專利名稱：圖像處理設(shè)備、圖像顯示系統(tǒng)、圖像處理方法及其程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理從外部輸入圖像數(shù)據(jù)并將其輸出到手持式顯示設(shè)備的圖 像處理設(shè)備、包括該處理設(shè)備的圖像顯示系統(tǒng)、圖像處理方法及其程序。
背景技術(shù)：
近年來，如LCD (液晶顯示器)的平板顯示器已經(jīng)替代了 CRT (陰極射 線管)被廣泛地應(yīng)用。
在運動顯示方面，不像脈沖型顯示設(shè)備(如CRT )，手持式顯示設(shè)備(如 LCD)持續(xù)顯示組成圖像頁面的所有像素一段時間，該段時間為自發(fā)出顯示 組成運動圖像(motion image)的多個幀或場(下文中稱為"場")中預(yù)定的一個的 指令開始直到發(fā)出顯示下一幀的指令。因此，在手持式顯示設(shè)備中有一個問 題，即由于眼睛跟蹤積分效應(yīng)(Eye-Trace Integration effect)(當(dāng)跟隨運動畫面 時，在人的視網(wǎng)膜上的余暉特性)，在運動目標(biāo)中出現(xiàn)運動模糊，如前緣 (leading edge)模糊、后緣(trailing edge)拖尾、感知位置延遲。特別地，在LCD 中，認(rèn)為這種運動模糊由于液晶的響應(yīng)速度的延遲可能容易出現(xiàn)。
對于這個問題，提供了一種過驅(qū)動技術(shù)，用于通過提高LCD的響應(yīng)特性 來限制運動模糊。為了響應(yīng)LCD中輸入的步驟提高響應(yīng)特性，在過驅(qū)動技術(shù) 中，例如，在輸入信號變化首先出現(xiàn)的幀中，提供大于與特定亮度值對應(yīng)的 目標(biāo)電壓的電壓，以便加速亮度轉(zhuǎn)換。隨著這種過驅(qū)動技術(shù)的使用，液晶的 響應(yīng)速度在半調(diào)區(qū)域中可以增加，并獲得限制運動模糊的效果。提供了一種 建議的技術(shù)，用于利用過驅(qū)動技術(shù)(參見例如JP-ANo. 2005-43864),通過在每 一幀中改變根據(jù)運動矢量施加的電壓波形，更有效地限制運動模糊。

發(fā)明內(nèi)容
然而，過驅(qū)動技術(shù)的一個問題是，因為液晶中可施加的電壓范圍的限制， 所以不能施加用于加速液晶響應(yīng)速度的足夠高的電壓。結(jié)果，例如，當(dāng)用于 黑顯示或白顯示的目標(biāo)電壓接近電壓范圍的限度(在色調(diào)變化在高色調(diào)范圍
5或低色調(diào)范圍內(nèi)的情況下)時，不能充分地獲得運動模糊限制效果。
在以VA-模式驅(qū)動的液晶顯示器中，在液晶上升和下降之間顯示不同特 性。當(dāng)從水平"0"(例如，黑)開始上升時，分子排列的變化花費很多時間。 因此存在一個問題，即考慮液晶的響應(yīng)速度，僅利用過驅(qū)動技術(shù)可能在一幀 之內(nèi)無法實現(xiàn)特定的亮度轉(zhuǎn)換。
近來，已經(jīng)開發(fā)了用于在LCD上顯示圖像數(shù)據(jù)的雙速操作(double-speed operation)技術(shù)，通過時分(time-dividing)要顯示的幀以便降低眼睛跟蹤積分效 應(yīng)，并且基于輸入圖像的運動矢量獲得各幀之間的插值圖像，以便利用多個 子場增加運動畫面顯示頻率。
然而，如果增加了顯示頻率，則驅(qū)動顯示設(shè)備的顯示驅(qū)動器的驅(qū)動頻率 也增加。這可能導(dǎo)致充電不足、IC或連接器的端子數(shù)目增加、襯底面積和發(fā) 熱增加、EMI (電磁干擾)增加、成本增加的問題。
本發(fā)明是在考慮了上述諸多問題后完成的。在處理外部輸入數(shù)據(jù)并將其 輸出到手持式顯示設(shè)備的圖像處理設(shè)備、包括該處理設(shè)備的圖像顯示系統(tǒng)、 圖像處理方法及為此目的的程序中，限制成本增加、降低眼睛跟蹤積分效應(yīng)、 提高所有色調(diào)變化的圖像顯示的響應(yīng)特性以及限制運動模糊是期望的。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了 一種處理外部輸入數(shù)據(jù)并將顯示圖像 數(shù)據(jù)輸出到手持式顯示設(shè)備的圖像處理設(shè)備，包括運動矢量檢測單元，其 檢測輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量；響應(yīng)時間信息存儲單元，其與色調(diào)變化量相 關(guān)聯(lián)地存儲代表自驅(qū)動電壓施加到顯示設(shè)備至顯示設(shè)備顯示具有對應(yīng)于該驅(qū) 動電壓的色調(diào)的圖像的時間的響應(yīng)時間信息；補(bǔ)償處理單元，其基于圖像數(shù) 據(jù)、運動矢量和響應(yīng)時間信息，在被該顯示設(shè)備顯示的幀的之前一幀的幀中， 為每個像素補(bǔ)償該圖像數(shù)據(jù)中的像素值；以及輸出單元，其向顯示設(shè)備輸出 經(jīng)補(bǔ)償處理單元補(bǔ)償之后的圖像數(shù)據(jù)。
該圖像處理設(shè)備可以還包括邊緣檢測單元，其基于運動矢量從輸入圖像 數(shù)據(jù)中檢測邊緣。
補(bǔ)償處理單元可以根據(jù)邊緣檢測單元的檢測結(jié)果確定是否對像素值進(jìn)行 補(bǔ)償處理。
補(bǔ)償處理單元可以根據(jù)邊緣檢測單元檢測的邊緣部分的邊緣方向確定是 否進(jìn)行補(bǔ)償處理。
進(jìn)一步，這時，當(dāng)確定邊緣檢測單元檢測的邊緣部分基于邊緣方向處于
6從低色調(diào)至高色調(diào)的上升區(qū)域時，補(bǔ)償處理單元可以確定進(jìn)行補(bǔ)償處理，而 且當(dāng)確定邊緣部分基于邊緣方向處于從高色調(diào)至低色調(diào)的下降區(qū)域時時，確 定不進(jìn)行補(bǔ)償處理。
補(bǔ)償處理單元可以包括補(bǔ)償范圍設(shè)定單元，其基于運動矢量設(shè)定用于 補(bǔ)償圖像數(shù)據(jù)中像素值的補(bǔ)償范圍；濾波器(filter)設(shè)定單元，當(dāng)顯示設(shè)備顯示 要被顯示的幀時，其基于圖像數(shù)據(jù)、運動矢量和響應(yīng)時間信息，設(shè)置用于補(bǔ) 償圖像數(shù)據(jù)像素值的濾波器的特性，以顯示具有與基于圖像數(shù)據(jù)設(shè)置的色調(diào) 相應(yīng)色調(diào)的數(shù)據(jù)；以及濾波器處理單元，其在要被顯示設(shè)備顯示的幀之前一 幀的幀中，通過利用具有經(jīng)濾波器設(shè)定單元設(shè)置的特性的濾波器濾波圖像數(shù) 據(jù)，在補(bǔ)償范圍內(nèi)補(bǔ)償像素的像素值。
具有補(bǔ)償處理單元的圖像處理設(shè)備可以還包括邊緣檢測單元，其基于運 動矢量從輸入圖像數(shù)據(jù)檢測邊緣。
此時，補(bǔ)償處理單元可以還包括選擇單元，其根據(jù)邊緣4全測單元的檢測
結(jié)果，選擇其像素值已經(jīng)被濾波器處理單元補(bǔ)償?shù)膱D像數(shù)據(jù)和其像素值沒有
被濾波器處理單元補(bǔ)償?shù)膱D像數(shù)據(jù)的任一 。
選擇單元可以根據(jù)邊緣檢測單元檢測的邊緣部分的邊緣方向，選擇其像
素值已經(jīng)被補(bǔ)償?shù)膱D像數(shù)據(jù)和其像素值沒有被補(bǔ)償?shù)膱D像數(shù)據(jù)的任一。
進(jìn)一步，此時，基于邊緣方向，選擇單元當(dāng)確定邊緣檢測單元檢測的邊
緣部分處于從低色調(diào)向高色調(diào)的上升區(qū)域時，可以選擇其像素值已經(jīng)過補(bǔ)償
后的圖像數(shù)據(jù)，而當(dāng)確定邊緣部分處于從高色調(diào)向低色調(diào)的下降區(qū)域時，可
以選擇其像素值沒有經(jīng)過補(bǔ)償?shù)膱D像數(shù)據(jù)。
濾波器設(shè)定單元可以根據(jù)運動矢量^r測單元檢測的運動矢量值改變?yōu)V波
器的抽頭(taps)的數(shù)量。
例如，濾波器可以是移動平均(moving average)濾波器。 補(bǔ)償處理單元可以還包括外部替換單元，其利用圖像數(shù)據(jù)色調(diào)的最大值
和最小值為輸入圖像數(shù)據(jù)替換圖像數(shù)據(jù)的外部，并且濾波器處理單元可以利
用濾波器濾波經(jīng)外部替換單元處理過的圖像數(shù)據(jù)。
另一方面，補(bǔ)償處理單元可以包括插值圖像產(chǎn)生單元，其基于圖像數(shù)據(jù)
和運動矢量產(chǎn)生與要在兩連續(xù)幀之間插入的插值圖像相應(yīng)的插值圖像數(shù)據(jù)；
顯示定時(timing)信息產(chǎn)生單元，其基于響應(yīng)時間信息產(chǎn)生代表在預(yù)定時間
段之后顯示插值圖像的定時的顯示定時信息；以及圖像合成單元，其合成產(chǎn)生的顯示定時信息與輸入圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種圖像處理系統(tǒng)，其包括圖像處
理設(shè)備，處理外部輸入圖像數(shù)據(jù)；以及手持式顯示設(shè)備，顯示經(jīng)圖像處理設(shè) 備處理過的并從圖像處理設(shè)備輸入的圖像數(shù)據(jù)，其中圖像處理設(shè)備包括 運動矢量檢測單元，其檢測輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量、響應(yīng)時間信息存儲單 元，其與色調(diào)變化量相關(guān)聯(lián)地存儲代表自驅(qū)動電壓施加到顯示設(shè)備至顯示設(shè) 備顯示具有相應(yīng)于該驅(qū)動電壓的色調(diào)的圖像的時間的響應(yīng)時間信息；補(bǔ)償處 理單元，其基于圖像數(shù)據(jù)、運動矢量和響應(yīng)時間信息，在顯示設(shè)備顯示的幀 之前一幀中的幀中為每個像素補(bǔ)償該圖像數(shù)據(jù)中的像素值；以及輸出單元， 其向顯示設(shè)備輸出經(jīng)補(bǔ)償處理單元補(bǔ)償之后的圖像數(shù)據(jù)；并且顯示設(shè)備包括 圖像顯示單元，其顯示與從圖像處理設(shè)備輸入的圖像數(shù)據(jù)相應(yīng)的圖像，以及 顯示控制單元，其基于圖像處理設(shè)備輸入的圖像數(shù)據(jù)控制圖像顯示單元的驅(qū) 動。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種圖像處理方法，用于處理外部輸 入圖像數(shù)據(jù)并產(chǎn)生要被輸出到手持式顯示設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)，該方法包括以下 步驟檢測輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量；從響應(yīng)時間信息存儲單元提取響應(yīng)時 間信息，所述響應(yīng)時間信息與色調(diào)變化值相關(guān)聯(lián)地存儲單元存儲代表自驅(qū)動
