專利名稱：處理視頻圖像的方法和處理視頻圖像的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理視頻圖像的方法和裝置，特別是虛假輪廓效應(yīng)補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
具體地說，本發(fā)明涉及一種改善圖像的圖像質(zhì)量的視頻處理，該圖像顯示在如等離子體顯示屏(PDP)、LCOS或具有數(shù)字微反射鏡陣列(DMD)的顯示器件之類的矩陣顯示器上。
盡管已經(jīng)知道等離子體顯示屏許多年了，電視機(jī)制造商正在對(duì)等離子體顯示屏產(chǎn)生興趣。確實(shí)，這種技術(shù)可以獲得大尺寸的平面彩色顯示屏并具有有限的厚度而沒有任何觀看角度限制。顯示屏的尺寸可以比曾允許出現(xiàn)過的傳統(tǒng)CRT顯像管的尺寸大得多。
參考最新型的歐洲電視機(jī)，已經(jīng)作了許多工作改善圖像質(zhì)量。因此，存在強(qiáng)烈的要求，用如等離子體顯示技術(shù)的新技術(shù)制造的電視機(jī)必須提供與舊標(biāo)準(zhǔn)電視技術(shù)一樣或好于舊標(biāo)準(zhǔn)電視技術(shù)的圖像。一方面，等離子體顯示技術(shù)給出了幾乎無限屏幕尺寸的可能性，同樣，給出了有吸引力的厚度，但在另一方面，它產(chǎn)生了損壞圖像質(zhì)量的新的贗像。多數(shù)贗像與出現(xiàn)在傳統(tǒng)CRT彩色顯像管上的已知贗像是不同的。主要的不同是贗像的不同外觀，這些贗像使觀看者較容易看見，因?yàn)橛^看者習(xí)慣看已知的舊電視贗像。
本發(fā)明處理特殊的新贗像，該贗像稱為“動(dòng)態(tài)虛假輪廓效應(yīng)”，因?yàn)樵诰仃嚻聊簧系挠^察點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，它對(duì)應(yīng)于在圖像中以彩色邊緣的幻像形式對(duì)灰度級(jí)和色彩的擾動(dòng)。當(dāng)顯示人的皮膚時(shí)(如顯示臉部或臂部等)，圖像有平滑的灰度時(shí)，則加強(qiáng)了這種贗像。此外，當(dāng)觀看者搖動(dòng)她的頭部時(shí)，相同的問題出現(xiàn)在靜態(tài)圖像中，這就得出結(jié)論，這樣的虛像取決于人類視覺感知并發(fā)生在眼睛的視網(wǎng)膜上。
已經(jīng)提出兩種方法補(bǔ)償虛假輪廓效應(yīng)。當(dāng)虛假輪廓效應(yīng)直接涉及到所用等離子體技術(shù)的子域結(jié)構(gòu)時(shí)，一種方法是最佳化等離子體顯示屏的子域結(jié)構(gòu)。下面將詳細(xì)解釋子域結(jié)構(gòu)，但目前應(yīng)當(dāng)注意，它是在8個(gè)或更多的照明子周期內(nèi)的8比特灰度級(jí)的分解。確實(shí)，這種圖像編碼的最佳化將對(duì)虛假輪廓效應(yīng)有好的影響，然而，這個(gè)解決方案只是稍微減小了虛假輪廓效應(yīng)幅度，但是，在任何情況下，該效應(yīng)將仍然出現(xiàn)并是可見的。此外，子域結(jié)構(gòu)不是簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)選擇。允許的子域越多，屏幕能夠產(chǎn)生的亮度越小。所以，子域結(jié)構(gòu)的最佳化只是在窄范圍內(nèi)可行，將不能單獨(dú)消除這種效應(yīng)。
上述問題的第二種解決方法是“脈沖均衡技術(shù)”。這個(gè)技術(shù)是比較復(fù)雜的技術(shù)。當(dāng)預(yù)見到灰度級(jí)的擾動(dòng)時(shí)，使用增加或與電視信號(hào)分離的均衡脈沖。此外，因?yàn)樘摷佥喞?yīng)是相關(guān)運(yùn)動(dòng)的事實(shí)，所以，對(duì)每一個(gè)可能的速度需要不同的脈沖。這導(dǎo)致對(duì)每一個(gè)速度需要一個(gè)存儲(chǔ)許多大查找表(LUT)的大存儲(chǔ)器，此外，因?yàn)樘摷佥喞?yīng)取決于子域結(jié)構(gòu)，對(duì)每一個(gè)新子域結(jié)構(gòu)必須重新計(jì)算脈沖。然而，這個(gè)技術(shù)的最大缺點(diǎn)是，為補(bǔ)償人眼視網(wǎng)膜的虛像，均衡脈沖向圖像增加了虛像。此外，當(dāng)圖像中的運(yùn)動(dòng)加快時(shí)，需要增加更多的脈沖到圖像上，這將在快速運(yùn)動(dòng)的情況中導(dǎo)致與圖像內(nèi)容沖突。
