專利名稱：防運(yùn)動模糊顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于減少顯示裝置中顯示圖像的運(yùn)動模糊的方法，所述運(yùn)動模糊是由沿運(yùn)動軌跡對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行與運(yùn)動有關(guān)的空間域低通濾波、特別是因觀眾沿運(yùn)動軌跡積累像素亮度(這可以解釋為空間域的低通濾波)而產(chǎn)生的，在此方法中，計算依輸入視頻信號的運(yùn)動成分而定的運(yùn)動矢量；計算依所述運(yùn)動矢量而定的濾波系數(shù)；根據(jù)所述濾波系數(shù)對所述輸入視頻信號進(jìn)行濾波以提供濾波后的視頻信號；將所述輸入視頻信號和所述濾波后的視頻信號組合以產(chǎn)生輸出視頻信號；以及根據(jù)所述輸出視頻信號在所述顯示裝置上產(chǎn)生圖像。本發(fā)明還涉及一種提供防運(yùn)動模糊功能的電路結(jié)構(gòu)以及一種非頻閃的顯示裝置。所述與運(yùn)動有關(guān)的空間低通濾波也可由顯示器本身產(chǎn)生。
本發(fā)明提供了諸如液晶顯示器，等離子體平板顯示器或彩色順序顯示器等非頻閃顯示裝置的良好的動態(tài)性能。
從EP 0657860 A2可知，對輸入視頻信號進(jìn)行濾波可以減少非頻閃顯示器中的運(yùn)動模糊?？梢砸耘c速度有關(guān)的高空間頻率增強(qiáng)的形式來進(jìn)行所述濾波。由于矩陣顯示器上運(yùn)動物體的觀眾沿運(yùn)動軌跡積累像素亮度(這相當(dāng)于空間頻域的低通濾波)，因此可以通過對運(yùn)動物體的高空間頻率進(jìn)行濾波來減少運(yùn)動模糊。根據(jù)此文件，顯示運(yùn)動圖像的矩陣顯示器系統(tǒng)包括矩陣顯示板，它具有像素的行和列陣列，用于產(chǎn)生顯示輸出；以及像素驅(qū)動電路，用于按照通過在相繼的場中反復(fù)地順序地對像素的各行尋址而加到輸入端上的視頻信號來驅(qū)動像素，同時，至少在連續(xù)的尋址操作之間的大部分時間間隔中像素保持其顯示輸出。這些矩陣顯示裝置是非頻閃顯示器。為了減少運(yùn)動模糊，建議設(shè)置一種與速度有關(guān)的高空間頻率增強(qiáng)濾波電路，通過所述電路將加到所述輸入端的視頻信號信息提供給像素驅(qū)動電路，且所述電路根據(jù)運(yùn)動成分的速度增強(qiáng)了擬顯示的圖像中運(yùn)動成分的空間頻率。運(yùn)動成分的速度愈高，需增強(qiáng)的頻譜部分愈大。
所述建議的解決方案的缺點在于在運(yùn)動矢量不可靠的區(qū)域，即對比度極小的區(qū)域，進(jìn)行濾波可能不能改善圖像。而且，濾波甚至?xí)鹪肼曊{(diào)制。在這種情況下，圖像的平面部分被濾波，而濾波并不能改善重要的細(xì)節(jié)。于是就會造成噪聲圖的可見差異。
本發(fā)明的一個目的是提供具有低噪聲調(diào)制的精確空間濾波。
為解決本發(fā)明的目的，建議所述增強(qiáng)濾波器進(jìn)一步依賴于決定所述視頻信號的高空間頻率性能的圖像特性。利用決定高空間頻率的圖像性能、特別是局部圖像特性，可避免在圖像的平淡區(qū)域、例如非細(xì)節(jié)區(qū)域的濾波。這種濾波可以由二次濾波裝置進(jìn)行，也可由增強(qiáng)的一次濾波裝置進(jìn)行。這時運(yùn)動矢量的計算或估算可能含有少許誤差。當(dāng)濾波器確實使用了有關(guān)圖像高空間頻率的附加信息來進(jìn)行高空間頻率的濾波時，這些誤差可以被抑制。因此，濾波就僅限于能夠給顯示器的動態(tài)性能帶來好處的區(qū)域。
還建議了根據(jù)權(quán)利要求2的圖像特性，這樣濾波器的輸出就更加可靠。利用更多的圖像特性，就可減少不希望有的噪聲調(diào)制。
