期望亮度；-用于從運(yùn)動估計(jì)中獲得特定象素的當(dāng)前運(yùn)動向量的裝置(808)；-第二亮度計(jì)算裝置(812)，用于計(jì)算由人類觀察者沿多個(gè)早先處理的子字段上的當(dāng)前運(yùn)動向量綜合的累積亮度；-第三亮度計(jì)算裝置(814)，用于根據(jù)累積亮度和期望亮度計(jì)算要在當(dāng)前子字段和隨后的一個(gè)或多個(gè)子字段中生成的目標(biāo)亮度；-決策裝置(816)，用于根據(jù)目標(biāo)亮度和當(dāng)前子字段的權(quán)重決定是否要在當(dāng)前子字段中點(diǎn)著特定象素。
2.按照權(quán)利要求1的視頻處理單元(804)，被安排得按圖象并按各子字段的權(quán)重的降序來處理各子字段。
3.按照權(quán)利要求1的視頻處理單元(804)，其中，第三亮度計(jì)算裝置(814)被安排得把目標(biāo)亮度計(jì)算成基本等于期望的亮度減去累積的亮度，并且，決策裝置(816)被安排得如果目標(biāo)亮度大于或等于當(dāng)前子字段的權(quán)重就決定將該特定象素要在當(dāng)前子字段中點(diǎn)著。
4.按照權(quán)利要求1的視頻處理單元(804)，其中，決策裝置(816)被安排得根據(jù)加期望亮度與一組象素的累積亮度之間的總絕對差的最小化而決定將該特定象素要在當(dāng)前子字段中點(diǎn)著。
5.按照權(quán)利要求1的視頻處理單元(804)，其中，決策裝置(816)被安排得根據(jù)加期望亮度與一組象素的累積亮度之間的總均方絕對差的最小化而決定將該特定象素要在當(dāng)前子字段中點(diǎn)著。
6.一種用于顯示一系列圖象的顯示裝置(800)，包含用于接收代表該系列圖象的信號的接收裝置(802)，按照權(quán)利要求1-6的任何一項(xiàng)的視頻處理單元(804)，和用于顯示該系列圖象的顯示裝置(806)。
7.一種用于處理一系列要在顯示裝置(806)上顯示的圖象的方法，其中特定圖象是在多個(gè)被稱作子字段的周期中顯示的，每個(gè)子字段具有各自的與在該子字段中生成的相應(yīng)亮度對應(yīng)的權(quán)重，該方法包含以下步驟-根據(jù)圖象系列的運(yùn)動估計(jì)為特定象素計(jì)算在對應(yīng)于當(dāng)前子字段的某時(shí)刻的期望亮度；-用于從運(yùn)動估計(jì)中獲得特定象素的當(dāng)前運(yùn)動向量；-計(jì)算由人類觀察者沿多個(gè)早先處理的子字段上的當(dāng)前運(yùn)動向量綜合的累積亮度；-根據(jù)累積亮度和期望亮度計(jì)算要在當(dāng)前子字段和隨后的一個(gè)或多個(gè)子字段中生成的目標(biāo)亮度；-根據(jù)目標(biāo)亮度和當(dāng)前子字段的權(quán)重決定是否要在當(dāng)前子字段中點(diǎn)著該特定象素。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其中，各子字段是按圖象并按各子字段的權(quán)重的降序被處理的。
9.按照權(quán)利要求7的方法，其中，目標(biāo)亮度被計(jì)算成基本等于該期望的亮度減去該累積的亮度，并且，如果目標(biāo)亮度大于或等于當(dāng)前子字段的權(quán)重，就決定將該特定象素在當(dāng)前子字段中點(diǎn)著。
10.按照權(quán)利要求7的方法，其中，根據(jù)該期望亮度與一組象素的累積亮度之間的總絕對差的最小化來決定將該特定象素在當(dāng)前子字段中點(diǎn)著。
全文摘要
顯示裝置(806)被視頻處理單元(804)在多個(gè)子字段中驅(qū)動,每個(gè)子字段用于由該顯示裝置輸出一個(gè)相應(yīng)的亮度。在每個(gè)子字段中,被顯示圖象的象素可以發(fā)出對應(yīng)于該特定子字段的光量,具體由該特定子字段被接通還是斷開而定。根據(jù)運(yùn)動估計(jì),計(jì)算在對應(yīng)于當(dāng)前子字段的時(shí)刻特定象素的期望亮度。隨后,確定已經(jīng)有多少光被沿該特定象素的運(yùn)動向量上的象素生成并在人類觀察者的眼睛中積累。然后,根據(jù)該期望的等級和該已經(jīng)累積的亮度計(jì)算目標(biāo)亮度。根據(jù)該目標(biāo)等級決定是否要在當(dāng)前子字段中點(diǎn)著該特定象素。
文檔編號G09G3/28GK1359511SQ00805501
公開日2002年7月17日 申請日期2000年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月26日
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