發(fā)明簡(jiǎn)述因此，本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)有效的虛假輪廓效應(yīng)補(bǔ)償而不影響圖像內(nèi)容并容易實(shí)施的方法和裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種處理視頻圖像的方法，特別是虛假輪廓效應(yīng)補(bǔ)償，視頻圖像由像素構(gòu)成，像素用至少一個(gè)數(shù)字碼字進(jìn)行數(shù)字編碼，其中，對(duì)數(shù)字碼字的每一個(gè)比特，分配某個(gè)持續(xù)時(shí)間，此后，稱為子域，在子域期間，激活整個(gè)像素或像素的分量，其中，為每個(gè)像素計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量，使用運(yùn)動(dòng)矢量重新編碼像素的子域碼字，其特征在于進(jìn)行運(yùn)動(dòng)矢量的計(jì)算，合成的運(yùn)動(dòng)矢量為當(dāng)前像素(P8)確定當(dāng)前像素來自前面視頻圖像中的那個(gè)位置。
一種使用前面方法的裝置，視頻圖像由像素構(gòu)成，像素用至少一個(gè)數(shù)字碼字進(jìn)行數(shù)字編碼，其中，對(duì)數(shù)字碼字的每一個(gè)比特，分配某個(gè)持續(xù)時(shí)間，此后，稱為子域，在子域期間，激活整個(gè)像素或像素的分量，其特征在于裝置包括運(yùn)動(dòng)估算器(12)，通過把當(dāng)前視頻圖像與至少一個(gè)前面的視頻圖像進(jìn)行比較，為當(dāng)前視頻圖像的像素計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量，合成的運(yùn)動(dòng)矢量為當(dāng)前像素(P8)確定當(dāng)前像素(P8)來自前面視頻圖像中的那個(gè)位置。
使用運(yùn)動(dòng)估算器計(jì)算的視頻圖像中的像素的運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行虛假輪廓效應(yīng)的補(bǔ)償，以這種方式，形成的運(yùn)動(dòng)矢量為當(dāng)前的像素確定當(dāng)前的像素來自前面視頻圖像的那個(gè)位置。所以，對(duì)于當(dāng)前幀中的每一個(gè)像素或像素組，唯一的運(yùn)動(dòng)矢量在前面幀中確定了這個(gè)矢量的源。此外，以不同方式使用該矢量。換句話說，對(duì)于來自當(dāng)前幀的每一個(gè)像素，矢量描述了像素來自何處。運(yùn)動(dòng)估算器自身應(yīng)當(dāng)確保，即使一個(gè)像素存在幾種可能性，一個(gè)矢量只分配到一個(gè)像素。例如，如果前一視頻圖像的幾個(gè)像素移動(dòng)到當(dāng)前圖像中的相同位置，可能的矢量可以被組合成一個(gè)最后運(yùn)動(dòng)矢量。
使用運(yùn)動(dòng)矢量重新編碼當(dāng)前像素的子域碼字，用于虛假輪廓效應(yīng)補(bǔ)償。這對(duì)應(yīng)申請(qǐng)人另一個(gè)發(fā)明的總體構(gòu)思(見EP-A-0980059)，按照該發(fā)明，檢測(cè)圖像中的運(yùn)動(dòng)(眼睛聚焦區(qū)域的位移)，正確的子域照明周期在這個(gè)位移上分布，以便確保眼睛將只感覺通過它的運(yùn)動(dòng)的正確信息。使用確定當(dāng)前像素的源的運(yùn)動(dòng)矢量的優(yōu)點(diǎn)是，即使在圖像中復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的情況下，如縮放操作或旋轉(zhuǎn)，可以可靠地進(jìn)行虛假輪廓效應(yīng)補(bǔ)償。
例如，如果一個(gè)像素組分布在幾個(gè)不同的方向，由于每一個(gè)當(dāng)前的像素組只有一個(gè)確定一個(gè)單個(gè)源的矢量(沒有沖突)，特別要避免在圖像中出現(xiàn)“黑洞”。如果以常規(guī)的方法確定運(yùn)動(dòng)矢量，即，矢量指向當(dāng)前像素移動(dòng)到下一幅圖像中的位置，則會(huì)出現(xiàn)沖突。
基于運(yùn)動(dòng)估算的虛假輪廓效應(yīng)補(bǔ)償?shù)姆椒ň哂型怀龅膬?yōu)點(diǎn)，它不在圖像中增加虛假信息，此外，這個(gè)解決方案與圖像內(nèi)容無關(guān)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)運(yùn)動(dòng)矢量是已知時(shí)，本發(fā)明的方法允許完成虛假輪廓效應(yīng)的校正。因此，運(yùn)動(dòng)估算器對(duì)每一個(gè)像素提供了一個(gè)最好的運(yùn)動(dòng)矢量。為此，如果一個(gè)像素的信息分布在幾個(gè)不同方向，則不存在問題。同樣，如果來自前面幀的不同像素運(yùn)動(dòng)到當(dāng)前像素位置，則不存在沖突，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)估算器只確定代表這個(gè)當(dāng)前像素源的單個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量。