根據(jù)權(quán)利要求3的方法是本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例。當(dāng)觀眾和/或顯示器對圖像進(jìn)行低通濾波時，需要提供反向濾波以便重建原來的信號。高空間頻率增強(qiáng)濾波器對觀眾和/或顯示器進(jìn)行的低通濾波提供近似的反向濾波。所述濾波器可以是有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器，也可以是無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。
可以將高空間頻率增強(qiáng)濾波器的輸出與輸入的視頻信號相比較。這兩種信號的差別至少取決于估算的運(yùn)動矢量。在平淡區(qū)域，或在有高對比度細(xì)節(jié)的區(qū)域，可能不需要高空間頻率增強(qiáng)。為提供這些特征，提出了根據(jù)權(quán)利要求4的方法。掩蔽電路可以把斜坡函數(shù)加到比較后的視頻信號。而且抑制低的或非常高的輸出值的掩蔽電路也是可能的。在高對比度細(xì)節(jié)時應(yīng)進(jìn)行抑制頻率提升。否則這種提升會導(dǎo)致限幅，或者需要減小信號的動態(tài)范圍，用降低屏幕平均亮度的方法來避免這種頻率峰化。
根據(jù)權(quán)利要求5的閾值濾波器是又一優(yōu)選實施例。利用閾值，由發(fā)生在圖像平淡部分中的不精確的運(yùn)動矢量所引起的濾波后的視頻信號和輸入視頻信號之間的差異不會被增強(qiáng)。只有高于規(guī)定閾值的高空間頻率增強(qiáng)濾波器的輸出信號不被抑制。
本發(fā)明還有一個方面是提供一種用于特別是利用上述方法來抑制視頻顯示的運(yùn)動模糊的電路結(jié)構(gòu)，所述電路結(jié)構(gòu)包括用來計算視頻信號中運(yùn)動矢量的運(yùn)動計算裝置；根據(jù)所述運(yùn)動矢量計算濾波系數(shù)的裝置；根據(jù)所述濾波系數(shù)對所述視頻信號進(jìn)行濾波的第一濾波裝置；以及將所述濾波后的視頻信號加到所述輸入視頻信號上的裝置，其特征是提供了第二濾波裝置，用來根據(jù)確定所述視頻信號的高空間頻率性能的圖像特性來對所述視頻信號進(jìn)行濾波。所述第二濾波裝置可以被包括在所述第一濾波裝置中作為第一濾波裝置的增強(qiáng)。所述第二濾波裝置也可由獨立的新濾波電路來提供。
本發(fā)明還有一個方面就是非頻閃顯示裝置，特別是包括根據(jù)權(quán)利要求的上述電路結(jié)構(gòu)或利用上述方法的液晶顯示器(LCD)、薄膜晶體管顯示器(TFT)、彩色順序顯示器或等離子體顯示板(PDP)。
參考以下所描述的實施例，本發(fā)明的諸多方面將得到闡述、使其顯而易見。附圖中示出

圖1防運(yùn)動模糊濾波器的第一實施例；圖2防運(yùn)動模糊濾波器的第二實施例。
在陰極射線管中，以脈沖的形式產(chǎn)生顯示圖像的每個像素，與圖像時間相比所述脈沖時間非常短。與陰極射線管不同，在新的平面、高質(zhì)量、低成本的顯示裝置中，每個像素在大部分圖像時間中內(nèi)被顯示。如果圖像的任一部分包含運(yùn)動，那么，觀眾就會跟蹤所述運(yùn)動。由于每個像素基本上在整個圖像時間中都被顯示，所以表示運(yùn)動的像素亮度按照如下方式沿運(yùn)動軌跡被積分Fout(x→,n)=1ti∫0tiF(x→+tTD→,n)dt---(1)]]>式中ti為顯示時間，F(xiàn)為輸入視頻信號，F(xiàn)out為輸出視頻信號，而T為圖像周期。矢量D是物體速度和圖像周期的乘積。如果ti恒定不變，那么，所述積分與F(x，n)和取樣保持函數(shù)h(x)的卷積相同F(xiàn)out(x→,n)=Tti∫0tiTF(x→+αD→,n)dα]]>=∫-∞∞F(x→+αD→,n)h1(αD→)dα---(2)]]>=F(x→,n)*h(x→)]]>式中h(x)為 根據(jù)在傅立葉域的分析，顯然，通過對輸出信號進(jìn)行反向濾波就可以重建原來的信號F(f→,n)=Fout(f→,n)H(f→)=Fout(f→,n)sinc(πtiTD→.f→)---(4)]]>由于轉(zhuǎn)移函數(shù)H(f)包含零，所以這種反向濾波不可實行。在實際中需要一種改型的濾波器。以類似于正弦函數(shù)的性能來增強(qiáng)高空間頻率的這樣一種濾波器是Fout1(x→,n)=F(x→,n)+G(D→)Σk,l,nC(D→,l,k)F(x→+kl,n)---(5)]]>公式中的第二項是高通有限脈沖響應(yīng)濾波器，其系數(shù)取決于運(yùn)動矢量D。