間的響應(yīng)時間信息；基于輸入圖像數(shù)據(jù)、運動矢量和響應(yīng)時間信息，在要被 顯示設(shè)備顯示的幀的之前一 幀的幀中，為每個像素#卜償圖像數(shù)據(jù)的像素值； 以及將經(jīng)過補(bǔ)償后的圖像數(shù)據(jù)輸出至顯示設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種程序，用于控制計算機(jī)用作圖像 處理設(shè)備，其處理外部輸入圖像數(shù)據(jù)并將其輸出到執(zhí)行手持式驅(qū)動的顯示設(shè) 備時行使圖像處理設(shè)備，該程序包括運動矢量檢測功能，其檢測輸入圖像 數(shù)據(jù)的運動矢量；響應(yīng)信息存儲功能，用于與色調(diào)變化值相關(guān)聯(lián)地存儲代表
像的時間的響應(yīng)時間信息；補(bǔ)償處理功能，用于在要被顯示設(shè)備顯示的幀之 前一幀的幀中，基于輸入圖像數(shù)據(jù)、運動矢量和響應(yīng)時間信息為每個像素補(bǔ) 償圖像數(shù)據(jù)的像素值；以及輸出功能，用于向顯示設(shè)備輸出經(jīng)補(bǔ)償處理單元 補(bǔ)償后的圖像數(shù)據(jù)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備、圖像顯示系統(tǒng)、圖像處理方法和程序，在所謂的手持式顯示i殳備中，有可能限制由于眼睛跟蹤積分效應(yīng)導(dǎo) 致的運動目標(biāo)中的運動模糊，如前緣模糊、后緣拖尾、感知位置延遲，因此 提高了運動畫面的質(zhì)量。在雙速操作的顯示設(shè)備本身中需要改變。然而，根 據(jù)本發(fā)明，無需在顯示設(shè)備中進(jìn)行任何改變，因此也不會導(dǎo)致顯示設(shè)備成本 的增加。進(jìn)一步，除了在利用過驅(qū)動技術(shù)不能改善的半調(diào)區(qū)域外，運動模糊 在其它區(qū)域的色調(diào)變化得到充分的限制。特別地，在利用具有慢響應(yīng)速度顯 示元件的顯示設(shè)備中，由于色調(diào)變化導(dǎo)致的響應(yīng)時間的差異更大，導(dǎo)致運動 模糊的限制效果明顯。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，在處理外部輸入圖像數(shù)據(jù)并將其輸出到手持式顯 示設(shè)備的圖像處理設(shè)備、包括該處理設(shè)備的圖像顯示系統(tǒng)、圖像處理方法和 為此目的的程序中，有可能限制成本增加、降低眼睛跟蹤積分效應(yīng)、改善所 有色調(diào)變化中的圖像顯示的響應(yīng)特性以及限制運動模糊。


圖1是示出當(dāng)脈沖信號輸入到普通VA模式液晶時，液晶響應(yīng)波形的例 子的說明圖2是用于說明手持式顯示設(shè)備中的眼睛跟蹤積分效應(yīng)與運動模糊之間 關(guān)系的例子的說明圖3是用于說明手持式顯示設(shè)備中的眼睛跟蹤積分效應(yīng)與運動模糊之間 關(guān)系的例子的說明圖4是用于說明手持式顯示設(shè)備中的眼睛跟蹤積分效應(yīng)與運動模糊之間 關(guān)系的例子的說明圖5是用于說明手持式顯示設(shè)備中的眼睛跟蹤積分效應(yīng)與運動模糊之間 關(guān)系的例子的說明圖6是示意性示出在根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備中的圖像處理方法的例 子的說明圖7A是示出當(dāng)階躍波形輸入到手持式顯示設(shè)備時的操作波形的例子的 說明圖7B是示出當(dāng)階躍波形輸入到手持式顯示設(shè)備時的操作波形的例子的 說明圖7C是示出當(dāng)階躍波形輸入到手持式顯示設(shè)備時的操作波形的例子的說明圖7D是示出當(dāng)階躍波形輸入到手持式顯示設(shè)備時的操作波形的例子的 說明圖8A是示出輸入到根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的輸入信號的例子的說 明圖8B是示出從根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備輸出的輸出信號的例子的說 明圖8C是示出從根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備輸出的輸出信號的例子的說 明圖9是示出基于從根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備輸出的輸出信號，在已經(jīng) 看到手持式顯示設(shè)備顯示圖像的用戶的視網(wǎng)膜上積聚的光的強(qiáng)度在空間方向 上的變化的說明圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像處理設(shè)備的功能配置的方框圖； 圖11是示出根據(jù)該實施例的顯示設(shè)備的功能配置的方框圖； 圖12是示出根據(jù)該實施例的補(bǔ)償處理單元的功能配置的方框圖； 圖13是用于說明根據(jù)該實施例的高頻檢測單元的功能的說明圖； 圖14是示出依照根據(jù)該實施例的濾波器設(shè)定單元設(shè)定濾波器特性的例 子的說明圖15是示出依照根據(jù)該實施例的濾波器設(shè)定單元設(shè)定濾波器特性的例 子的說明圖16是示出根據(jù)該實施例的圖像處理設(shè)備的硬件配置的方框圖17是示出根據(jù)該實施例的圖像處理方法的處理流程的流程圖；以及
圖18是示出根據(jù)該實施例的補(bǔ)償方法的詳細(xì)例子的流程圖。
具體實施例
在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。需要注意的是， 在本說明書和附圖中，實質(zhì)上具有相同功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件用相同的參考 符號表示，并且省略了對這些結(jié)構(gòu)元件的重復(fù)說明。運動模糊的改善
在說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例之前，本發(fā)明人首先說明為什么本發(fā)明人已 經(jīng)獲得了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備作為在手持式顯示設(shè)備(如液晶顯示設(shè)
10備等)中用于運動模糊的改進(jìn)設(shè)備。
如上所述，在手持式顯示設(shè)備中，運動對象可以導(dǎo)致運動模糊，如前緣 模糊、后緣拖尾以及感知位置延遲。在相關(guān)技術(shù)中，上述的原因被認(rèn)為是顯 示設(shè)備(如液晶等)的響應(yīng)時間的延遲的結(jié)果。因此，已經(jīng)利用過驅(qū)動技術(shù) 作為改善手持式顯示設(shè)備中的運動模糊的設(shè)備。這種過驅(qū)動技術(shù)允許加速顯 示元件(如液晶等)的響應(yīng)時間。
顯示元件(如液晶)的響應(yīng)時間的延遲不是手持式顯示設(shè)備中出現(xiàn)運動 模糊的唯一原因。延遲的另一個主要原因是眼睛跟蹤積分效應(yīng)，其是當(dāng)跟蹤 運動畫面時在人的視網(wǎng)膜上表現(xiàn)的余暉特性。因此，僅考慮顯示元件(如液 晶等)的響應(yīng)時間的延遲，僅利用普通的過驅(qū)動技術(shù)還不能充分地限制手持 式顯示設(shè)備中的運動模糊。
根據(jù)本申請人之前申請的專利文獻(xiàn)1中公開的圖像處理設(shè)備，當(dāng)利用過 驅(qū)動技術(shù)時，在不但考慮液晶的響應(yīng)時間而且考慮眼睛跟蹤積分效應(yīng)的情況 下，可以充分地限制手持式顯示設(shè)備中的運動模糊。
然而，在半調(diào)區(qū)域的色調(diào)變化中，過驅(qū)動技術(shù)可以實現(xiàn)加速顯示元件的 響應(yīng)時間的效果。然而，利用該技術(shù)，當(dāng)用于白顯示或黑顯示的目標(biāo)電壓接 近可施加的電壓范圍的限度時，可能無法施加足夠高的電壓到顯示元件。因 此，難以充分地實現(xiàn)加速顯示元件的響應(yīng)時間的效果。
在利用VA模式驅(qū)動技術(shù)的液晶顯示設(shè)備中，當(dāng)從水平"0"(例如，黑)
開始上升時，需要花費很多時間進(jìn)行分子排列的改變。因此，僅利用過驅(qū)動 技術(shù)響應(yīng)時間可能不會落入一幀之內(nèi)。
現(xiàn)在將參考圖1，通過示例的方式說明在脈沖信號輸入到普通VA模式液 晶的情況下液晶的響應(yīng)特性。圖1是示出當(dāng)脈沖信號輸入到普通VA模式液 晶時，液晶響應(yīng)波形的例子的說明圖。在圖1中，縱軸表示液晶的色調(diào)，而 橫軸表示時間。進(jìn)一步，在圖1中，實線表示在向普通VA模式液晶輸入波 形脈沖信號p時產(chǎn)生的液晶的響應(yīng)波形L,其中P由一幀時段內(nèi)的虛線表示。
如圖1所示，在VA模式液晶中，響應(yīng)特性在上升和下降之間不同。在 上升時，液晶沿著VT曲線響應(yīng)，由此引起從信號輸入直到響應(yīng)該信號的延 遲時間。另一方面，在下降時，液晶不沿著VT曲線響應(yīng)，因此沒有引起很 多的延遲時間。特別地，如由圖1中虛線的圓包圍的區(qū)域U所示，很明顯在 從低色調(diào)(例如，水平0)開始的上升中，響應(yīng)時間出現(xiàn)了長的延遲。也明顯的是，在上升過程中，在輸入信號時的色調(diào)差異之間，響應(yīng)時間也出現(xiàn)很 大不同。
本發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)一步研究了手持式顯示設(shè)備中眼睛跟蹤積分效應(yīng)與運動 模糊之間的關(guān)系。他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于色調(diào)之間響應(yīng)時間的差異，通過根據(jù)顯 示元件(如液晶)的響應(yīng)時間控制驅(qū)動電壓的施加可以有效地抑制手持式顯 示設(shè)備中的運動模糊。結(jié)果，他們已經(jīng)完成本發(fā)明。眼睛跟蹤積分效應(yīng)
現(xiàn)在將參考圖2至圖5說明本發(fā)明人研究的眼睛跟蹤積分效應(yīng)與手持式 顯示設(shè)備中的運動模糊之間的關(guān)系。圖2至圖5是每個用于說明手持式顯示 設(shè)備中，眼睛跟蹤積分效應(yīng)與運動模糊之間關(guān)系的例子的說明圖。
在下面的說明中，將通過示例的方式將液晶顯示設(shè)備描述為手持式顯示 設(shè)備。 一幀或一場(為方便說明，下文中筒單地稱為"幀")中包括的多個像 素中的預(yù)定一個與液晶顯示設(shè)備的顯示屏幕中包括的每個顯示元件(本實施 例中為液晶)相對應(yīng)。
假定要被處理的圖像具有純色背景，并且該逐步改變的圖像以恒定速度 運動。在這種假設(shè)下，如果跟蹤眼睛跟蹤積分，則該跟蹤的亮度是周期函數(shù)。 因此，眼睛跟蹤積分僅對應(yīng)于一幀。為了計算方便，在該實施例中，圖像的 邊緣(邊緣部分)的亮度變化是垂直的。
手持式顯示設(shè)備中運動模糊的改善是否已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)質(zhì)量，可以根據(jù)能 否獲得和在作為60 Hz驅(qū)動系統(tǒng)的雙速操作的結(jié)果、以120 Hz驅(qū)動的LCD 中的眼睛跟蹤積分效應(yīng)相同或更好的效果來確定。目標(biāo)質(zhì)量的確定事項包括 眼睛跟蹤積分中感知邊界(前緣和后緣)的陡度；以及在獲得的亮度的半值 (最大亮度的一半值)點的延遲。