同樣，本發(fā)明方法不依賴用于等離子體顯示屏的定址技術(shù)。根據(jù)公開的實(shí)施例，當(dāng)定址或子域結(jié)構(gòu)改變時(shí)，只需要重新計(jì)算子域的不同時(shí)間點(diǎn)，但算法沒有改變。
另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是圖像噪聲不影響校正質(zhì)量。本發(fā)明的方法非常容易實(shí)施。不需要大容量存儲(chǔ)器，因?yàn)椴恍枰竺}沖均衡技術(shù)的任何種類的LUT。本發(fā)明方法和裝置的附加實(shí)施例公開在各自的從屬中。


本發(fā)明的實(shí)施例顯示在附圖中，并在下面進(jìn)行詳細(xì)解釋圖1顯示了模擬虛假輪廓效應(yīng)的視頻圖像。
圖2解釋了PDP的子域結(jié)構(gòu)。
圖3是PDP的子域結(jié)構(gòu)的第二個(gè)例子。
圖4是PDP的子域結(jié)構(gòu)的第三個(gè)例子。
圖5解釋了虛假輪廓效應(yīng)。
圖6表示當(dāng)顯示圖3的視頻圖像順序時(shí)出現(xiàn)的黑邊。
圖7顯示了視頻順序是臨界的并導(dǎo)致出現(xiàn)虛假效應(yīng)的第二個(gè)例子。
圖8表示當(dāng)顯示圖5的視頻圖像順序時(shí)出現(xiàn)的模糊邊緣。
圖9顯示了圖3所示但實(shí)施了EP-A-0980059描述的虛假輪廓效應(yīng)補(bǔ)償方法。
圖10顯示EP-A-0980059的子域碼字條目移位(entry shifting)的概念。
圖11顯示了計(jì)算像素組的運(yùn)動(dòng)矢量在像素組中的圖像的分割。
圖12顯示了子域結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例的子域的重心。
圖13顯示了視頻圖像中的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的第一實(shí)施例。
圖14顯示了視頻圖像中的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的第二實(shí)施例。
圖15顯示子域拖曳的原理。
圖16顯示本發(fā)明裝置的方框圖。
典型實(shí)施例由虛假輪廓效應(yīng)引起的贗像顯示在圖1。在所示女士的臂上顯示了兩條由虛假輪廓效應(yīng)引起的黑線。同樣，該女士臉部的黑線出現(xiàn)在右側(cè)。
等離子體顯示屏采用只能開關(guān)ON或OFF的放電單元的矩陣陣列。對(duì)于彩色顯示，根據(jù)三色構(gòu)成R、G、B，一個(gè)像素需要三個(gè)單元。同樣，不像CRT或LCD，在CRT或LCD中，灰度級(jí)由光發(fā)射的模擬控制表達(dá)，在PDP中，每一個(gè)顏色分量的灰度級(jí)由調(diào)制每一個(gè)視頻幀的光脈沖的數(shù)量控制。這個(gè)時(shí)間調(diào)制將根據(jù)眼睛時(shí)間響應(yīng)在一個(gè)周期上由眼睛積分。
在數(shù)字視頻處理領(lǐng)域內(nèi)，所有8比特(256)亮度電平由下面的8個(gè)比特的組合表示20＝1，21＝2，22＝4，23＝8，24＝16，25＝32，26＝64，27＝128。為了用PDP技術(shù)進(jìn)行這樣的編碼，幀周期將分成8個(gè)照明周期(稱為子域)，每一個(gè)周期對(duì)應(yīng)一個(gè)比特。按照8個(gè)子周期，比特“2”的光脈沖數(shù)量是比特“1”的兩倍，通過組合可以建立256個(gè)灰度級(jí)。圖8顯示了具有8個(gè)子域的可能的子域結(jié)構(gòu)。
附帶說明一下，子域周期是幀周期的子周期，由三個(gè)階段構(gòu)成，即，定址周期、持續(xù)時(shí)間、刪除周期。在定址周期期間，根據(jù)子域碼字需要激活的單元用確定的電壓寫入(預(yù)充電)。必要條件是單元內(nèi)存儲(chǔ)的電荷在某個(gè)時(shí)間周期仍然是穩(wěn)定的。在所有單元被寫入后，單元進(jìn)入持續(xù)階段，以小脈沖把附加電荷裝入單元內(nèi)。這導(dǎo)致事先在定址階段寫入的這些單元的觸發(fā)，在觸發(fā)期間產(chǎn)生了UV輻射，單元的熒光材料被激勵(lì)并輸出了光。下面是所有單元的消除階段，轉(zhuǎn)換單元返回到中性狀態(tài)。
如果沒有運(yùn)動(dòng)，觀察者的眼睛將在約一幀周期對(duì)這些小光脈沖積分，并捕獲正確灰度級(jí)的表達(dá)。
當(dāng)PDP屏幕上的觀察點(diǎn)(眼睛聚焦區(qū))移動(dòng)時(shí)，眼睛將跟隨這個(gè)移動(dòng)。因此，眼睛將不在一個(gè)幀周期上對(duì)來自相同單元的光積分(靜態(tài)積分)，而是對(duì)位于運(yùn)動(dòng)軌道上的不同單元的信息積分。從而，眼睛將在導(dǎo)致有缺陷信號(hào)信息的這個(gè)運(yùn)動(dòng)期間混合所有光脈沖。下面將詳細(xì)解釋這個(gè)效應(yīng)。