由于這種高空間頻率的增強(qiáng)含有以下風(fēng)險，即，在運(yùn)動矢量D不可靠的區(qū)域中濾波器的改變會由于噪聲調(diào)制而成為可見的，故必須消除或抑制這些不可靠的矢量。
圖1示出了可以減少運(yùn)動模糊和噪聲調(diào)制的電路結(jié)構(gòu)。圖1示出了視頻信號輸入源2、運(yùn)動估算器電路4、高空間頻率增強(qiáng)濾波器6、比較器8、掩蔽電路10以及加法器12。
來自所述視頻信號輸入源2的視頻信號饋入所述運(yùn)動估算器電路4。在所述運(yùn)動估算器電路4中，估算視頻信號的圖像的運(yùn)動并根據(jù)估算的矢量計算濾波系數(shù)。圖像中的運(yùn)動愈高，運(yùn)動矢量愈大。將所述濾波系數(shù)饋入所述高空間頻率增強(qiáng)濾波器6，所述高空間頻率增強(qiáng)濾波器6可以是IIR或FIR濾波器，如公式(5)所示。
根據(jù)所述濾波系數(shù)對所述視頻信號濾波，高空間頻率被增強(qiáng)。在所述高空間頻率增強(qiáng)濾波器6中，高空間頻率被峰化而低空間頻率恒定不變，其輸出信號饋入所述比較器8。通過所述比較器8，計算并輸出輸入視頻信號和增強(qiáng)視頻信號之間的差。這樣只有當(dāng)所述高空間頻率增強(qiáng)濾波器6改變了所述輸入視頻信號時，所述比較器8才會有輸出。
在平淡區(qū)域中，大多數(shù)運(yùn)動估算電路都很難求出有效的運(yùn)動矢量，故濾波系數(shù)以及所述高空間頻率增強(qiáng)濾波器6的輸出就不可靠。在所述運(yùn)動估算器電路4的輸出不可靠的區(qū)域，所述高空間頻率增強(qiáng)濾波器6的輸出以及隨后的所述比較器8的輸出都具有低的振幅。為了抑制這些低振幅，所述掩蔽電路10向濾波器提供掩蔽功能。也可以掩蔽高振幅高頻率，因為這些頻率是由圖像的高對比細(xì)節(jié)區(qū)域?qū)С龅?。如果這些高振幅頻率被所述高空間頻率增強(qiáng)濾波器6所峰化，就必須以降低圖像平均亮度的代價來減小顯示器的整體動態(tài)范圍，否則就會發(fā)生限幅。將掩蔽信號饋入所述加法器12，加到所述輸入視頻信號上。輸出信號為 式中Th是閾值，它可避免低對比區(qū)域(例如在濾波系數(shù)不可靠的區(qū)域)中的增強(qiáng)。
圖2示出本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例。除了圖1的組成之外，圖2中還示出了峰-峰計算器14、平均信號值計算器16和查閱表18。這種實施例特別適用于等離子體顯示板，但并不限于這種顯示器類型。由于主要的運(yùn)動模糊是由因圖像細(xì)節(jié)而改變的最高有效位或像素引起，所以，所述信息可以與估算的運(yùn)動矢量組合、用以確定所述高空間頻率增強(qiáng)濾波器6的濾波系數(shù)。
除了由運(yùn)動估算器4進(jìn)行的運(yùn)動估算外，還通過所述峰-峰值計算器14計算輸入視頻信號的高頻視頻成分的峰-峰值。此外，通過所述平均信號值計算器16計算平均信號值。除運(yùn)動矢量之外，這些數(shù)值也都用來計算所述高空間頻率增強(qiáng)濾波器6的濾波系數(shù)。計算的濾波系數(shù)存儲在所述查閱表18中，并可由所述高空間頻率增強(qiáng)濾波器6讀出。
本發(fā)明可以糾正發(fā)生在矩陣型顯示器中的運(yùn)動模糊。由于運(yùn)動矢量并不總是可靠的，所以使用了更多的圖像特性來克服運(yùn)動矢量估算的不確定性。這樣，可以避免平淡區(qū)域中的噪聲調(diào)制，并且僅在確有作用的區(qū)域中進(jìn)行去模糊。否則消除去模糊操作。
