專利名稱：用于校正運動目標顯示中的缺陷的圖象處理方法和設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于校正運動目標顯示中的缺陷的圖象處理方法和設備。具體而言，本發(fā)明涉及使用圖象子場的時間積分(temporalintegration)來校正顯示設備產(chǎn)生的缺陷，以再現(xiàn)灰度等級。
等離子體顯示板，以下稱為PDP，是一種平板式顯示屏。有兩大系列的PDP，即，操作是直流型的PDP和操作是交流型的PDP。通常，PDP包括兩塊絕緣瓦片(tile)(或者基板)，每個瓦片帶有一個或者多個電極陣列并且在它們之間限定充滿氣體的空間。這些瓦片連接在一起，以在所述陣列的電極之間限定交叉，每個電極的交叉限定了與氣體空間相對應的基本單元，所述的氣體空間由隔板部分地限制，并且在所述的氣體空間中，當所述的單元被激活時，發(fā)生放電。這種放電導致在基本單元中發(fā)射出UV射線，進而，淀積在單元壁上的磷光體將UV射線轉(zhuǎn)換成可見光。
在直流式PDP的情況下，有兩種類型的單元結(jié)構(gòu)，一種單元結(jié)構(gòu)被稱為矩陣結(jié)構(gòu)，另一種被稱為共面結(jié)構(gòu)。盡管這兩種結(jié)構(gòu)不同，但是基本單元的操作基本上是相同的。每個單元可以處于點燃或者“開啟”狀態(tài)，或者可以處于熄滅或者“關(guān)閉”狀態(tài)?？梢酝ㄟ^在想要維持該狀態(tài)的整個周期中發(fā)送被稱為保持脈沖的連續(xù)脈沖來將單元維持在這些狀態(tài)之一。通過發(fā)送通常被稱為尋址脈沖的較大的脈沖來開啟單元或者尋址單元。通過使用阻尼放電來消除單元中的電荷，單元被關(guān)閉或者被擦除。為了獲得各種灰度等級，通過使用圖象顯示持續(xù)時間中的子場或者子幀來調(diào)制開啟和關(guān)閉狀態(tài)的持續(xù)時間，以利用眼睛的積分現(xiàn)象。
為了能夠獲得每個基本單元的時間點火調(diào)制，主要使用兩種所謂的“尋址模式”。被稱為“尋址并顯示”的第一尋址模式是尋址單元的每一行，同時保持單元的其它行，所述的尋址以移位的方式一行一行進行。被稱為“尋址和顯示分離”的第二尋址模式是在三個分離的周期中尋址、保持和擦除平板的所有單元。為了獲得與這兩種尋址模式相關(guān)的詳細資料，本領(lǐng)域的技術(shù)人員例如可以參照美國專利申請No.5420602和No.5446344。
無論使用哪一種尋址模式，都有與以開啟/關(guān)閉模式操作的單元的時間積分相關(guān)的眾多問題。一個問題是輪廓問題，兩種顏色之間的過渡區(qū)域位移時，出現(xiàn)較暗或者較亮，甚至帶色的線條。當在眼睛看來是相同顏色的兩種非常相似的顏色之間發(fā)生過渡時，輪廓現(xiàn)象更易于被覺察到。運動目標也出現(xiàn)了輪廓銳度問題。


圖1示出了用于顯示帶有運動過渡的兩個連續(xù)圖象而進行的時間劃分。按照不同的國家，圖象的總顯示時間是16.6毫秒或者20毫秒。在顯示時間中，產(chǎn)生與加權(quán)1、2、4、8、16、32、64和128的周期相關(guān)的8個子場，以提供每個單元的256個灰度級。每個子場使得基本單元可以在點亮時間中被點亮或者不被點亮，所述點亮時間與加權(quán)1、2、4、8、16、32、64和128乘以基本時間相等。點亮時間被單元處于關(guān)閉狀態(tài)期間的擦除和尋址操作分開。
等級128和等級127之間在一種顏色上的過渡表示為圖象I和位移了5個象素的圖象I+1。由眼睛進行的積分等于傾斜線所示的時間積分。積分的結(jié)果由在等級128和127之間過渡的時刻表現(xiàn)的灰度等級0來顯示，從而人的眼睛不能區(qū)分這兩個等級。當過渡是從等級127到128時，出現(xiàn)等級0，相反，當從等級128過渡到等級127時，出現(xiàn)等級255。當三種基色(紅、綠和藍)組合在一起時，這種等級上的變化被著色，并且變得更易于看見。
第一種方案是“打亂”較高的加權(quán)，以最小化誤差。圖2示出了與利用加權(quán)32的7個子場而非加權(quán)32、64和128的三個子場的與圖1相同的過渡。則在等于等級32的最大值出現(xiàn)眼睛的積分誤差。已經(jīng)提出了許多通過改變子場的加權(quán)以最小化誤差的許多其它方案。但是，無論是何種適用于不同子場的亮度分配的方案，都有因編碼而造成的顯示誤差。