在等離子體視頻編碼的領(lǐng)域中，使用超過8個(gè)子域表示256個(gè)原來的視頻電平是很普通的。其目的是減小MSB的電平，該電平直接連接到產(chǎn)生的虛假輪廓的最大電平。基于10個(gè)子域的這種子域結(jié)構(gòu)的第一個(gè)例子顯示在圖3?；?2個(gè)子域的子域結(jié)構(gòu)的第二個(gè)例子顯示在圖4。當(dāng)然，顯示在圖3和圖4中的子域結(jié)構(gòu)只是作為例子，在其它實(shí)施例中可以修改子域結(jié)構(gòu)。
根據(jù)子域結(jié)構(gòu)的光發(fā)射圖形引入對(duì)應(yīng)灰度級(jí)和彩色的擾動(dòng)的圖像質(zhì)量降級(jí)的新種類。如早已解釋的一樣，這些擾動(dòng)定義為所謂的“動(dòng)態(tài)虛假輪廓效應(yīng)，當(dāng)PDP屏幕上的觀察點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，它們對(duì)應(yīng)圖像中彩色邊緣的外觀。觀察者具有在象顯示的皮膚這樣的均勻區(qū)域上出現(xiàn)強(qiáng)輪廓的感覺。當(dāng)圖像具有平滑的層次和光發(fā)射周期超過幾毫秒時(shí)，提高了圖像降級(jí)。所以，在黑暗場(chǎng)景中，該效應(yīng)不象在平均灰度級(jí)場(chǎng)景中造成那樣多的擾動(dòng)(例如，照明值從32到223)。
此外，當(dāng)觀察者搖頭時(shí)，相同的問題出現(xiàn)在靜態(tài)圖像中，得出這種虛像取決于人眼視覺感知的結(jié)論。
為較好地理解運(yùn)動(dòng)圖像的視覺感知的基本原理，將討論簡(jiǎn)單的例子。假設(shè)亮度電平128和127之間的過渡以每個(gè)視頻幀5個(gè)像素的速度移動(dòng)，眼睛跟隨這個(gè)移動(dòng)。
圖5顯示了對(duì)應(yīng)亮度電平128的較暗陰影區(qū)域和對(duì)應(yīng)亮度電平較亮陰影區(qū)域。使用圖4所示的子域結(jié)構(gòu)構(gòu)筑亮度電平128和127，其畫在圖5的右側(cè)。圖5中的三條平行線表示眼睛跟隨該移動(dòng)的方向。兩條外線顯示了虛像信號(hào)將被感知的區(qū)域邊界。在它們之間，眼睛將感知缺乏亮度，該亮度導(dǎo)致出現(xiàn)圖6所示的對(duì)應(yīng)區(qū)域的黑色邊緣。
在所示區(qū)域?qū)⒈桓兄狈α炼鹊男?yīng)是由于當(dāng)眼睛接收光的點(diǎn)正在移動(dòng)時(shí)，眼睛將不再積分一個(gè)像素的所有光周期造成的。當(dāng)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，只有部分光脈沖被積分。因此，缺乏對(duì)應(yīng)的亮度，黑色邊緣將出現(xiàn)。在圖6的左側(cè)，顯示了一條曲線，在觀察圖5所示的運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，該曲線表示眼睛單元的特性。與水平過渡具有合適距離的眼睛單元將從對(duì)應(yīng)像素積分足夠的光。只是靠近過渡的眼睛單元不能夠從相同像素積分許多光。在灰度等級(jí)的情況中，這個(gè)效應(yīng)對(duì)應(yīng)不自然的白或黑色邊緣的幻像。在彩色圖像中，因?yàn)檫@個(gè)效應(yīng)將獨(dú)立地出現(xiàn)在不同彩色分量中，他將導(dǎo)致如皮膚這樣的均勻區(qū)域中的彩色邊緣的幻像。
下面解釋在運(yùn)動(dòng)物體邊界上對(duì)應(yīng)減少清晰度的模糊邊緣的外觀假設(shè)以每幀5個(gè)像素運(yùn)動(dòng)的在電平0和255之間純黑到白的過渡，眼睛跟隨圖7所示的這個(gè)運(yùn)動(dòng)。
如圖7所示，我們可以在運(yùn)動(dòng)期間跟隨眼睛積分的特性。兩條傾斜的眼積分線顯示虛像感知信號(hào)的限制。在它們之間，眼睛將感知增加的亮度，該亮度導(dǎo)致圖8中陰影邊緣出現(xiàn)。因此，在運(yùn)動(dòng)期間將失去純黑到白的過渡，并導(dǎo)致減小球面圖像清晰度的印象。
公開在申請(qǐng)人的另一個(gè)歐洲專利申請(qǐng)的主要思想是事先預(yù)見圖像中的運(yùn)動(dòng)(見EP-A-0980059)，以便在眼睛積分軌跡上定位運(yùn)動(dòng)區(qū)域單元的不同光脈沖。根據(jù)此原理，根據(jù)眼睛移動(dòng)，圖像中像素的某些子域的光脈沖移動(dòng)到當(dāng)前視頻幀中的另一個(gè)像素或一些像素，以便確保在眼睛的移動(dòng)期間，在正確的時(shí)間將接收到正確的信息。圖9顯示了這個(gè)原理。如圖9所示，所有所示的像素的第六和第七子域的光脈沖由一個(gè)像素移動(dòng)到右部，第八子域的光脈沖由兩個(gè)像素移動(dòng)到右部，第九子域的光脈沖由三個(gè)像素移動(dòng)到右部。所有像素具有相同的運(yùn)動(dòng)矢量，所以，它們都是移動(dòng)的主體。這個(gè)效應(yīng)是跟隨圖像運(yùn)動(dòng)的眼睛將積分第六到第九子域的所有光周期，因此，導(dǎo)致圖9底部的眼刺激曲線的128的對(duì)應(yīng)量度值。結(jié)果是沒有黑暗區(qū)域?qū)⒈桓兄?br> 請(qǐng)注意，圖表是簡(jiǎn)化的，刺激積分曲線在過渡的邊界區(qū)域是平滑的。需要注意的另一點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)矢量是以常規(guī)方法確定的，即，它表明在跟隨的視頻圖像中當(dāng)前幀的像素到哪去了。