圖2至圖5示出了一個情形的例子，其中在液晶顯示設(shè)備的顯示屏幕上， 逐步變化的圖像從左到右，每幀移動4個像素。圖2至圖5的上面的圖示示 出了輸入到液晶顯示設(shè)備的輸入圖像信號的波形。圖2至圖5的中間的圖示 示出了當(dāng)基于上面的圖示的輸入圖像信號的圖像顯示在液晶顯示設(shè)備上時， 液晶的輸出水平(亮度)的時間轉(zhuǎn)換(transition)。其下面的圖示示出了當(dāng)用 戶(人)看到顯示在液晶顯示設(shè)備上的圖像時，傳入用戶眼睛的視網(wǎng)膜的光 強(qiáng)度(即，眼睛跟蹤積分效應(yīng))。
在圖2至圖5的中間圖示中，水平方向的位置代表每一幀中包括的每個
12像素的位置(在空間方向上)。在相同的圖示中，在垂直的和向下的方向上的
替代代表時間轉(zhuǎn)換。在圖2至圖5的中間圖示中， 一個液晶相應(yīng)于一個像素， 灰度色調(diào)的強(qiáng)度代表每個液晶的輸出水平，并且參考符號"0F，和"1F"識別每 一幀的數(shù)目。
進(jìn)一步，在圖2至圖5的下面的圖示中，水平方向的位置代表在中間圖 中的時間tb點處，用戶眼睛的視網(wǎng)膜的位置(在空間方向上)。在相同的圖 示中，在垂直向上的方向上的位置代表傳入用戶眼睛的視網(wǎng)膜的光強(qiáng)度。即， 區(qū)域S1、 S2、 S3和S4相應(yīng)于在用戶眼睛的視網(wǎng)膜的各位置中的光強(qiáng)度的積 分結(jié)果，并且是眼睛跟蹤積分的結(jié)果。更具體地，在圖2至圖5的中間的圖 示中，朝向右下位置的傾斜的箭頭代表用戶眼睛的運動。從每個傾斜的箭頭 通過其的位置中的液晶輸出的預(yù)定水平的光，在時間ta和時間tb之間的每一 個定時進(jìn)入用戶的視網(wǎng)膜。結(jié)果，在每一定時進(jìn)入的光順序地累積在用戶的 視網(wǎng)膜上。因此，累積的光強(qiáng)度(進(jìn)入光水平的積分值)在時間tb點處傳入。
現(xiàn)在將基于圖2至圖5的圖示說明本發(fā)明人研究的眼睛跟蹤積分效應(yīng)與 手持式顯示設(shè)備中運動^f莫糊之間的關(guān)系。
圖2示出了當(dāng)具有上面的圖示中示出的波形的輸入圖像信號(相應(yīng)于圖 示的幀1F的輸入圖像信號)在時間tb輸入到使用響應(yīng)時間是0的理想的手 持式顯示設(shè)備(例如，液晶)的顯示元件時，眼睛跟蹤積分效應(yīng)與運動模糊 之間關(guān)系。
如圖2所示，在使用理想的手持式設(shè)備的顯示設(shè)備中，分步輸入的響應(yīng) 時間是0。液晶的輸出水平瞬間達(dá)到對應(yīng)于輸入圖像信號的亮度(目標(biāo)亮度)， 由此實現(xiàn)液晶的快速響應(yīng)。然而，即使在理想的手持設(shè)備中也會出現(xiàn)眼睛跟 蹤積分效應(yīng)，因此相應(yīng)于逐步改變的輸入圖像的運動速度，導(dǎo)致四個像素的 運動模糊。
圖3示出了當(dāng)具有相應(yīng)于上面的圖示中示出的波形的輸入圖像信號(相 應(yīng)于圖示中的幀1F的輸入圖像信號)在時間tb輸入到普通液晶顯示設(shè)備 (LCD)時，眼睛跟蹤積分效應(yīng)與運動模糊之間關(guān)系。
如圖3所示，普通LCD對于分步輸入響應(yīng)速度慢，直到達(dá)到目標(biāo)亮度具 有相應(yīng)于大約一幀的響應(yīng)時間。LCD執(zhí)行手持式驅(qū)動，因此引起眼睛跟蹤積 分效應(yīng)。當(dāng)分步輸入施加到普通LCD時，眼睛跟蹤積分效應(yīng)^皮添加到基于液 晶的響應(yīng)速度的響應(yīng)時間。這造成八個像素的運動模糊，是逐步變化的輸入
13圖像的運動速度的兩倍。
圖4示出了當(dāng)具有上面的圖中示出的波形的輸入圖4象信號(相應(yīng)于圖示
中的幀IF的輸入圖像信號)在時間tb輸入到執(zhí)行雙速操作(雙倍的運動畫 面顯示頻率)的LCD時，眼睛跟蹤積分效應(yīng)與運動;f莫糊之間關(guān)系。即該LCD 是基于在一幀之內(nèi)劃分成兩個的子場中的運動矢量顯示插值圖像的LCD。
如圖4所示，在執(zhí)行雙速操作的LCD和普通LCD之間液晶的響應(yīng)速度 沒有差異。在執(zhí)行雙速操作的LCD中， 一幀劃分成兩個子場，并且插值圖像 在每個子場中顯示。因此， 一個輸入圖像信號的維持時間將被減半，由此降 低了眼晴跟蹤積分效應(yīng)。結(jié)果，總體上運動模糊降低為相應(yīng)于五個像素。如 上所述，手持式顯示設(shè)備中運動模糊的改善是否達(dá)到了目標(biāo)質(zhì)量可以根據(jù)該 運動模糊是否等于或低于執(zhí)行雙速操作的LCD中五個像素的運動模糊來確 定。
圖5示出了當(dāng)具有上面的圖中示出的波形的輸入圖4象信號(相應(yīng)于圖示 中的幀IF的輸入圖像信號)在時間tb輸入到根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備時， 并且當(dāng)這個信號顯示在手持式顯示設(shè)備上時，眼睛跟蹤積分效應(yīng)與運動模糊 之間關(guān)系的例子。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備中，響應(yīng)時間信息與亮度變化關(guān)聯(lián)存儲。 該響應(yīng)時間信息代表自向手持式顯示設(shè)備施加用于顯示具有目標(biāo)亮度的圖像 的驅(qū)動電壓、直到顯示設(shè)備顯示具有對應(yīng)于該驅(qū)動電壓的亮度的圖像的時間。 該圖像處理設(shè)備基于響應(yīng)時間信息和輸入圖像的運動矢量，在要顯示的幀(本 實施例中的IF)之前的幀(本實施例中的OF)中，即，在時間ta,為每個像 素補(bǔ)償要顯示的幀中包括的每個像素的亮度值。執(zhí)行這種補(bǔ)償以便每個像素 達(dá)到要顯示的幀(IF)中的目標(biāo)亮度。在圖5的例子中，對于在要顯示的幀
(IF)中首先顯示的像素(右側(cè)四個像素)，圖像處理設(shè)備調(diào)整要施加到相應(yīng) 于在點OF處的每個像素的液晶的電壓，并為每個像素調(diào)整液晶的輸出水平
(參見在點OF處液晶的輸出水平的樓梯狀部分)。結(jié)果，在要顯示的幀(IF) 中的每個像素達(dá)到目標(biāo)亮度。
因此，在考慮液晶的響應(yīng)時間直到要顯示的幀中包括的每個像素達(dá)到目 標(biāo)亮度的情況下，在要顯示的幀(IF)之前的幀(OF)中，最優(yōu)電壓預(yù)先施 加給相應(yīng)于每個像素的液晶(像素值被補(bǔ)償)，因此顯著地降低了眼睛跟蹤積 分效應(yīng)。結(jié)果，如圖5所示，整體上運動模糊降低到與兩個像素相應(yīng)。因此，很明顯具有比執(zhí)行雙速操作的LCD更好的運動模糊限制效果。在本發(fā)明中，
為每個像素補(bǔ)償像素值，由此實現(xiàn)類似高分辨率顯示等的高像素。進(jìn)一步，
類似VA模式液晶，由于色調(diào)變化，響應(yīng)時間的差異越大，并且運動對象的 運動速度越高(運動矢量值)，補(bǔ)償過程所實現(xiàn)的運動模糊限制效果越好。
因此，經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備處理后的圖像顯示在手持式顯示設(shè) 備上，從而獲得比執(zhí)行雙速操作的LCD更好的運動模糊限制效果。在執(zhí)行雙 速操作的LCD中，插值圖像與輸入圖像合成，因此將一幀劃分成多個子幀以 增加幀頻并降低維持時間，以便限制運動模糊。在根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè) 備中，基于運動矢量，在空間方向而不是時間方向上執(zhí)行插值，并且基于響 應(yīng)時間信息，將插值結(jié)果從空間變化轉(zhuǎn)換為時間變化，因此獲得增加偽幀頻 的效果。結(jié)果，在手持式顯示設(shè)備中，運動畫面響應(yīng)特性得以改善，并且運 動模糊得以限制。
本發(fā)明的圖像處理方法的整體概況
下面將參考圖6說明根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備中的圖像處理方法的例 子的整體概況。圖6是示意性示出在根據(jù)本發(fā)明的圖像處理中的圖像處理方 法的例子的說明圖。
如圖6所示，如果輸入圖像數(shù)據(jù)輸入到圖像處理設(shè)備100，則圖像處理 設(shè)備100比較與要顯示的輸入幀相對應(yīng)的輸入圖像數(shù)據(jù)和對應(yīng)要顯示的幀之 前一幀并被存儲在圖像處理設(shè)備100的存儲器5-1中的幀的圖像數(shù)據(jù)，以便 檢測輸入圖像的運動矢量(Sll)。所檢測的運動矢量在下一步驟(S13)中使用， 用于產(chǎn)生插值圖像。所檢測的運動矢量還在后面的補(bǔ)償過程或過驅(qū)動過程中 使用，并且如果需要可以存儲在存儲器5-1中。
圖像處理設(shè)備基于在步驟Sll檢測的運動矢量，產(chǎn)生要在要顯示的幀和 其之前一幀的幀之間插入的插值圖像(S13)。產(chǎn)生該插值圖像后，運動畫面顯 示頻率將加倍(在普通LCD中由60 Hz到120 Hz )。產(chǎn)生的插值圖像在接下 來的補(bǔ)償步驟(S15)中使用6產(chǎn)生的插值圖像可以存儲在存儲器5-1中。該插 值圖像產(chǎn)生步驟(S13)在本實施例中不是不可缺少的步驟。如接下來要描述 的，即使運動畫面顯示頻率(幀頻)沒有增加，通過執(zhí)行補(bǔ)償步驟(S15),手 持式顯示設(shè)備中也可以充分地獲得運動模糊限制效果。
圖像處理設(shè)備基于在步驟Sll中檢測的運動矢量和存儲在查詢表(LUT) 5-2中的響應(yīng)時間信息產(chǎn)生補(bǔ)償信息，用于在預(yù)定的時間段之后顯示在步驟S13中產(chǎn)生的插值圖像，以便在要顯示的幀中顯示具有目標(biāo)亮度的圖像。圖 像處理設(shè)備將該補(bǔ)償信息與輸入圖像數(shù)據(jù)合成，以便產(chǎn)生其像素值已經(jīng)補(bǔ)償
過的補(bǔ)償圖像數(shù)據(jù)(S 15)。補(bǔ)償后的產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)用于接下來的過驅(qū)動過程 (S17)。該補(bǔ)償過程步驟(S15)在要顯示幀之前的幀中執(zhí)行。如果沒有執(zhí)行步驟 S13(即，如果沒有產(chǎn)生插值圖像)，則圖像處理設(shè)備基于在步驟Sll中檢測 的運動矢量和存儲在查詢表(LUT)5-2中的響應(yīng)時間信息，在步驟S15中直接 獲得補(bǔ)償后的像素值，用于顯示在要顯示的幀中的目標(biāo)亮度的圖像而不使用 插值圖像。之后，圖像處理設(shè)備基于獲得的補(bǔ)償后的像素值產(chǎn)生補(bǔ)償后的圖 像數(shù)據(jù)。
圖像處理設(shè)備利用存儲在存儲器5-1中的輸入圖像數(shù)據(jù)和在步驟S15中 產(chǎn)生的經(jīng)補(bǔ)償?shù)膱D像數(shù)據(jù)，執(zhí)行用于補(bǔ)償后的圖像數(shù)據(jù)的過驅(qū)動過程(S 17)。 結(jié)果，可以產(chǎn)生要顯示在手持式顯示設(shè)備上的顯示圖像數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在將參考圖7A至7D說明當(dāng)階躍波形輸入到手持式顯示設(shè)備時的操作 波形。圖7A至7D的每一個都是示出當(dāng)階躍波形輸入到手持式顯示設(shè)備時的 操作波形的例子的示例圖。在圖7A至7D中，垂直方向指示幀中包括的每個 像素的亮度，而水平方向指示幀中包括的每個像素的位置(空間方向)。在圖 7A至7D中，由虛線隔開的區(qū)域稱為單元，每個單元包括多個像素(本實施 例中為四個像素)。