在歐洲專利申請No.0978817(以下稱為D1)中，提出按照觀察的運動來校正圖象。在D1中，針對要被顯示的圖象的所有象素計算運動向量，然后子場按照子場的各種加權(quán)沿著這些向量運動。獲得的校正如圖3所示。對于造成輪廓效應的過渡，這種校正的結(jié)果給出了良好的效果，即，屬于過渡的區(qū)域與相同的運動向量一起進行輪廓運動。但是，當應用到目標交叉的情形中時，D1中所述的校正具有一些缺點。圖4示出了根據(jù)已有技術(shù)估計器獲得的運動向量場。與當前圖象(圖象I)的每個點相關(guān)的是指示關(guān)于前一圖象(I-1)的運動方向的運動向量。當運動目標在背景前運動時，在出現(xiàn)部分背景的同時，另一部分的背景消失。如果嘗試沿著運動向量移動當前圖象的子場時，出現(xiàn)沖突區(qū)域1和空缺區(qū)域2。沖突區(qū)域2的特點是運動向量的交叉，它將兩個值施加在給定的點的給定子場上?？杖眳^(qū)域的特點是缺少信息。
本發(fā)明是一種將視頻圖象顯示在顯示裝置上的方法，所述顯示裝置包括多個單元，在所述的單元中，通過在每個單元或者處于開啟或者處于關(guān)閉的多個子場的給定周期中進行時間積分來獲得灰度等級。對于每個子場，計算與所述子場的時刻相對應的中間圖象，每個中間圖象被運動補償。接著，通過向每個子場分配與涉及所述子場的中間圖象相對應的單元值，確定每個子場的每個單元的狀態(tài)。
最好在要顯示的圖象和前一圖象之間進行運動估計，通過運動估計獲得的運動向量被分成平行的向量場。對于每個子場和對于每個單元，確定施加的運動向量，然后按照要顯示的圖象和/或在要顯示的圖象之前的圖象來確定對應的灰度等級。
可以想到三種情形，這取決于給定子場的圖象的各種區(qū)域。如果單元處于單個平行的向量場中，則與其相關(guān)的向量與向量場相對應，并且灰度等級與該向量指向的要顯示的圖象的灰度等級相對應。如果單元處于至少兩個平行的向量場中，則確定與穿過該單元的所有場平行的向量，以及要顯示的圖象和前一圖象的灰度等級最接近的向量與該單元相關(guān)。與該單元相關(guān)的所述灰度等級對應于相關(guān)的向量所指向的要顯示的圖象的灰度等級。如果單元未處于任何一個向量場之中，則計算與相鄰的向量的均值相對應的合成向量，并且與合成向量相對應的前一圖象的灰度等級與該單元相關(guān)。
作為一個變化，如果單元未處于任何的向量場中，則延長前一圖象的運動向量，分配與圍繞該單元的前一圖象的延長向量場平行的向量，與該單元相關(guān)的灰度等級對應于分配給該單元的向量所穿過的前一圖象的灰度等級。
本發(fā)明還涉及一種采用上面限定的方法的顯示設備。具體而言，該設備包括等離子體板。
圖4示出了由運動估計器提供的運動向量。本發(fā)明使用的運動估計器與使用運動補償進行圖象顯示頻率轉(zhuǎn)換所使用的估計器的類型相同。目前使用的運動估計器與所謂的理想估計器類似。運動向量包括沿著圖象水平軸的分量和沿著圖象垂直軸的分量，這對應于兩幅圖象之間(或者兩個幀之間，這取決于系統(tǒng)是工作在隔行掃描方式還是工作在逐行掃描方式)的點的位移。出于表示的原因，僅僅以沿著水平軸的一系列線性的點的一維方式來表示圖象，垂直軸表示時間。
對于給定的圖象I，運動估計器使用已有的技術(shù)將每個點與前一圖象指向的運動向量相聯(lián)系。對于與明顯的背景相對應的點，估計器能夠根據(jù)相鄰的向量和當前圖象(圖象I)與前一圖象(圖象I-1)的點集合紋理結(jié)構(gòu)可靠地確定相關(guān)的向量。獲得結(jié)果是與運動向量的交叉相對應的沖突區(qū)域1，和無向量穿過的空缺區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明，把被運動補償?shù)闹虚g圖象與每個子場相聯(lián)系，以確所述子場的單元的開啟或者關(guān)閉值。圖5示出了計算單元值的第一種方式。
首先，在圖象I和圖象I-1之間進行運動估計。運動估計的結(jié)果是一組向量V1到V20，它們都指向圖象I的單個象素。圖象I的每個象素具有從圖象I-1開始的相關(guān)的運動向量。在我們示出的例子中，運動向量一起被分成三個向量場VF1到VF3。向量場VF1到VF3對應于與相同的運動向量相關(guān)的圖象I的連續(xù)象素區(qū)域，包括該象素區(qū)域沿著相關(guān)的運動向量在圖象I-1上的投影通過比較與相鄰象素相關(guān)的兩個向量進行整體分組，如果兩個向量平行，則兩個象素屬于相同的場。根據(jù)一個變化，也可以允許兩個要平行的向量具有很小的誤差余量，例如，沿著X軸和/或Y軸有±0.1個象素的偏移。