圖10顯示EP-A-0980059公開的子域移動(dòng)概念。從這個(gè)圖像中可以清楚地看到，運(yùn)動(dòng)矢量指向遠(yuǎn)離當(dāng)前子域，當(dāng)前像素的光周期遠(yuǎn)離這個(gè)像素被移到沿運(yùn)動(dòng)矢量軌跡的另一個(gè)像素。圖10所示計(jì)算了移動(dòng)坐標(biāo)。在后面的描述中將解釋所有術(shù)語。
結(jié)果，這個(gè)技術(shù)的目的是根據(jù)運(yùn)動(dòng)振幅和方向修改像素的編碼。這個(gè)技術(shù)顯示了非常好的結(jié)果，當(dāng)檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以完全除去虛假輪廓效應(yīng)。在虛假運(yùn)動(dòng)估算中，因?yàn)闆]有脈沖加到圖像，而是移動(dòng)圖像內(nèi)容，所以，圖像質(zhì)量沒有降低多少。
下面，詳細(xì)描述算法。常規(guī)的運(yùn)動(dòng)估算器為像素組確定運(yùn)動(dòng)矢量。圖11顯示了在組B1、B2中的圖像的典型分割。組可以有不同的尺寸。在均勻區(qū)域，組將有較大的尺寸，在非均勻區(qū)域，組的尺寸將較小。當(dāng)然，組最小也可以有一個(gè)像素的尺寸(1*1組)。對(duì)于每一個(gè)組，將分配單個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量?？梢允褂闷渌愋偷倪\(yùn)動(dòng)相關(guān)的圖像分割，因?yàn)槟康闹皇窃诰哂幸呀?jīng)確定的矢量的基本單元中分解圖像。所以，所有運(yùn)動(dòng)估算器可以使用在發(fā)明中，本發(fā)明可以在組中細(xì)分圖像和為每一個(gè)組計(jì)算對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量。例如，當(dāng)運(yùn)動(dòng)估算器是眾所周知的100Hz上轉(zhuǎn)換技術(shù)和MPEG編碼等，本領(lǐng)域技術(shù)人員都了解，所以，在此不需要詳細(xì)描述它們。作為一個(gè)例子，參考W0-A-89/08891，所描述的運(yùn)動(dòng)估算器將使用在這個(gè)發(fā)明中。最好的使用是運(yùn)動(dòng)估算器為每一個(gè)組精確地給出運(yùn)動(dòng)的方向和這個(gè)運(yùn)動(dòng)的振幅。因?yàn)榇蠖鄶?shù)等離子體顯示屏工作在紅、綠、藍(lán)(RGB)分量數(shù)據(jù)，對(duì)于每一個(gè)RGB分量數(shù)據(jù)來說，獲得的收益是當(dāng)完成分開的運(yùn)動(dòng)估算時(shí)，組合這三個(gè)分量，以至將改善運(yùn)動(dòng)估算的效率。在這方面，參考申請(qǐng)人的歐洲專利申請(qǐng)99250346.6，該專利申請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述了等離子體顯示的運(yùn)動(dòng)估算器。與常規(guī)運(yùn)動(dòng)估算器的區(qū)別是運(yùn)動(dòng)矢量被不同地確定，即，它從前面幀的位置指向當(dāng)前視頻圖像中這個(gè)像素移動(dòng)到的點(diǎn)。因此，它不遠(yuǎn)離當(dāng)前像素指向，而是指向當(dāng)前像素。在此，只需要對(duì)常規(guī)運(yùn)動(dòng)估算器進(jìn)行稍微的修改。
圖像組紀(jì)錄步驟將跟隨運(yùn)動(dòng)估算步驟。在所述發(fā)明的實(shí)施例中，有一些簡(jiǎn)化的假設(shè)1)不需要考慮子域內(nèi)的定址和消除時(shí)間周期；2)使用圖4所示的子域結(jié)構(gòu)方案。首先，進(jìn)行子域光周期的拖曳坐標(biāo)的計(jì)算。每一個(gè)子域?qū)?yīng)表示在幀周期內(nèi)它的位置的重心(子域持續(xù)時(shí)間的中間的位置)。注意，在此沒有考慮定址和消除時(shí)間。圖12顯示了幀周期內(nèi)的重力位置的中心，其中，幀持續(xù)從0到255個(gè)相對(duì)時(shí)間單元。當(dāng)?shù)入x子體顯示屏以逐行掃描模式定址時(shí)(隔行掃描視頻規(guī)范要求事先轉(zhuǎn)換)，對(duì)于50Hz等離子體顯示屏技術(shù)來說，視頻幀持續(xù)20ms。對(duì)于隔行掃描-逐行掃描轉(zhuǎn)換，已經(jīng)存在許多種可以使用的解決方案。