圖7A示出了輸入到普通LCD中的階躍信號的波形。如圖7A所示，輸 入的階躍信號在第N單元的右端具有邊緣部分。注意，該邊緣的高度是在要 顯示的幀中的目標(biāo)亮度。
圖7B示出了當(dāng)階躍信號輸入到采用過驅(qū)動系統(tǒng)的LCD時的操作波形。 如圖7B所示，根據(jù)過驅(qū)動系統(tǒng)，例如，在輸入變化首次出現(xiàn)的幀中，施加比 用于在顯示設(shè)備上顯示目標(biāo)亮度的圖像的目標(biāo)電壓大的電壓，以便加速亮度 轉(zhuǎn)換。因此，在第N單元中，亮度比目標(biāo)亮度大。然而注意，根據(jù)普通的過 驅(qū)動系統(tǒng)，不檢測在該幀中的運動目標(biāo)的運動(即，運動矢量)，并且不根據(jù) 運動矢量均勻地施加電壓。因此，總體上，第N單元具有比目標(biāo)亮度大的均 勻亮度(第N單元中包括的每個像素具有相等的亮度)。
圖7C示出了當(dāng)階躍信號輸入到采用了如專利文獻(xiàn)1中所述的、用于基于 在執(zhí)行過驅(qū)動操作時的運動矢量調(diào)整要施加的電壓的系統(tǒng)的LCD時的操作 波形。如圖7C所示，根據(jù)該系統(tǒng)，當(dāng)施加比目標(biāo)電壓大的電壓時檢測輸入圖
16像的運動矢量，并基于檢測的運動矢量調(diào)整要對每個像素施加的電壓。結(jié)果， 與普通過驅(qū)動系統(tǒng)相比，在手持式顯示設(shè)備中可以改善運動模糊限制效果。
然而，如上所述，由于施加到液晶的電壓的范圍有一定的限制，所以問 題出現(xiàn)了。例如，當(dāng)用于黑顯示或白顯示的目標(biāo)電壓接近電壓范圍的限度時 (即，在色調(diào)變化處于高色調(diào)范圍或低色調(diào)范圍的情形)，不能施加用于加速 液晶響應(yīng)速度的足夠高的電壓，并且不能充分地獲得運動模糊限制效果?？?br> 慮這種情況，根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行圖6中步驟S15所描述的補(bǔ)償過程。
圖7D示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法，當(dāng)階躍信號輸入到圖像處理 設(shè)備時的操作波形的例子。如圖7D所示，才艮據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，基于響應(yīng)時 間信息和輸入圖像的運動矢量，組成要顯示的幀的每個像素的亮度值在要顯 示的幀之前一幀的幀中被補(bǔ)償。執(zhí)行這種補(bǔ)償以便在要顯示的幀中的每個像 素中達(dá)到目標(biāo)亮度。結(jié)果，在階躍信號的邊緣部分亮度沒有突然從高的值向 低的值垂直下降，而可以獲得這樣的操作波形，即亮度根據(jù)液晶的響應(yīng)速度 以階梯式的方式逐步降低。除了本發(fā)明的圖像處理方法，圖7D示出了當(dāng)考 慮運動矢量采用過驅(qū)動系統(tǒng)時的操作波形。然而，在本發(fā)明中，可以僅在需 要時采用過驅(qū)動系統(tǒng)，而不是必須采用。
接下來，觀在將參考圖8A到8C和圖9，在指出輸入到圖像處理設(shè)備的 輸入信號的波形和從圖像處理設(shè)備輸出的波形的同時，說明根據(jù)本發(fā)明的圖 像處理設(shè)備的補(bǔ)償過程的操作。圖8A是示出輸入到根據(jù)本發(fā)明的圖像處理 設(shè)備的輸入信號的例子的說明圖。圖8B和圖8C的每一個都是示出從根據(jù)本 發(fā)明的圖像處理設(shè)備輸出的輸出信號的例子的說明圖。圖9是示出基于從根 據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備輸出的輸出信號，在看到手持式顯示設(shè)備顯示圖像 的用戶的視網(wǎng)膜上積聚的光強(qiáng)度在空間方向的變化的說明圖。
在圖8A到8C中，水平方向的位置示出了組成該幀的每個像素的位置(在 空間方向上)，而在垂直方向的位置示出了從顯示設(shè)備輸出的亮度水平。在圖 8A到8C中，由虛線隔開的區(qū)域表示組成幀的像素。在接下來的說明中，假 設(shè)輸入到圖像處理設(shè)備的輸入信號具有階躍波形，并且基于該階躍波形信號 的輸入圖像具有4點/v(4 dot/v)的運動矢量。
具有圖8A中所示的邊緣部分的階躍波形信號輸入到圖像處理設(shè)備。如 上所述，該階躍信號以4點/v的速度在圖示中從左向右運動。在該階躍信號 輸入之前，顯示設(shè)備上出現(xiàn)的是黑顯示，并且輸入該階躍信號之后，該顯示轉(zhuǎn)換為白顯示。
如圖8B所示，在根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備中，響應(yīng)該輸入階躍信號，根據(jù)液晶的響應(yīng)特性，例如，預(yù)先施加電壓到上升部分，以便亮度水平逐步降低，特別為了獲得手持設(shè)備(液晶等)的平滑上升(補(bǔ)償過程)。該過程在從黑顯示上升時尤其重要。這時，基于運動矢量值確定預(yù)先施加的電壓的范
圍。在本實施例中，例如，相應(yīng)于運動矢量值(4點/v),預(yù)先在4點的^f象素范圍內(nèi)施加電壓。當(dāng)預(yù)先施加電壓時，可以為每個像素設(shè)置要施加的電壓值。例如，如圖8B所示，可以施加電壓使得亮度水平以階梯式的方式逐漸降低，或者可以施加電壓使得亮度水平以直線而不是以階梯式的方式逐漸降低。為了實現(xiàn)平滑升高，優(yōu)選的是亮度水平以直線方式降低。
明的圖像處理設(shè)備中的圖像數(shù)據(jù)時的操作波形。在這種情況中，如圖8C所示，在應(yīng)用了過驅(qū)動技術(shù)時，輸出了錐形信號。由于利用過驅(qū)動技術(shù)施加了比目標(biāo)電壓大的電壓，所以該電壓將比預(yù)先施加的用于補(bǔ)償過程的電壓值大。這樣，亮度水平整體地比圖8B的情形大(在只有本發(fā)明的補(bǔ)償過程的情形)。
通過執(zhí)行如參考圖8A至8C所述的用于顯示圖像的操作，用戶的視網(wǎng)膜上積聚的光強(qiáng)度在空間方向上的變化如圖9中所示。即，當(dāng)既不執(zhí)行過驅(qū)動技術(shù)也不執(zhí)行本發(fā)明的補(bǔ)償過程時，用戶的視網(wǎng)膜上積聚的光的亮度水平?jīng)]有達(dá)到輸入階3夭信號的亮度水平，如彎曲鏈雙虛線所示。因此，在顯示中出現(xiàn)長的延遲，并且手持式顯示設(shè)備中出現(xiàn)運動模糊。當(dāng)僅執(zhí)行過驅(qū)動技術(shù)時，如彎曲的虛線所示，輸入階躍信號的亮度水平和用戶的視網(wǎng)膜上積聚的光的亮度水平之間會存在一些差異。雖然顯示中的延遲少了一些，但延遲仍然發(fā)生了 ，因此沒有充分地獲得運動模糊限制效果。當(dāng)同時執(zhí)行過驅(qū)動技術(shù)和本發(fā)明的補(bǔ)償過程時，如彎曲實線所示，用戶的視網(wǎng)膜上積聚的光的亮度水平達(dá)到了輸入階躍信號的亮度水平。亮度水平的變化逐漸地而不是急劇地減小。結(jié)果，可以充分地限制眼睛跟蹤積分效應(yīng)，并且手持式顯示設(shè)備中可以順利地實現(xiàn)運動模糊限制效果。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像顯示系統(tǒng)的配置
現(xiàn)在，將具體地說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖像顯示系統(tǒng)10的功能配置，作為用于實現(xiàn)上述功能的系統(tǒng)。圖IO是示出組成根據(jù)本實施例的圖像顯示系統(tǒng)10的圖像處理設(shè)備100的功能配置的方框圖。圖11是示出包括在根據(jù)本實施例的圖像顯示系統(tǒng)10中的顯示設(shè)備200的功能配置的方框圖。
如圖10和11所示，根據(jù)本實施例的圖像顯示系統(tǒng)10包括圖像處理設(shè)備100和手持式顯示設(shè)備200。圖像處理設(shè)備100處理外部輸入圖像數(shù)據(jù)以便輸出要顯示的圖像數(shù)據(jù)。顯示設(shè)備200基于從圖像處理設(shè)備100輸入的用于顯示的輸入圖像數(shù)據(jù)實際地顯示圖像。這里，"系統(tǒng)"表示包括多個邏輯集合設(shè)備(功能)的項目，而不表示多個設(shè)備(功能)的每一個是否包括在相同的外殼中。因此，例如，像TV接收器，組成圖像顯示系統(tǒng)IO的圖像處理設(shè)備100和顯示設(shè)備200可以并入一起以便作為一個單元處理，或者顯示設(shè)備200可以作為單個外殼處理?，F(xiàn)在將詳細(xì)說明組成這種圖像顯示系統(tǒng)10的圖像處理設(shè)備100和顯示設(shè)備200中的每一個的功能配置。圖像處理設(shè)備100的配置
如圖IO所示，根據(jù)本實施例的圖像處理設(shè)備100包括輸入圖像數(shù)據(jù)存儲單元IIO、運動矢量檢測單元120、響應(yīng)時間信息存儲單元130、補(bǔ)償處理單元140以及輸出單元160。
輸入圖像數(shù)據(jù)存儲單元110與多個連續(xù)幀的每一個相關(guān)聯(lián)地存儲從外部輸入到圖像處理設(shè)備100的輸入圖像數(shù)據(jù)。更具體地，例如，當(dāng)用于在要顯示的幀中顯示圖像的輸入圖像數(shù)據(jù)輸入到圖像處理設(shè)備100時，該數(shù)據(jù)存儲在輸入圖像數(shù)據(jù)存儲單元110中。當(dāng)用于在下一要顯示的幀中顯示圖像的輸入圖像數(shù)據(jù)輸入到圖像處理設(shè)備100時，其之前幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)繼續(xù)被存儲，并且該數(shù)據(jù)用于由運動矢量檢測單元120檢測運動矢量。例如，輸入圖像數(shù)據(jù)存儲單元110中存儲的輸入圖像數(shù)據(jù)可以按照需要從在他們其余的之前暫時存儲的數(shù)據(jù)中被順序地刪除。