在與所述子場的結(jié)束相對應的時刻，執(zhí)行對與該子場相關(guān)的中間圖象的計算。對于中間圖象的每個象素，觀察使用向量場VF1到VF3中的哪個。當可以使用單個向量場時，例如對于象素P1和P2，根據(jù)分別沿著向量場VF2或者VF3在圖象I上的投影來觀察向量分別對應于哪個象素。當然，在這種情況下，投影并不能與圖象I的象素相對應，可以取最接近的象素，例如，或者取最接近的象素值的加權(quán)平均。
如果象素處于沖突區(qū)域中，例如象素P3，則確定使用哪個向量場。要這樣做，一方面取象素P3沿著象素P3所處的向量場VF2和VF3的每個方向在圖象I上的投影，另一方面取其在圖象I-1上的投影。接著，取圖象I和圖象I-1的象素(或者平均的象素)值沿著每個方向的差值。接著，比較兩個差值的絕對值，以確定圖象I和I-1的象素沿著哪個方向最接近。然后將與圖象I和I-1的象素最接近的方向相對應的場VF2分配給象素P3。最后，這就將象素P3與對應于沿著相關(guān)的場VF2的方向在圖象I上的投影的值相聯(lián)系。
另一方面，如果象素處于空缺區(qū)域中，例如象素P4，則根據(jù)圍繞空缺區(qū)域的向量場VF1和VF2確定向量Vm。通過平均與圍繞該區(qū)域的向量場VF1和VF2相關(guān)的向量來計算向量Vm，由關(guān)于將每個向量場VF1和VF2的象素P3分離的中間圖象的距離來加權(quán)均值。接著，沿著向量Vm的方向做圖象I-1上的象素P3的投影，以便確定聯(lián)系象素P3的數(shù)值。
為了將中間圖象與子場相聯(lián)系，在上述實施例中，將子場的結(jié)束時刻看作必須設置圖象的時刻，圖象I對應于最后一個子場的結(jié)束時刻。作為一個變化，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將圖象與子場的開始時刻相聯(lián)系。另一個變化是將圖象I與圖象的第一子場相聯(lián)系，在這種情況下，將會需要使用圖象I+1來計算運動向量以及延遲圖象的顯示。
圖6示出了用于確定空缺區(qū)域中的象素值的變化。對于這種方法，確定與圖象I-1的向量場的延長相對應的向量場。由于象素P1到P3都落在至少出現(xiàn)一個向量場VF2和/VF3的區(qū)域中，所以像前面一樣確定這些象素的值。另一方面，由于象素P3落在空缺區(qū)域中，所以要考慮到與使用圖象I-1和I-2所計算的向量場的延長相對應的向量場VF’。象素P3沿著向量場VF’的方向投影在圖象I-1上。與象素P3相關(guān)的值等于圖象I-1的象素沿著投影方向的值(或者等于最接近的象素的加權(quán)均值)。
圖7總結(jié)了采用的方法，即，任何一種用于確定要應用于不同中間圖象的不同象素的向量或向量方向的方法。一旦接收到新的圖象，執(zhí)行步驟E1估計新圖象I和前一圖象I-1之間的運動。該運動估計可以按照眾多已有方法之一來進行。
在第一步驟E1之后，執(zhí)行第二步驟E2外插運動向量。在第二步驟E2中，根據(jù)在第一步驟E1期間獲得運動向量進行計算而得的運動向量與每個象素和每個子場相聯(lián)系。可選擇地，可以再次使用對如前所述的前一圖象I-1執(zhí)行第一步驟E1而獲得的運動向量。
在第二步驟E2之后，或者部分地與所述步驟E2同步，執(zhí)行計算灰度等級的第三步驟E3。第三步驟E3根據(jù)相關(guān)計算的向量和當前的圖象I或者前一圖象I-1來確定針對每個子場的每個象素而應用的灰度等級，如上所述。在已經(jīng)為子場的象素計算出運動向量時，第二步驟E2和第三步驟E3可以重疊。
為了最小化本發(fā)明所需要的資源，對中間圖象進行的計算局限于用于確定所述子場的單元狀態(tài)所需要的信息。對于每個子場，針對每個單元確定應用的運動向量，但是，僅當運動向量未指向單個象素的情況下，才計算相對應的灰度等級。
最后，在步驟E4執(zhí)行灰度等級的編碼。根據(jù)本發(fā)明，按照與給定的子場的單元相對應的象素來為給定的子場確定PDP的開啟和關(guān)閉狀態(tài)。作為一個編碼的例子，在圖5中認為與包括在向量場VF2中的象素相關(guān)的灰度等級都是等級127，以及與包括在向量場VF3中的象素相關(guān)的灰度等級都是等級64。單元C12的等級編碼為等級127，而單元C18的等級編碼為64。單元C13到C17處于中間等級。對于加權(quán)1的子場，單元C13到C17屬于場VF1。對于加權(quán)2、4、8和16的子場，單元C13到C16屬于子場VF2，而單元C17屬于場VF3。對于加權(quán)32的第一子場，單元C13到C15屬于場VF2，而單元C16和C17屬于場VF3。對于加權(quán)32的第二和第三子場，單元C13和C14屬于場VF2，而單元C15到C17屬于場VF3。對于加權(quán)32的第四和第五子場，單元C13屬于場VF2，而單元C14到C17屬于場VF3。對于加權(quán)32的第六和第七子場，單元C13到C17屬于場VF3。因此對單元C13到C17的編碼值分別等于127、127、95、95和65。然后使用已有技術(shù)根據(jù)編碼的等級創(chuàng)建點火表。