對(duì)于每一個(gè)子域的重心可以容易地根據(jù)簡(jiǎn)單公式計(jì)算出來G(n)＝S(n)＋Dur(n)/2其中，G(n)表示當(dāng)前子域的重力位置的中心，n表示當(dāng)前子域數(shù)量，S(n)表示當(dāng)前子域的開始點(diǎn)，Dur(n)表示子域的持續(xù)時(shí)間。
為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)虛假輪廓補(bǔ)償，對(duì)于幀N中的每一個(gè)像素，首先處置描述從幀N－1到幀N的組的移動(dòng)的矢量VN(VNx；VNy)，該矢量是由顯示的每一個(gè)像素運(yùn)動(dòng)估算器提供的。像素可以是一個(gè)組的部分，該像素組在幀N－1到幀N的顯示上正在改變它的位置。
如前面提到的一樣，在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)估算器中，這個(gè)矢量描述了幀N和幀N＋1之間的像素的移動(dòng)。換句話說，這個(gè)矢量確定了當(dāng)前像素正在去哪。這就引入了圖13所示的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的情況，其中，幾個(gè)像素正移動(dòng)到有問題的一個(gè)公共像素，因?yàn)椴皇呛芮宄囊粋€(gè)子域?qū)⒁苿?dòng)到公共像素。
同樣，在圖14所示的情況中，單個(gè)像素的所有子域在不同方向移動(dòng)到不同的像素，按照已知的運(yùn)動(dòng)矢量，表示在單個(gè)像素上缺乏能量。因此，這種情形將導(dǎo)致圖像中的“黑洞”。
按照本發(fā)明，對(duì)于每一個(gè)像素，運(yùn)動(dòng)估算器將只確定一個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量，該矢量顯示像素的子域正來自前面的幀N-1中的何處。
圖15顯示了“子域拖曳”的原理，其中，每一個(gè)當(dāng)前像素的子域拖曳坐標(biāo)是根據(jù)它的運(yùn)動(dòng)矢量V(Vx；Vy)計(jì)算出來的。因此，改變了原來的子域碼字。例如，在圖15所示的例子中，子域碼字的前四個(gè)比特從原來的子域碼字提取，即，它們沒有變化。子域碼字的第五和第六比特從原來像素的子域碼字直接提取到當(dāng)前像素的左側(cè)。子域碼字的第七到十二比特從沿著圖15所示的運(yùn)動(dòng)矢量軌跡的其它像素提取。例如，當(dāng)前像素上的子域12的比特來自位于矢量開始的像素。因此，每一個(gè)像素只處理一次，所以沒有產(chǎn)生任何沖突。
換句話說，對(duì)于當(dāng)前像素的每一個(gè)子域條目，我們將搜索這個(gè)子域條目來自何處。這就需要一個(gè)幀N運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)的新定義，現(xiàn)在將描述從幀N－1到幀N的運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)新概念中，運(yùn)動(dòng)矢量描述了像素來自何處。換句話說，對(duì)于幀N的每一個(gè)像素，從幀N－1到幀N的專有矢量指向由運(yùn)動(dòng)估算器提供。每一個(gè)矢量將指向當(dāng)前像素，并也確定了來自前面幀N－1的這個(gè)像素源的運(yùn)動(dòng)。很明顯，因?yàn)槊總€(gè)像素只有一個(gè)矢量，所以將沒有任何沖突，也不缺乏能量，因?yàn)樵趫D14的中心，像素的運(yùn)動(dòng)矢量將是零，對(duì)于這個(gè)像素，子域碼字將保持不變。
本發(fā)明的算法將定義如下，位于當(dāng)前幀N中的(x、y)點(diǎn)的每一個(gè)像素P，{對(duì)于(n＝0；n＜Nsfn++)，{P(x、y)[n]＝P(x+＜xn；y+＜yn)[n]}在這個(gè)公式中，P(x、y)[n]表示在當(dāng)前幀N中位于位置(x、y)像素的子域n的條目，＜xn和＜yn表示子域n的條目來自哪的相對(duì)位置。即，他來自位置(x+＜xn；y+＜yn)上的當(dāng)前視頻幀中的像素的原來子域碼字。
在我們的特殊算法中，拖曳坐標(biāo)按下列公式計(jì)算＜xn＝-Vx·G(n)/Dur(N)V＝(Vx、Vy)＜yn＝-Vy·G(n)/Dur(N)已經(jīng)給出了運(yùn)動(dòng)矢量V＝(Vx、Vy)，需要提取子域條目的位置由下列公式計(jì)算＜xn＝-Vx·G(n)/Dur(N)和＜yn＝-Vy·G(n)/Dur(N)在公式中，Dur(N)表示幀N的完整持續(xù)時(shí)間。在V＝(7；-0)的例子中，發(fā)現(xiàn)具有負(fù)號(hào)的下面的結(jié)果