權(quán)利要求
1.一種用于減少顯示裝置中顯示的圖像的運(yùn)動模糊的方法，所述運(yùn)動模糊是由沿運(yùn)動軌跡對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行與運(yùn)動有關(guān)的空間域低通濾波、特別是因可以解釋為空間域的低通濾波的觀眾沿運(yùn)動軌跡積累像素亮度而產(chǎn)生的，在此方法中計算依輸入視頻信號的運(yùn)動成分而定的運(yùn)動矢量，計算依所述運(yùn)動矢量而定的濾波系數(shù)，根據(jù)所述濾波系數(shù)對所述輸入視頻信號進(jìn)行濾波以提供濾波后的視頻信號，通過將所述輸入視頻信號和所述濾波后的視頻信號組合來產(chǎn)生輸出視頻信號，以及根據(jù)所述輸出視頻信號在所述顯示裝置上產(chǎn)生圖像，其特點在于還根據(jù)確定所述視頻信號的高空間頻率性能的圖像特性對所述輸入視頻信號進(jìn)行濾波。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特點在于所述圖像特性是圖像細(xì)節(jié)、和/或圖像對比度、和/或圖像結(jié)構(gòu)、和/或平均信號值、和/或峰-峰值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特點在于利用根據(jù)所述濾波系數(shù)的高空間頻率增強(qiáng)濾波器對所述輸入視頻信號進(jìn)行濾波。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特點在于將所述輸入視頻信號與所述濾波后的視頻信號相比較，利用掩蔽電路對所述比較后的視頻信號進(jìn)行濾波，并且通過將所述輸入視頻信號與所述掩蔽后的視頻信號組合來產(chǎn)生所述輸出視頻信號。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特點在于所述掩蔽電路提供對所述比較后的視頻信號進(jìn)行掩蔽的閾值，低于所述閾值時所述比較后的視頻信號基本上被抑制，而高于所述閾值時所述比較后的視頻信號至少部分被增強(qiáng)。
6.一種用于向視頻顯示提供運(yùn)動模糊抑制的電路結(jié)構(gòu)，所述電路結(jié)構(gòu)包括用于計算視頻信號中運(yùn)動矢量的運(yùn)動計算裝置；用于根據(jù)所述運(yùn)動矢量計算濾波系數(shù)的裝置；用于根據(jù)所述濾波系數(shù)對所述視頻信號進(jìn)行濾波的第一濾波裝置；以及用于將所述濾波后的視頻信號加到所述輸入視頻信號上的裝置，其特征在于設(shè)置用于根據(jù)確定所述視頻信號的高空間頻率性能的圖像特性來對所述視頻信號進(jìn)行濾波的第二濾波裝置。
7.一種非頻閃顯示裝置，特別是液晶顯示器(LCD)、薄膜晶體管顯示器(TFT)、彩色順序顯示器或等離子體板(PDP)，所述非頻閃顯示裝置包括如權(quán)利要求6的電路結(jié)構(gòu)或利用如權(quán)利要求1到5的方法工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及消除由沿圖像數(shù)據(jù)的運(yùn)動軌跡進(jìn)行的運(yùn)動積分引起的運(yùn)動模糊的方法、電路結(jié)構(gòu)和顯示裝置。由于在矩陣型顯示器中運(yùn)動軌跡由觀眾和/或顯示器集成，故對視頻信號進(jìn)行反向集成濾波。為了避免在沒有檢測到運(yùn)動或圖像細(xì)節(jié)很低的圖像區(qū)域中的去模糊并避免噪聲調(diào)制，使用了運(yùn)動估算以及更多的圖像特性。
文檔編號G06T13/00GK1516954SQ02812077
公開日2004年7月28日 申請日期2002年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月18日
發(fā)明者G·德哈安, G 德哈安, M·A·克洛姆彭霍維, 克洛姆彭霍維 申請人:皇家菲利浦電子有限公司