當(dāng)輸入在要顯示的幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)時，運動矢量檢測單元120例如從輸入圖像數(shù)據(jù)存儲單元110中提取在要顯示的幀之前一幀的幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)。運動矢量檢測單元120比較要顯示的幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)和其之前一幀的幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)，觀察在顯示的圖像中運動的對象，并基于該對象的運動方向和其距離，檢測要顯示的幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量。像本實施例，運動矢量檢測單元120可以是圖像處理設(shè)備100的一個組成元件，或者可以是圖像處理設(shè)備100的外部單元的一個組成元件，如MPEG解碼器、IP轉(zhuǎn)換器等。在后面這種情形中，輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量由圖像處理設(shè)備100的外部單元單獨地檢測，并且輸入到圖4象處理i殳備100中。響應(yīng)時間信息存儲單元130與顯示設(shè)備200的色調(diào)變化值相關(guān)聯(lián)地存儲時間，該時間自驅(qū)動電壓施加到顯示設(shè)備200起直到顯示設(shè)備200顯示具有相應(yīng)于該驅(qū)動電壓的色調(diào)的圖像為止(即，響應(yīng)時間信息代表手持式顯示設(shè)備的響應(yīng)時間)。響應(yīng)時間信息可以以色調(diào)變化值與顯示元件的響應(yīng)時間相互關(guān)聯(lián)存儲的方式，以例如查詢表(LUT)的形式存儲在響應(yīng)時間信息存儲單元130中。根據(jù)在響應(yīng)時間信息存儲單元130中存儲響應(yīng)時間信息的另一給定形式，預(yù)先獲得了指示色調(diào)變化值與顯示元件的響應(yīng)時間之間關(guān)系的函數(shù)，并且該函數(shù)存儲在響應(yīng)時間信息存儲單元130中。在這種情況下，將要顯示的幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)與在要顯示的幀之前一幀的幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以獲得每個像素的色調(diào)變化值。利用存儲在響應(yīng)時間信息存儲單元130中的函數(shù)，將獲得的色調(diào)變化轉(zhuǎn)換成響應(yīng)時間信息。這樣的功能可以通過硬件如RAM、 ROM等實現(xiàn)。
補(bǔ)償處理單元140基于從輸入數(shù)據(jù)存儲單元110中提取的輸入圖像數(shù)據(jù)、由運動矢量4會測單元120 ^企測的運動矢量以及從響應(yīng)時間信息存儲單元130中提取的響應(yīng)時間信息，為一幀中包括的每個像素補(bǔ)償輸入圖像數(shù)據(jù)的像素值，該幀是要顯示的幀之前的一幀。作為這種補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果，產(chǎn)生了要顯示的圖像數(shù)據(jù)，并且該產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)輸出到輸出單元160中。
補(bǔ)償處理單元140可以包括插值圖像產(chǎn)生單元(未圖示)、顯示定時信息產(chǎn)生單元(未圖示)以及圖像合成單元(未圖示)。插值圖像產(chǎn)生單元基于輸入圖像數(shù)據(jù)和運動矢量產(chǎn)生要在輸入的各幀之間插入的插值圖像。顯示定時信息產(chǎn)生單元基于響應(yīng)時間信息，產(chǎn)生表示在預(yù)定的時間段之后顯示插值圖像的定時的顯示定時信息。圖像合成單元將產(chǎn)生的顯示信息與輸入圖像數(shù)據(jù)合成。在該配置中，插值圖像產(chǎn)生單元基于運動矢量，在空間方向而不是時間方向上產(chǎn)生插值圖像。顯示定時信息產(chǎn)生單元基于根據(jù)顯示色調(diào)變化的顯示元件的響應(yīng)時間之間的差異，可以將插值圖像轉(zhuǎn)換成顯示定時信息，從而從空間方向轉(zhuǎn)換到時間方向。因此，通過將顯示定時信息與輸入圖像數(shù)據(jù)合成，利用可以基于運動矢量容易產(chǎn)生的空間方向的插值圖像，可以獲得與在插值圖像在時間方向產(chǎn)生的情況下相同的效果(即，提高偽幀率的效果)。
像上述配置，像素值可以利用空間濾波器(如移動平均濾波器等)，不產(chǎn)生插值圖像，直接補(bǔ)償。后者配置的功能配置將在下面說明。
輸出單元160接收從補(bǔ)償處理單元140輸入的顯示圖像數(shù)據(jù)，并將該輸入圖像數(shù)據(jù)輸出到顯示設(shè)備200。補(bǔ)償處理單元140的配置
將參考圖12更詳細(xì)地說明上述補(bǔ)償處理單元140的功能配置。圖12是示出根據(jù)該實施例的補(bǔ)償處理單元140的功能配置的方框圖。
如圖12所示，補(bǔ)償處理單元140包括補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141、最大/最小值4企測單元142、邊緣檢測單元143、高頻4企測單元144、外部替換單元145、濾波器設(shè)定單元146、濾波器處理單元147、增益調(diào)整單元148、選擇單元149以及合成單元150。
補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141基于從運動矢量檢測單元120輸入的運動矢量，設(shè)定用于補(bǔ)償輸入圖像數(shù)據(jù)中像素值的補(bǔ)償范圍。特別地，補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141檢測輸入圖像數(shù)據(jù)中存在運動的區(qū)域(相應(yīng)于運動對象的部分)，并將運動區(qū)域中的像素設(shè)定為補(bǔ)償范圍。該單元將關(guān)于設(shè)定補(bǔ)償范圍的信息和關(guān)于輸入運動矢量的信息傳送至最大/最小值檢測單元142、邊緣檢測單元143、高頻檢測單元144和濾波器設(shè)定單元146。
最大/最小值檢測單元142基于從補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141傳送的關(guān)于補(bǔ)償范圍的信息，在補(bǔ)償范圍內(nèi)檢測輸入圖像數(shù)據(jù)(輸入信號)的最大和最小值。關(guān)于所檢測的輸入信號的最大和最小值的信息傳送至邊緣檢測單元143和外部替換單元145。
邊緣檢測單元143基于從補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141傳送的關(guān)于補(bǔ)償范圍的信息、關(guān)于輸入運動矢量的信息和從最大/最小值檢測單元142傳送的關(guān)于輸入信號的最大/最小值信息，檢測輸入圖像數(shù)據(jù)(輸入信號)中的(各)邊緣部分。該邊緣檢測單元143不僅檢測邊緣的位置(邊緣部分)，而且還檢測邊緣部分的邊緣方向(變化方向是從低色調(diào)向高色調(diào)，還是變化方向從高色調(diào)向低色調(diào))。在這種邊緣方向的檢測之上，可以確定顯示元件的響應(yīng)是否在上升或下降。關(guān)于檢測的邊緣部分和邊緣方向的信息傳送至選擇單元149。
高頻檢測單元144基于從補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141傳送的關(guān)于補(bǔ)償范圍的信息，檢測補(bǔ)償范圍內(nèi)具有輸入圖像數(shù)據(jù)的空間頻率的高頻信號。在這種情況下，高頻表示在比補(bǔ)償范圍窄的范圍中具有半個波長(1/2波長)的信號，如圖13所示。即，該單元檢測其波長比補(bǔ)償范圍的兩倍短的高頻信號作為高頻信號。這是因為，在高頻信號的情況下，上升區(qū)域和下降區(qū)域都存在于補(bǔ)償范圍內(nèi)，因此干擾適當(dāng)過程的性能。檢測的高頻信號輸出至增益調(diào)整單元148,并用于在濾波器處理單元147執(zhí)行的過程之后的增益調(diào)整。
外部替換單元145基于從最大/最小值檢測單元142傳送的關(guān)于輸入信號的最大/最小值信息，利用其最大和最小值執(zhí)行輸入圖像數(shù)據(jù)(輸入信號)的外部替換。替換后的輸入圖像數(shù)據(jù)(輸入信號)傳送至濾波器處理單元147。濾波器設(shè)定單元146以顯示基于輸入圖像數(shù)據(jù)設(shè)置的色調(diào)的圖像的方式，設(shè)定用于補(bǔ)償輸入圖像數(shù)據(jù)中的像素值的空間濾波器的(各)特性?；谳斎雸D像數(shù)據(jù)、關(guān)于從補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141傳送的補(bǔ)償范圍和運動矢量的信息、以及從響應(yīng)時間信息存儲單元130提取的響應(yīng)時間信息，當(dāng)顯示設(shè)備200顯示要顯示的幀時，完成該設(shè)置。濾波器特性僅適用于補(bǔ)償范圍內(nèi)的像素。本實施例的空間濾波器可以是移動平均濾波器，例如低通濾波器(LPF)等。根據(jù)本實施例的濾波器特性包括，例如，用該濾波器濾波的區(qū)域、濾波器的抽頭的數(shù)量。這些濾波器特性可以通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置濾波器矩陣的濾波器系數(shù)實現(xiàn)。關(guān)于這種設(shè)置濾波器特性的信息傳送至濾波器處理單元147。
現(xiàn)在將參考圖14和圖15說明設(shè)置濾波器特性的例子。圖14和圖15的每個都是示出依照根據(jù)該實施例的濾波器設(shè)定單元146設(shè)定濾波器特性的例子的說明圖。
圖14示出了在顯示元件(液晶等)的上升和下降之間設(shè)置不同濾波器特性的例子。在該例子中，濾波器僅用于邊緣的上升區(qū)域。圖14從左至右，示出了作為輸入信號的階躍信號的四種類型的例子。各信號具有相互不同的最大值(最大亮度)、最小值(最小亮度)、以及邊緣高度(最大值和最小值之間的差值)。在圖14中，那些值"255"和"0"表示每個像素的亮度值。
如圖14所示，雖然根據(jù)色調(diào)變化(亮度值的最大和最小值之間的差異)為像素給出不同的像素值的補(bǔ)償值，濾波器可以僅用于邊緣的上升區(qū)域。具體地，例如，雖然圖14中沒有示出，但濾波器設(shè)定單元146獲得關(guān)于由邊緣檢測單元143檢測的邊緣方向的信息，并基于邊緣部分中色調(diào)變化的方向確定其是在上升區(qū)域還是在下降區(qū)域。該設(shè)定單元僅當(dāng)確定其在上升區(qū)域時可以設(shè)置可用的濾波器特性。
圖15示出了依照根據(jù)輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量值，設(shè)置空間濾波器的抽頭數(shù)量的例子。在該例子中，濾波器的抽頭的數(shù)量與運動矢量值成比例變化。在圖15中，假定四種類型的階躍信號按照不同的運動值(運動矢量值)從左至右運動，作為輸入信號。在圖中從左至右，假定階躍信號是靜止圖像(運動值0點/v);運動值2點/v;運動值4點/v;和運動值6點/v。圖15中的值"255"和"0"表示每個像素的亮度值。
在圖15的例子中，濾波器設(shè)定單元146設(shè)置濾波器特性，其包括抽頭數(shù)量(例如，如果運動值是2點/v,則抽頭的數(shù)量是"2"),其等于輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量值(像素的數(shù)量)。因此，輸入圖像信號的運動矢量越大(運動速度越高)，濾波器抽頭的數(shù)量越大。從而，輸入圖像信號的運動矢量越大(運動速度越高)，可以執(zhí)行的像素值的補(bǔ)償過程越精確。因此，根據(jù)本實施例的圖像處理設(shè)備100,輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量值越大，可以越有效地限制手持式顯示設(shè)備200中的運動模糊。
濾波器處理單元147利用具有由濾波器設(shè)定單元146設(shè)置的濾波器特性的濾波器，在要被顯示設(shè)備200顯示的幀之前一幀的幀中，對從外部替換單元145傳送的外部替換后的輸入圖像數(shù)據(jù)濾波。通過這樣做，補(bǔ)償了補(bǔ)償范圍內(nèi)的像素的像素值。其像素值被補(bǔ)償?shù)妮斎雸D像數(shù)據(jù)傳送至增益調(diào)整單元148。雖然本實施例的濾波器處理單元147對外部替換之后的輸入圖像數(shù)據(jù)濾波，但該單元不是必須對外部替換后的輸入圖像數(shù)據(jù)濾波，而是可以對輸入圖像數(shù)據(jù)本身濾波。