請(qǐng)注意，在湊整之后，只是結(jié)果的整數(shù)部分是相關(guān)的，因?yàn)樽钚∠鄬?duì)位置是一個(gè)像素。
不用說，相同的原理將應(yīng)用于其它的速度振幅和其它的方向。在較復(fù)雜運(yùn)動(dòng)方向的情況中，子域條目將在水平和垂直兩個(gè)方向內(nèi)移動(dòng)。
如圖16所示，新發(fā)明的方法不是移動(dòng)子域照明周期遠(yuǎn)離當(dāng)前像素到另一個(gè)像素的方法，而是拖曳子域照明周期到當(dāng)前像素P8。
圖15顯示了所有拖曳到像素P8的子域12、11、10、9、8、7、5、6，所以，像素P8顯示了所有在運(yùn)動(dòng)軌跡上的子域6到12，子域1到4停留在像素P8沒有移動(dòng)。按照上述算法，對(duì)于顯示的所有像素，使用前面計(jì)算的拖曳坐標(biāo)確定哪一個(gè)字域被拖曳到該像素。這是補(bǔ)償方法的一部分，該方法計(jì)算子域確實(shí)從那來到該像素。子域12、11、10、9、8、7、5、6對(duì)圖12中定位的像素沒有影響。圖12只是解釋子域拖曳的原理，其顯示了像素P8的不同子域來自何處。例如，在這個(gè)處理步驟之后，P8處的新第十二子域?qū)⑹荘1處的老的第十二子域。
本發(fā)明的裝置顯示在圖16中。裝置可以與PDP矩陣顯示屏集成在一起。它也可以是與等離子體顯示屏連接的單獨(dú)的盒子。參考標(biāo)號(hào)10表示整個(gè)裝置。參考標(biāo)號(hào)11表示輸入原來視頻數(shù)據(jù)的幀存儲(chǔ)器(例如，RGB、YUV、子域數(shù)據(jù))。幀存儲(chǔ)器11連接到運(yùn)動(dòng)估算器12。運(yùn)動(dòng)估算器12接收幀N－1的原來視頻數(shù)據(jù)，并也作為下一幀N的原來視頻數(shù)據(jù)的另一個(gè)輸入。所以，它使用兩個(gè)接連的幀，以便檢測(cè)視頻圖像中的運(yùn)動(dòng)。使用不同圖像信息的其它裝置也可以用來輸出運(yùn)動(dòng)信息。要點(diǎn)只是為圖像的每一個(gè)像素提供前面幀的這個(gè)像素的源。合成的運(yùn)動(dòng)矢量被輸出到子域拖曳計(jì)算單元13。這個(gè)單元將處理標(biāo)準(zhǔn)編碼組，如果需要，該編碼組轉(zhuǎn)換視頻數(shù)據(jù)到子域數(shù)據(jù)。在這個(gè)單元中，使用子域碼字。然后，根據(jù)來自單元12的運(yùn)動(dòng)信息，重新編碼像素，其中，如上面解釋的一樣，像素的子域(SF)被放置在該組的運(yùn)動(dòng)矢量確定的方向內(nèi)，通過輸出14輸出了該幀N的對(duì)應(yīng)的新重新編碼的子域數(shù)據(jù)。
在圖16中，F(xiàn)N表示當(dāng)前幀N的原來視頻數(shù)據(jù)，F(xiàn)N－1表示從幀存儲(chǔ)器11來的前面幀的原來視頻數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)具有不同的數(shù)據(jù)類型RGB、YUV、只有亮度(luminance only)、子域碼字等，然后，運(yùn)動(dòng)估算器使用這兩個(gè)幀計(jì)算有關(guān)幀N的矢量VN。
不用說，圖16所示的方框可以用適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)相同的功能。
本發(fā)明沒有局限于公開的實(shí)施例?？梢赃M(jìn)行各種修改，這些修改落入權(quán)利要求的范圍。例如，可以使用不同的子域結(jié)構(gòu)。由專利覆蓋的實(shí)施數(shù)值可以不同于所示的數(shù)值，特別是所用字域的數(shù)量和加權(quán)。
特別是本發(fā)明可以使用在PDP中。當(dāng)前，等離子體顯示屏被用在消費(fèi)電子產(chǎn)品中，例如，電視機(jī)和計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器。但是，本發(fā)明也適用于矩陣顯示，其中，在字域中用小脈沖產(chǎn)生光，即，使用PWM原理控制光輸出。
權(quán)利要求
1.一種處理視頻圖像的方法，特別是虛假輪廓效應(yīng)補(bǔ)償，視頻圖像由像素構(gòu)成，像素用至少一個(gè)數(shù)字碼字進(jìn)行數(shù)字編碼，其中，對(duì)數(shù)字碼字的每一個(gè)比特，分配某個(gè)持續(xù)時(shí)間，此后，稱為子域，在子域期間，激活整個(gè)像素或像素的分量，其中，為每個(gè)像素計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量，使用運(yùn)動(dòng)矢量重新編碼像素的子域碼字，其特征在于進(jìn)行運(yùn)動(dòng)矢量的計(jì)算，合成的運(yùn)動(dòng)矢量為當(dāng)前像素(P8)確定當(dāng)前像素來自前面視頻圖像中的那個(gè)位置。