各種的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)都是可能的。圖8中示出了一個例子。圖象存儲器800接收圖象流，用于存儲。存儲器800的規(guī)模允許存儲至少三幅圖象，在使用圖象I-1處理圖象I期間存儲圖象I+1。計算電路801，例如是一個信號處理器，它按照上述的方法執(zhí)行編碼，并且將開啟信號傳送到等離子體板803的列驅(qū)動器。同步電路804同步列驅(qū)動器802和行驅(qū)動器805。
如同本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的那樣，對于實現(xiàn)本方法的電路，可以有各種變化。
權(quán)利要求
1.一種將視頻圖象顯示在顯示設備上的方法，所述顯示設備包括多個單元，在所述的單元中，通過在每個單元或者處于開啟或者處于關(guān)閉的多個子場的給定周期中進行時間積分來獲得灰度等級，其特征在于對于每個子場，計算與所述子場的時刻相對應的中間圖象，每個中間圖象被運動補償；通過向每個子場分配與涉及所述子場的中間圖象相對應的單元值，確定每個子場的每個單元的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在要顯示的圖象和前一圖象之間進行運動估計，通過運動估計獲得的運動向量被分成平行的向量場，以及在于，對于每個子場和對于每個單元，確定施加的運動向量，然后按照要顯示的圖象和/或在要顯示的圖象之前的圖象來確定對應的灰度等級。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于給定的子場，如果單元處于單個平行向量場中，則與其相關(guān)的向量與該向量場相對應，并且灰度等級與該向量指向的要顯示的圖象的灰度等級相對應。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對于給定的子場，如果單元處于至少兩個平行的向量場中，則確定與穿過該單元的所有場平行的向量，以及要顯示的圖象和前一圖象的灰度等級最接近的向量與該單元相關(guān)，與該單元相關(guān)的所述灰度等級對應于相關(guān)的向量所指向的要顯示的圖象的灰度等級。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對于每個給定的子場，如果單元未處于任何一個向量場之中，則計算與相鄰的向量的均值相對應的合成向量，并且與合成向量相對應的前一圖象的灰度等級與該單元相關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，如果單元未處于任何的向量場中，則延長前一圖象的運動向量，分配與圍繞該單元的前一圖象的延長向量場平行的向量，與該單元相關(guān)的灰度等級對應于分配給該單元的向量所穿過的前一圖象的灰度等級。
7.一種顯示設備，其特征在于采用了權(quán)利要求1到6之一的方法。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設備，其特征在于它包括等離子體板。
全文摘要
一種用于對輪廓缺陷進行運動補償?shù)姆椒?。通過向每個單元分配與位于子場時刻中的運動補償中間圖象相對應的狀態(tài)，針對每個子場進行運動補償。本發(fā)明的方法將單個運動向量Vm與每個單元Ci相聯(lián)系，以針對每個子場構(gòu)成中間圖象。
文檔編號G09G3/28GK1466744SQ01816160
公開日2004年1月7日 申請日期2001年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月27日
發(fā)明者迪迪?！ざ磐邠P, 迪迪埃 杜瓦揚, 凱爾維克, 喬納森·凱爾維克, 許波, 貝特朗·許波 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司