為了避免在高頻時的錯誤，增益調(diào)整單元148基于從高頻檢測單元144傳送的高頻段信號，對從濾波器處理單元147傳送經(jīng)補(bǔ)償后的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行增益調(diào)整。經(jīng)過增益調(diào)整后的輸入圖像數(shù)據(jù)傳送至選擇單元149。
作為邊緣檢測單元143的檢測結(jié)果，選擇單元149接收輸入，包括從邊緣檢測單元143傳送的關(guān)于邊緣部分和邊緣方向的信息；其像素值經(jīng)過補(bǔ)償并且是從濾波器處理單元147傳送的輸入圖〗象數(shù)據(jù)；以及其^(象素值沒有經(jīng)過補(bǔ)償并且是從輸入數(shù)據(jù)存儲單元110提取的輸入圖像數(shù)據(jù)。該選擇單元149根據(jù)輸入的關(guān)于邊緣部分和邊緣方向的信息，選擇其像素值經(jīng)濾波器處理單元147補(bǔ)償過的輸入圖像數(shù)據(jù)和其像素值沒有經(jīng)濾波器處理單元147補(bǔ)償過的輸入圖像數(shù)據(jù)的任意一個。進(jìn)一步，當(dāng)選擇單元149選擇其像素值已經(jīng)經(jīng)過補(bǔ)償(也就是，執(zhí)行濾波)的輸入圖像數(shù)據(jù)時，該單元向合成單元150輸出輸入圖像數(shù)據(jù)。更特別地，例如，當(dāng)基于邊緣方向確定邊緣部分處于從低色調(diào)向高色調(diào)的上升區(qū)域時，選擇單元149選擇其像素值經(jīng)過補(bǔ)償?shù)妮斎雸D像數(shù)據(jù)；當(dāng)基于邊緣方向，確定邊緣部分處于從高色調(diào)向低色調(diào)的的下降區(qū)域時，選擇單元149選擇其像素值沒有經(jīng)過補(bǔ)償?shù)妮斎雸D像數(shù)據(jù)。通過執(zhí)行該過程，僅上升區(qū)域可以被濾波，如圖14所示。
在該實施例中，選擇單元149在濾波器處理單元147后級提供。選擇單 元149接收包括已經(jīng)由濾波器處理單元147濾波后的輸入圖像數(shù)據(jù)和外部輸 入圖像數(shù)據(jù)本身的輸入。選擇單元149使用用于選擇經(jīng)濾波器處理后的輸入 圖像數(shù)據(jù)和外部圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。然而，系統(tǒng)不限于此。例如，在濾波器處 理單元147執(zhí)行濾波過程之前，選擇單元149確定是否預(yù)先執(zhí)行濾波過程。 僅當(dāng)選擇單元149確定執(zhí)行濾波過程時(例如，當(dāng)確定邊緣部分處于上升區(qū) 域時)，可以執(zhí)行濾波過程。
當(dāng)經(jīng)濾波處理后的輸入圖像數(shù)據(jù)從選擇單元149輸入時，合成單元150 將外部輸入圖像數(shù)據(jù)本身(沒有經(jīng)濾波處理的數(shù)據(jù))與經(jīng)濾波處理后的輸入 圖像信號合成，并將該數(shù)據(jù)輸出至輸出單元160。當(dāng)經(jīng)濾波處理后的輸入圖 像數(shù)據(jù)沒有從選擇單元149輸入時，合成單元150將沒有經(jīng)過濾波處理的外 部輸入圖^象數(shù)據(jù)本身輸出至輸出單元160。
顯示設(shè)備200的配置
圖像處理設(shè)備100的功能配置已經(jīng)在上面詳細(xì)說明?，F(xiàn)在將參考圖11說 明顯示設(shè)備200的配置。如圖ll所示，顯示設(shè)備200是手持式顯示設(shè)備，并 且包括圖像顯示單元210、源極驅(qū)動器220、柵極驅(qū)動器230以及顯示控制單 元240。
圖像顯示單元210相應(yīng)于從圖像處理設(shè)備100輸入的顯示圖像數(shù)據(jù)顯示 圖像。圖像顯示單元210是例如以mxn矩陣排列的點矩陣型顯示器。圖像 顯示單元210的具體例子是利用a-Si(無定形硅)TFT的有源矩陣型OLED(有 機(jī)發(fā)光二極管)顯示器、LCD等等。
源極驅(qū)動器220和柵極驅(qū)動器230是用于驅(qū)動以m x n矩陣排列的圖像 顯示單元210的驅(qū)動單元。源極驅(qū)動器220給數(shù)據(jù)線221提供數(shù)據(jù)信號，而 柵極驅(qū)動器230給掃描線231提供選擇信號(地址信號)。
顯示控制單元240基于從圖像處理設(shè)備100輸入的顯示圖像數(shù)據(jù)，控制 圖像顯示單元210的驅(qū)動(源極驅(qū)動器220和柵極驅(qū)動器230的驅(qū)動)。更具 體地，顯示控制單元240基于從圖像處理設(shè)備100獲得的顯示圖像數(shù)據(jù)(視 頻信號)，以適當(dāng)?shù)亩〞r輸出要提供到每個驅(qū)動器(源極驅(qū)動器220和柵極驅(qū) 動器230)的控制信號。
已經(jīng)說明了根據(jù)本實施例的圖像處理設(shè)備100和識別信息讀取器的功能
24的例子。上述組成元件的每一個可以利用廣泛使用的部件或電路形成，或者 可以用專用于其組成元件的硬件形成。組成元件的每個功能可以由CPU等執(zhí) 行。這樣，可應(yīng)用配置可以根據(jù)實施本實施例時的技術(shù)水平適當(dāng)?shù)馗淖儭?br> 圖像處理設(shè)備100的硬件配置
現(xiàn)在將參考圖16說明根據(jù)本實施例的圖像處理設(shè)備100的硬件配置。圖 16是示出根據(jù)該實施例的圖像處理設(shè)備的硬件配置的方框圖。
圖像處理設(shè)備100主要包括CPU (中央處理單元)901、 ROM (只讀存 儲器)903、 RAM (隨機(jī)存取存儲器)905、主機(jī)總線907、橋接器909、外 部總線911、接口 913、輸入設(shè)備915、輸出i殳備917、存儲設(shè)備919、驅(qū)動 器921、連接端口 923以及通信設(shè)備925。
CPU901作為計算設(shè)備和控制設(shè)備，并根據(jù)ROM903、 RAM 905、存儲 設(shè)備919或可移除存儲介質(zhì)927中存儲的各種程序，完全或部分地控制圖像 處理設(shè)備100的操作。ROM 903存儲CPU 901使用的程序或計算參數(shù)。RAM 905暫存用于CPU 901的執(zhí)行的程序以及在執(zhí)行期間適當(dāng)?shù)馗淖兊膮?shù)。這 些都通過包括外部總線(如CPU總線等)的主機(jī)總線907彼此連接。
主機(jī)總線907通過橋接器909連接到外部總線911，如PCI (周邊元件互 連/接口 )總線。
輸入設(shè)備915是可操作的單元，如鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸面板、按鈕、開關(guān) 或控制桿，并且由用戶操作。輸入設(shè)備915可以是利用紅外線或任何其他電 波的遙控單元(所謂的遙控)，或者可以是外部連接單元929,如相應(yīng)于圖像 處理設(shè)備100的操作的蜂窩電話、PDA等。進(jìn)一步，輸入設(shè)備915基于由用 戶利用上述操作單元輸入的信息產(chǎn)生例如輸入信號，并且包括用于向CPU 901輸出信息的輸入控制電路。圖像處理設(shè)備100的用戶操作該輸入設(shè)備915, 由此允許輸入用于圖像處理設(shè)備100的各種數(shù)據(jù)并且指令其用于處理操作。
輸出設(shè)備917包括可以以視覺或聽覺方式告知用戶已獲得信息的設(shè)備。 設(shè)備917可以例如是CRT顯示設(shè)備、液晶顯示設(shè)備、等離子顯示設(shè)備、如 EL顯示設(shè)備和燈的顯示設(shè)備、如揚聲器和耳機(jī)的音頻輸出設(shè)備、打印機(jī)設(shè)備、 蜂窩電話、傳真等。特別地，顯示設(shè)備以文本形式或圖像形式顯示各種信息， 如圖像數(shù)據(jù)等。音頻輸出設(shè)備將音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成聲音，并輸出轉(zhuǎn)換后的聲音。
存儲設(shè)備919是用于數(shù)據(jù)存儲的設(shè)備，并配置作為根據(jù)本實施例的圖像 處理設(shè)備100的存儲單元的例子。存儲設(shè)備919包括如HDD (硬盤驅(qū)動器)等的磁存儲器單元設(shè)備、半導(dǎo)體存儲設(shè)備、光存儲設(shè)備、或磁光存儲設(shè)備。
存儲設(shè)備919存儲由CPU901執(zhí)行的程序、各種數(shù)據(jù)、以及外部獲得的圖像
信號數(shù)據(jù)。
驅(qū)動器921是用于存儲介質(zhì)的讀取器/寫入器，并集成在圖像信號處理設(shè) 備中或從外部安裝在其上。驅(qū)動器921讀取記錄在如安裝的磁盤、光盤、磁 光盤或半導(dǎo)體存儲器等的可移除存儲介質(zhì)927上的信息，并將該信息輸出至 RAM 905。驅(qū)動器921可以將該記錄寫入到可移除存儲介質(zhì)927，如安裝的 磁盤、光盤、磁光盤或半導(dǎo)體存儲器等。可移除存儲介質(zhì)927可以例如是DVD 介質(zhì)、HD-DVD介質(zhì)、藍(lán)光(Blu-ray)介質(zhì)、致密閃存(CF)(注冊商標(biāo))、記憶 棒或SD存儲卡(安全數(shù)字存儲卡)?？梢瞥鎯橘|(zhì)927可以是具有安裝在 其上的無接觸IC芯片或電單元的IC卡(集成電路卡)。
連接端口 923是用于直接將圖像處理設(shè)備100與如USB(通用串行總線) 端口、 IEEE1394端口 (如，i丄ink等)、SCSI (小型計算機(jī)系統(tǒng)接口 )端口 、 RS-232C端口、光學(xué)音頻端子等的單元連接。在該連接端口 923連接到外部 連接單元929之上，圖像處理設(shè)備100直接從外部連接單元929獲得圖像信 號數(shù)據(jù)，并將該圖像信號數(shù)據(jù)提供給外部連接單元929。
通信設(shè)備925是包括用于連接到通信網(wǎng)絡(luò)10的通信設(shè)備等的通信接口 。 通信設(shè)備925是用于電纜或無線LAN(局域網(wǎng))、藍(lán)牙，或者用于WUSB(無 線USB)、用于光通信的路由器、用于ADSL (非對稱數(shù)字用戶環(huán)線)的路由 器或者用于各種通信的調(diào)制解調(diào)器的通信卡。該通信設(shè)備925可以向因特網(wǎng) 或任何其他通信單元發(fā)送圖像信號等并從其接收圖像信號等。連接到通信設(shè) 備925的通信網(wǎng)絡(luò)10包括通過電纜或無線系統(tǒng)連接的網(wǎng)絡(luò)等，并且可以包括 因特網(wǎng)、家庭LAN、紅外線通信或者衛(wèi)星通信。
根據(jù)上述配置，圖像處理設(shè)備100可以從連接到連接端口 923或通信網(wǎng) 絡(luò)10的其他外部連接單元929的各種信息源獲得關(guān)于輸入圖像信號的信息， 并且可以將圖像信號傳送至顯示設(shè)備200 。
根據(jù)本實施例的顯示設(shè)備200的硬件配置與圖像處理設(shè)備100的配置實 質(zhì)上相同，因此下面就不再說明。