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于重新編碼的步驟包括根據(jù)計(jì)算的運(yùn)動(dòng)矢量計(jì)算當(dāng)前像素的子域碼字比特的拖曳坐標(biāo)(＜xn、＜yn)的步驟，其中，使用拖曳坐標(biāo)(＜xn、＜yn)選擇視頻圖像中的像素，并使用選擇像素的子域碼字的對(duì)應(yīng)比特確定當(dāng)前像素(P8)的新子域碼字的對(duì)應(yīng)比特。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于按照下式計(jì)算拖曳坐標(biāo)(＜xn，＜yn)＜xn＝-Vx·G(n)/Dur(N)和＜yn＝-Vy·G(n)/Dur(N)其中，＜xn表示在像素的x方向中的相對(duì)位置，從該位置，需要為當(dāng)前像素提取子域碼字比特；＜yn表示在像素的y方向中的相對(duì)位置，從該位置，需要為當(dāng)前像素提取子域碼字比特；Vx是運(yùn)動(dòng)矢量的x分量，Vy是運(yùn)動(dòng)矢量的y分量；G(n)表示幀周期中子域的重力位置的中心；n是當(dāng)前子域數(shù)量；Dur(N)是幀的持續(xù)時(shí)間。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于對(duì)一個(gè)像素分配三個(gè)子域碼字，每一個(gè)像素一個(gè)顏色分量。
5.按權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于子域是視頻幀周期的子周期，視頻幀周期由定址周期、持續(xù)周期和消除周期構(gòu)成。
6.按權(quán)利要求3至5之一所述的方法，其特征在于按下式計(jì)算幀周期中每一個(gè)子域(SF)的重心G(n)＝S(n)+Dur(n)/2其中，G(n)表示幀周期中的重力位置的中心；n表示當(dāng)前子域數(shù)量；S(n)表示當(dāng)前子域的開始位置；Dur(n)表示當(dāng)前子域的持續(xù)時(shí)間。
7.一種使用前面權(quán)利要求的方法的裝置，視頻圖像由像素構(gòu)成，像素用至少一個(gè)數(shù)字碼字進(jìn)行數(shù)字編碼，其中，對(duì)數(shù)字碼字的每一個(gè)比特，分配某個(gè)持續(xù)時(shí)間，此后，稱為子域，在子域期間，激活整個(gè)像素或像素的分量，其特征在于裝置包括運(yùn)動(dòng)估算器(12)，通過把當(dāng)前視頻圖像與至少一個(gè)前面的視頻圖像進(jìn)行比較，為當(dāng)前視頻圖像的像素計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量(V)，合成的運(yùn)動(dòng)矢量為當(dāng)前像素(P8)確定當(dāng)前像素(P8)來自前面視頻圖像中的那個(gè)位置。
8.按權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于還包括子域重新編碼單元，根據(jù)計(jì)算的運(yùn)動(dòng)矢量，為當(dāng)前像素(P8)的子域碼字比特計(jì)算拖曳坐標(biāo)(＜xn、＜yn)；選擇單元(13)，使用拖曳坐標(biāo)(＜xn、＜yn)選擇視頻圖像中的像素，并使用選擇像素的子域碼字的對(duì)應(yīng)比特確定當(dāng)前像素(P8)的新子域碼字的對(duì)應(yīng)比特。
9.按權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于裝置包括矩陣顯示屏、特別是等離子體顯示屏、LCOS(硅上的液晶)或DMD顯示屏。
全文摘要
等離子體顯示屏出現(xiàn)的贗像被共同描述為動(dòng)態(tài)虛假輪廓效應(yīng),因?yàn)楫?dāng)PDP屏幕的觀察點(diǎn)移動(dòng)時(shí),它們對(duì)應(yīng)以圖像中彩色邊緣的幻像形式的灰度級(jí)和色彩的擾動(dòng)。按照本發(fā)明,通過分析圖像中的運(yùn)動(dòng),把圖像的每一個(gè)組分配到對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量,并進(jìn)行重新編碼,在該編碼中,計(jì)算當(dāng)前像素的子域碼字條目。為此目的,確定運(yùn)動(dòng)矢量從前面圖像的像素指向當(dāng)前圖像的像素。當(dāng)前像素(P8)的子域碼字條目由位于運(yùn)動(dòng)矢量軌跡上的像素的拖曳子域條目確定。
文檔編號(hào)G09G3/36GK1335583SQ01120080
公開日2002年2月13日 申請(qǐng)日期2001年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月12日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·魏特布魯赫, 卡洛斯·科爾里, 賴納·茨溫 申請(qǐng)人:湯姆森許可貿(mào)易公司