因此，已經(jīng)說明了用于允許實現(xiàn)根據(jù)本實施例的圖像處理設(shè)備100和顯 示設(shè)備200的功能的硬件配置的例子。上述組成元件的每一個可以包括廣泛 使用的部件，或者可以包括專用于其組成元件的硬件。這樣，可使用的配置可以根據(jù)實施本實施例時的技術(shù)水平適當(dāng)?shù)刈兓?br> 根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像處理方法的處理流程
上面已經(jīng)詳細(xì)說明了根據(jù)本實施例的圖像處理設(shè)備100和顯示設(shè)備200 的配置。現(xiàn)在，將參考圖17說明根據(jù)本實施例的關(guān)于使用具有這樣配置的圖 像處理設(shè)備100的圖像處理方法。圖17是示出根據(jù)該實施例的圖像處理方法 的處理流程的流程圖。
根據(jù)本實施例的圖像處理方法要處理從外部輸入到圖像處理設(shè)備100的
輸入圖像數(shù)據(jù)，由此產(chǎn)生輸出到手持式顯示設(shè)備200的顯示圖4象數(shù)據(jù)。
特別地，如圖17所示，如果輸入圖像數(shù)據(jù)是從外部輸入到圖像處理設(shè)備 100，則輸入圖像數(shù)據(jù)存儲在輸入圖像數(shù)據(jù)存儲單元110中(SIOI),而且還輸 入到運動矢量4企測單元120。
當(dāng)要顯示的幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)輸入到運動矢量檢測單元120時，運動 矢量檢測單元120從輸入圖像數(shù)據(jù)存儲單元IIO提取例如在要顯示的幀之前 一幀的幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)。運動矢量檢測單元120比較要顯示的幀中的輸 入圖像數(shù)據(jù)和其之前一幀的幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)，并且觀察在該顯示圖像中 運動的對象，并且基于對象的運動方向和其距離之間的距離，4企測要顯示的 幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量(S103)。檢測的運動矢量傳送至補(bǔ)償處理單 元140等。
當(dāng)要顯示的幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)從外部輸入時，補(bǔ)償處理單元140從響 應(yīng)時間信息存儲單元130提取相應(yīng)于要顯示的幀的每個像素的色調(diào)變化值的 響應(yīng)時間信息(S105)。補(bǔ)償處理單元140基于外部輸入圖像數(shù)據(jù)、從運動矢 量檢測單元120輸入的運動矢量和從響應(yīng)時間信息存儲單元130提取的響應(yīng) 時間信息，對要顯示的幀之前一幀的幀中包括的每個像素，執(zhí)行用于補(bǔ)償輸 入圖像數(shù)據(jù)中的像素值的補(bǔ)償過程(S107)。作為該補(bǔ)償過程的結(jié)果，產(chǎn)生了 顯示圖像數(shù)據(jù)，并且補(bǔ)償處理單元140將該產(chǎn)生的顯示圖像數(shù)據(jù)輸出到輸出 單元160(S109)。
當(dāng)顯示圖像數(shù)據(jù)是從補(bǔ)償處理單元140輸入時，輸出單元160將輸入顯 示圖像數(shù)據(jù)輸出至顯示設(shè)備200(S 111)。
現(xiàn)在將參考圖18說明根據(jù)本實施例的補(bǔ)償過程步驟(S107)的詳細(xì)例子。 圖18是示出根據(jù)該實施例的補(bǔ)償過程的具體例子的流程圖。
如圖18所示，當(dāng)輸入圖像數(shù)據(jù)從外部輸入到補(bǔ)償處理單元140時(S201),
27補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141基于從運動矢量4全測單元120輸入的運動矢量，設(shè)定 用于補(bǔ)償輸入圖像數(shù)據(jù)中像素值的補(bǔ)償范圍(S203)。特別地，補(bǔ)償范圍設(shè)定 單元Ml檢測輸入圖像數(shù)據(jù)中具有運動的區(qū)域(相應(yīng)于運動對象的部分)，并 將具有運動的區(qū)域中的像素設(shè)定為補(bǔ)償范圍。進(jìn)一步，補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141 將關(guān)于設(shè)定補(bǔ)償范圍的信息和關(guān)于輸入運動矢量的信息傳送至最大/最小值 檢測單元142、邊緣檢測單元143、高頻;險測單元144和濾波器設(shè)定單元146 等等。
最大/最小值檢測單元142基于從補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141傳送的關(guān)于補(bǔ)償 范圍的信息，在補(bǔ)償范圍內(nèi)檢測輸入圖像數(shù)據(jù)(輸入信號)的最大和最小值 (S205)。進(jìn)一步，最大/最小值檢測單元142將關(guān)于所檢測的輸入信號的最大 和最小值的信息傳送至邊緣4企測單元143和外部替換單元145。
邊緣檢測單元143基于從補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141傳送的關(guān)于補(bǔ)償范圍的 信息、關(guān)于輸入運動矢量的信息和從最大/最小值檢測單元142傳送的關(guān)于輸 入信號的最大/最小值信息，檢測輸入圖像數(shù)據(jù)(輸入信號)中的邊緣區(qū)域 (S207)。此時，邊緣檢測單元143不僅檢測邊緣的位置(邊緣部分)，而且還 檢測邊緣部分的邊緣方向(變化方向是從低色調(diào)向高色調(diào)，還是變化方向從 高色調(diào)向低色調(diào))。進(jìn)一步，邊緣檢測單元143將關(guān)于檢測的邊緣部分和邊緣 方向的信息傳送至選擇單元149。
高頻檢測單元144基于從補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141傳送的關(guān)于補(bǔ)償范圍的 信息，檢測補(bǔ)償范圍內(nèi)具有輸入圖像數(shù)據(jù)的空間頻率的高頻信號(S209)。在 這種情況下，高頻表示在比補(bǔ)償范圍窄的范圍內(nèi)具有半個波長(1/2波長)的 信號。即，該檢測單元檢測其波長比補(bǔ)償范圍的兩倍短的高頻信號作為高頻 信號。這是因為，在高頻信號的情況下，上升區(qū)域和下降區(qū)域都存在于補(bǔ)償 范圍內(nèi)，因此干擾適當(dāng)?shù)倪^程的執(zhí)行。高頻檢測單元144將檢測的高頻信號 輸出至增益調(diào)整單元148,并且輸出的高頻信號用于由濾波器處理單元147 完成的過程之后的增益調(diào)整。
外部替換單元145基于從最大/最小值檢測單元142傳送的關(guān)于輸入信號 的最大/最小值信息，利用其最大和最小值執(zhí)行用于輸入圖像數(shù)據(jù)(輸入信號) 的替換(S211)。進(jìn)一步，外部替換單元145將經(jīng)替換后的輸入圖像數(shù)據(jù)(輸入 信號)傳送至濾波器處理單元147。
當(dāng)要顯示的幀中的輸入圖像數(shù)據(jù)從外部輸入時，并且當(dāng)來自補(bǔ)償范圍設(shè)定單元141的關(guān)于補(bǔ)償范圍的信息和運動矢量已經(jīng)傳送時，濾波器設(shè)定單元
146提取相應(yīng)于要顯示的幀中的每個像素的色調(diào)變化的響應(yīng)時間信息(S213)。 當(dāng)顯示設(shè)備200顯示要顯示的幀時，濾波器設(shè)定單元146基于輸入圖像 數(shù)據(jù)、關(guān)于補(bǔ)償范圍的信息、運動矢量以及響應(yīng)時間信息，設(shè)置用于補(bǔ)償輸 入圖像數(shù)據(jù)中像素值的空間濾波器的特性，從而顯示具有基于輸入圖像數(shù)據(jù) 設(shè)置的色調(diào)的圖像(S215)。本實施例的空間濾波器可以是移動平均濾波器， 如低通濾波器(LPF)等。本實施例的濾波器特性可以包括用濾波器濾波的區(qū)域 和濾波器的抽頭的數(shù)量。這些濾波器特性可以通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置濾波器矩陣的 濾波器系數(shù)實現(xiàn)。進(jìn)一步，濾波器設(shè)定單元146將關(guān)于這種設(shè)置濾波器特性 的信息傳送至濾波器處理單元147。
濾波器處理單元147通過給從外部替換單元145傳送的經(jīng)外部替換之后 輸入圖像數(shù)據(jù)，提供具有由濾波器設(shè)定單元146設(shè)置的濾波器特性的濾波器， 在要被顯示設(shè)備200顯示的幀之前一幀的幀中，執(zhí)行用于補(bǔ)償位于補(bǔ)償范圍 內(nèi)的每個像素的像素值的濾波過程(S217)。進(jìn)一步，濾波器處理單元147將 其像素值被補(bǔ)償?shù)妮斎雸D像數(shù)據(jù)傳送至增益調(diào)整單元148。根據(jù)本實施例的 濾波器處理單元147給經(jīng)外部替換之后的輸入圖像數(shù)據(jù)提供濾波器。然而， 濾波器可以不必提供給經(jīng)外部替換后的輸入圖像數(shù)據(jù)，而可以提供給輸入圖 像數(shù)據(jù)本身。
為了避免在高頻時的錯誤，增益調(diào)整單元148基于從高頻檢測單元144 傳送的高頻段信號，對經(jīng)補(bǔ)償并從濾波器處理單元147傳送來的輸入圖像數(shù) 據(jù)執(zhí)行增益調(diào)整(S219)。進(jìn)一步，增益調(diào)整單元148將經(jīng)過增益調(diào)整后的輸 入圖像數(shù)據(jù)傳送至選擇單元149。
作為邊緣檢測單元143的檢測結(jié)果，在輸入了其像素值經(jīng)過補(bǔ)償并且從 濾波器處理單元147傳送的輸入圖像和其像素值沒有經(jīng)過補(bǔ)償并且從輸入圖 像數(shù)據(jù)存儲單元110提取的輸入圖像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，選擇單元149根據(jù)關(guān)于 輸入的邊緣部分和邊緣方向的信息，選擇其像素值經(jīng)濾波器處理單元147補(bǔ) 償過的輸入圖像數(shù)據(jù)和其像素值沒有經(jīng)濾波器處理單元147補(bǔ)償過的輸入圖 像數(shù)據(jù)的任意一個。在詳細(xì)的過程中，選擇單元149基于邊緣方向，確定邊 緣部分是處于從低色調(diào)向高色調(diào)的上升區(qū)域還是處于從高色調(diào)向低色調(diào)的下 降區(qū)域(S221)。
作為該確定的結(jié)果，當(dāng)確定輸入圖像數(shù)據(jù)的邊緣部分處于上升區(qū)域時，選擇單元149選擇其像素值經(jīng)補(bǔ)償過的輸入圖像數(shù)據(jù)(S223),并輸出其像素 值經(jīng)補(bǔ)償過的輸入圖像數(shù)據(jù)(濾波過程)(S225)。
作為步驟S221的確定的結(jié)果，當(dāng)確定輸入圖像數(shù)據(jù)的邊緣部分處于下降 區(qū)域時，選擇單元149選擇其像素值沒有經(jīng)過補(bǔ)償?shù)妮斎雸D像數(shù)據(jù)(S227)。
最后，當(dāng)經(jīng)濾波處理后的輸入圖像數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)選擇單元149輸入時，合 成單元150將外部輸入圖像數(shù)據(jù)本身(沒有經(jīng)濾波處理的數(shù)據(jù))與經(jīng)濾波處 理后的輸入圖像數(shù)據(jù)合成(S229),并將該數(shù)據(jù)輸出至輸出單元160(S231)。當(dāng) 經(jīng)濾波處理后的輸入圖像數(shù)據(jù)沒有輸入時，合成單元150將沒有經(jīng)過濾波處 理的外部輸入圖像數(shù)據(jù)本身輸出至輸出單元160(S233)。
在本實施例中，選擇單元149的選擇過程在濾波器處理單元147執(zhí)行完 濾波過程之后進(jìn)行。選4奪單元149選擇經(jīng)濾波處理后的輸入圖像數(shù)據(jù)和外部 輸入圖像數(shù)據(jù)中的任意一個。然而，執(zhí)行該過程的時序選擇不限于此。例如， 在濾波器處理單元147執(zhí)行濾波過程之前，選擇單元149確定是否預(yù)先完成 濾波過程。僅當(dāng)選擇單元149確定要執(zhí)行濾波過程時(例如，當(dāng)確定邊緣部 分處于上升區(qū)域)，可以執(zhí)行濾波過程。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依賴于設(shè)計需要和其他因素，各種修改、組 合、子組合以及提到可能出現(xiàn)，只要它們在權(quán)利要求或其等效的范圍內(nèi)。
相關(guān)申請的交叉引用
本申請包括與于2007年12月18日向日本專利局提交的日本專利申請JP 2007-326342相關(guān)的主題，在此通過引用并入其全部內(nèi)容。
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權(quán)利要求
1. 一種圖像處理設(shè)備，其處理外部輸入圖像數(shù)據(jù)并將顯示圖像數(shù)據(jù)輸出至手持式顯示設(shè)備，包括運動矢量檢測單元，其檢測輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量；響應(yīng)時間信息存儲單元，其與色調(diào)變化值相關(guān)聯(lián)地存儲代表自驅(qū)動電壓施加到顯示設(shè)備至顯示設(shè)備顯示具有相應(yīng)于該驅(qū)動電壓的色調(diào)的圖像的時間的響應(yīng)時間信息；補(bǔ)償處理單元，其基于輸入圖像數(shù)據(jù)、運動矢量和響應(yīng)時間信息，在要由該顯示設(shè)備顯示的幀的之前一幀的幀中，為每個像素補(bǔ)償該圖像數(shù)據(jù)中的像素值；以及輸出單元，其向顯示設(shè)備輸出經(jīng)補(bǔ)償處理單元補(bǔ)償之后的圖像數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，還包括邊緣檢測單元，其基于運動 矢量從輸入圖像數(shù)據(jù)中檢測邊緣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的圖像處理設(shè)備，其中補(bǔ)償處理單元根據(jù)邊緣檢測單元的檢測結(jié)果確定是否對像素值執(zhí)行補(bǔ)償 處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的圖像處理設(shè)備，其中補(bǔ)償處理單元根據(jù)邊緣檢測單元檢測的邊緣部分的邊緣方向確定是否執(zhí) 行補(bǔ)償處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的圖像處理設(shè)備，其中當(dāng)基于邊緣方向確定邊緣檢測單元檢測的邊緣部分處于從低色調(diào)至高色 調(diào)的上升區(qū)域中時，補(bǔ)償處理單元確定執(zhí)行補(bǔ)償處理，而當(dāng)基于邊緣方向確 定邊緣部分處于從高色調(diào)至低色調(diào)的下降區(qū)域中時，確定不執(zhí)行補(bǔ)償處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，其中補(bǔ)償處理單元包括補(bǔ)償范圍設(shè)定單元，其基于運動矢量設(shè)定用于補(bǔ)償圖像數(shù)據(jù)中的像素值 的補(bǔ)償范圍；濾波器設(shè)定單元，當(dāng)顯示設(shè)備顯示要顯示的幀時，其基于圖像數(shù)據(jù)、運 動矢量和響應(yīng)時間信息，設(shè)置用于補(bǔ)償圖像數(shù)據(jù)中的像素值的濾波器的特性， 以便顯示具有與基于圖像數(shù)據(jù)設(shè)置的色調(diào)相應(yīng)的色調(diào)的圖像；以及濾波器處理單元，其在要被顯示設(shè)備顯示的幀的之前一幀的幀中，通過利用具有經(jīng)濾波器設(shè)定單元設(shè)定的特性的濾波器濾波圖像數(shù)據(jù)，在補(bǔ)償范圍 內(nèi)補(bǔ)償像素的像素值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的圖像處理設(shè)備，還包括邊緣檢測單元，其基于運動矢量從輸入圖像數(shù)據(jù)中檢測邊緣。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的圖像處理設(shè)備，其中補(bǔ)償處理單元還包括選擇單元， 其根據(jù)邊緣檢測單元的檢測結(jié)果選擇其像素值已經(jīng)被濾波器處理單元補(bǔ)償?shù)?圖像數(shù)據(jù)和其像素值沒有被濾波器處理單元補(bǔ)償?shù)膱D像數(shù)據(jù)的任一。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的圖像處理設(shè)備，其中選擇單元根據(jù)邊緣檢測單元檢測的邊緣部分的邊緣方向，選擇其像素值 已經(jīng)被補(bǔ)償?shù)膱D像數(shù)據(jù)和其像素值沒有被補(bǔ)償?shù)膱D像數(shù)據(jù)的任一。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的圖像處理設(shè)備，其中基于邊緣方向，當(dāng)確定邊緣檢測單元檢測的邊緣部分處于從低色調(diào)到高 色調(diào)的上升區(qū)域中時，選擇單元選擇其像素值已經(jīng)被補(bǔ)償?shù)膱D像數(shù)據(jù)，而當(dāng) 確定邊緣部分處于從高色調(diào)到低色調(diào)的下降區(qū)域中時，選擇其〗象素值沒有被 補(bǔ)償?shù)膱D像數(shù)據(jù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6的圖像處理設(shè)備，其中濾波器設(shè)定單元根據(jù)運動矢量檢測單元檢測的運動矢量值改變?yōu)V波器的 抽頭的數(shù)量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6的圖像處理設(shè)備，其中 濾波器是移動平均濾波器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的圖像處理設(shè)備，其中補(bǔ)償處理單元還包括外部替換單元，其利用圖像數(shù)據(jù)色調(diào)的最大值和最 小值，為輸入圖像數(shù)據(jù)在外部替換圖像數(shù)據(jù)，并且濾波器處理單元利用濾波器對經(jīng)外部替換單元處理后的圖像數(shù)據(jù)濾波。
14. 一種圖像顯示系統(tǒng)，其包括 圖像處理設(shè)備，處理外部輸入圖像數(shù)據(jù)；以及手持式顯示設(shè)備，顯示經(jīng)圖像處理設(shè)備處理過的并從圖像處理設(shè)備輸入 的圖像數(shù)據(jù)； 其中所述圖像處理設(shè)備包括運動矢量檢測單元，其檢測輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量，響應(yīng)時間信息存儲單元，其與色調(diào)變化值相關(guān)聯(lián)地存儲代表自驅(qū)動電壓 的響應(yīng)時間4言息，補(bǔ)償處理單元，其基于輸入圖像數(shù)據(jù)、運動矢量和響應(yīng)時間信息，在顯 示設(shè)備顯示的巾貞的之前一幀的幀中，為每個像素補(bǔ)償該圖像數(shù)據(jù)中的像素值， 以及輸出單元，其向顯示設(shè)備輸出經(jīng)補(bǔ)償處理單元補(bǔ)償后的圖像數(shù)據(jù)；以及 所述顯示設(shè)備包括圖像顯示單元，其顯示與從圖像處理設(shè)備輸入的圖像數(shù)據(jù)相應(yīng)的圖像，以及顯示控制單元，其基于由圖像處理設(shè)備輸入的圖像數(shù)據(jù)控制圖像顯示單 元的驅(qū)動。
15.—種圖像處理方法，用于處理外部輸入圖像數(shù)據(jù)并產(chǎn)生要輸出到手持 式顯示設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)，該方法包括以下步驟 檢測輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量；從響應(yīng)時間信息存儲單元提取響應(yīng)時間信息，所述響應(yīng)時間信息存儲單示具有相應(yīng)于驅(qū)動電壓的色調(diào)的圖^f象的時間的響應(yīng)時間信息；基于輸入圖像數(shù)據(jù)、運動矢量和響應(yīng)時間信息，在要被顯示設(shè)備顯示的幀的之前一幀的幀中，為每個像素補(bǔ)償圖像數(shù)據(jù)的像素值；以及 將經(jīng)過補(bǔ)償后的圖像數(shù)據(jù)輸出至顯示設(shè)備。
16.—種用于控制計算機(jī)用作圖像處理設(shè)備的程序，所述圖像處理設(shè)備處 理外部輸入圖像數(shù)據(jù)并將其輸出到執(zhí)行手持式驅(qū)動的顯示設(shè)備，該程序包括 運動矢量檢測功能，其檢測輸入圖像數(shù)據(jù)的運動矢量； 響應(yīng)時間存儲功能，用于與色調(diào)變化值相關(guān)聯(lián)地存儲代表自驅(qū)動電壓提應(yīng)時間信息；補(bǔ)償處理功能，用于基于輸入圖像數(shù)據(jù)、運動矢量和響應(yīng)時間信息，在 要被顯示設(shè)備顯示的幀的之前一 幀的幀中，為每個像素補(bǔ)償圖像數(shù)據(jù)中的像 素值；以及輸出功能，用于向顯示設(shè)備輸出經(jīng)補(bǔ)償處理單元補(bǔ)償后的圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備包括運動矢量檢測單元、響應(yīng)時間信息存儲單元、補(bǔ)償處理單元和輸出單元。運動矢量檢測單元檢測圖像數(shù)據(jù)的運動矢量。響應(yīng)時間信息存儲單元與色調(diào)變化值相關(guān)聯(lián)地存儲代表自驅(qū)動電壓施加到顯示設(shè)備至顯示具有相應(yīng)于色調(diào)的圖像的時間的響應(yīng)時間信息。補(bǔ)償處理單元基于輸入圖像數(shù)據(jù)、運動矢量和響應(yīng)時間信息，在要顯示的幀之前一幀的幀中，為每個像素補(bǔ)償該圖像數(shù)據(jù)中的像素值。輸出單元向顯示設(shè)備輸出經(jīng)補(bǔ)償處理單元補(bǔ)償之后的圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號G06T5/00GK101510401SQ20081019109
公開日2009年8月19日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者荒島謙治 申請人:索尼株式會社