專利名稱：用于液晶顯示器和視頻的三維隨機(jī)網(wǎng)屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像數(shù)據(jù)的處理，用于增強(qiáng)以視頻形式提供的或者由諸如液晶顯示器(“LCD”)之類的裝置提供的三維圖像數(shù)據(jù)的外觀。
背景技術(shù)：
許多設(shè)計(jì)成從光柵化圖像數(shù)據(jù)生成彩色圖像的裝置無(wú)法充分利用圖像數(shù)據(jù)中提供的色彩信息。一些裝置具有技術(shù)局限性，使它們無(wú)法生成圖像數(shù)據(jù)中表示的全部范圍的色彩。例如，在一些光柵化圖像數(shù)據(jù)中，各個(gè)像素的色彩信息包括用于例如紅、綠、藍(lán)這三種組成色的數(shù)據(jù)，這三種顏色中每一種顏色的亮度由八位表示，對(duì)于每種組成色允許256種可能的亮度等級(jí)。如果以這種方式表示的圖像顯示在能夠?qū)Ω鹘M成色僅產(chǎn)生八個(gè)不同亮度等級(jí)的裝置上，則丟失大量色彩信息。在這些情況下，通常采用量化方法、如均勻量化對(duì)色彩信息進(jìn)行量化，允許該裝置使用少于圖像數(shù)據(jù)中提供的色彩來(lái)顯示圖像。除了從圖像中消除色彩信息之外，量化方法常常導(dǎo)致輸出圖像內(nèi)出現(xiàn)可視的人為現(xiàn)象。例如，如果圖像數(shù)據(jù)的量化引起色彩等級(jí)之間的可見(jiàn)轉(zhuǎn)變，則可能出現(xiàn)稱作輪廓加重的效果。
優(yōu)化顯示裝置的色彩功能的需要不僅出現(xiàn)在二維(“2-D”)圖像數(shù)據(jù)的顯示中，而且出現(xiàn)在三維(“3-D”)圖像數(shù)據(jù)、如視頻的顯示中。本文所用的術(shù)語(yǔ)“三維圖像數(shù)據(jù)”是指數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，其中像素的色彩不僅是兩個(gè)空間坐標(biāo)的函數(shù)，而且還是時(shí)間坐標(biāo)的函數(shù)。當(dāng)三維圖像數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在顯示裝置、如LCD或計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上時(shí)，屏幕上的單個(gè)像素可能隨時(shí)間推移而顯示不同色彩。具有相同時(shí)間坐標(biāo)的像素陣列一般稱作“幀”。通常以快速演替來(lái)顯示或“循環(huán)”多幀，從而產(chǎn)生活動(dòng)圖像。
一種用于擴(kuò)展色彩功能有限的裝置可獲得的色彩范圍的技術(shù)稱作三維掛網(wǎng)。一般來(lái)說(shuō)，掛網(wǎng)技術(shù)利用肉眼的特性來(lái)擴(kuò)展裝置的超出其固有色彩功能的色彩輸出。如果肉眼觀看具有不同顏色的足夠小的點(diǎn)構(gòu)成的圖形，觀看者一般不會(huì)感覺(jué)到各點(diǎn)的顏色，而是感覺(jué)到約等于圖形中各點(diǎn)的平均色的色彩。當(dāng)眼睛觀察顯示裝置上的點(diǎn)的小陣列時(shí)，人眼感知平均色的能力在空間上起作用，當(dāng)眼睛觀察其顏色迅速改變的像素陣列時(shí)，則隨時(shí)間推移起作用。在任一情況下，眼睛通常感覺(jué)到約等于所觀察像素的平均色的一種色彩。觀看者所感受的色彩稱作“有效色彩輸出”。用于產(chǎn)生活動(dòng)圖像的掛網(wǎng)技術(shù)通常構(gòu)造值的三維陣列或“網(wǎng)屏(screen)”，它們可用于在像素陣列中產(chǎn)生具有所需有效色彩輸出的色彩圖形。這些技術(shù)通過(guò)產(chǎn)生好象具有裝置的物理特性所定義的色彩等級(jí)中間的額外色彩等級(jí)，使裝置能夠擴(kuò)展它可顯示的色彩數(shù)量。
稱作幀頻調(diào)制(“FRM”)的普通三維掛網(wǎng)技術(shù)將多幀上的像素交替接通和斷開，產(chǎn)生約等于在一連串幀上測(cè)量的平均色的有效色彩輸出。術(shù)語(yǔ)“刷新率”是指單一像素的輸出在不同色彩等級(jí)之間變換的頻率。提高刷新率會(huì)使裝置能夠顯示更多數(shù)量的中間色，并且可以提供對(duì)有效色彩輸出的更大控制。
影響色彩輸出的感知質(zhì)量的另一個(gè)因素是彩色圖形的感知均勻性。在呈現(xiàn)三維圖像數(shù)據(jù)時(shí)最好是使用產(chǎn)生具有高度均勻性的彩色圖形的網(wǎng)屏。已知的FRM技術(shù)在其產(chǎn)生均勻圖形的能力上是不一致的。
需要開發(fā)一種改進(jìn)的三維掛網(wǎng)技術(shù)，它增加裝置在呈現(xiàn)三維圖像數(shù)據(jù)時(shí)可產(chǎn)生的色彩等級(jí)數(shù)量，并且提供對(duì)所顯示的彩色圖形的均勻性的較大控制，同時(shí)使人為現(xiàn)象的出現(xiàn)減到最少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)從任意三維彩色圖形產(chǎn)生三維網(wǎng)屏，使顯示裝置能夠產(chǎn)生用于呈現(xiàn)三維圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)色彩等級(jí)。
初始圖形發(fā)生器定義稱作“初始圖形”的像素的三維陣列。采用初始圖形作為起點(diǎn)，均勻圖形發(fā)生器定義稱作“群集陣列”的像素的三維陣列，采用濾波器來(lái)識(shí)別群集陣列中的最大群集，消除位于最大群集中的群集像素，識(shí)別群集陣列中的最大空白，以及將群集像素放置在最大空白中。均勻圖形發(fā)生器不斷地將群集像素從最大群集移動(dòng)到最大空白，直到從最大群集中消除群集像素的步驟創(chuàng)建最大空白。出現(xiàn)這種情況時(shí)，完成該過(guò)程，而且修改的群集陣列稱作均勻圖形。色塊(dither)矩陣發(fā)生器定義稱作“色塊矩陣”的三維陣列，以及在兩個(gè)階段將分級(jí)值分配給色塊矩陣。在第一階段，色塊矩陣發(fā)生器識(shí)別均勻圖形中的最大群集，識(shí)別位于最大群集中的群集像素，以及將分級(jí)值分配給色塊矩陣中對(duì)應(yīng)于群集像素的元素。然后再?gòu)木鶆驁D形中消除群集像素。重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到均勻圖形不包含任何群集像素。在第二階段，色塊矩陣發(fā)生器將均勻圖形中的像素重置為其初始值，識(shí)別均勻圖形中的最大空白，識(shí)別最大空白中的空白像素，以及將群集像素插入空白像素的位置。色塊矩陣發(fā)生器將分級(jí)值分配給色塊矩陣中對(duì)應(yīng)于空白像素的元素。重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到均勻圖形僅包含群集像素。


圖1說(shuō)明典型的圖像再現(xiàn)系統(tǒng)中的主要部件。
圖2說(shuō)明典型的個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的主要部件。
圖3是可用于執(zhí)行本發(fā)明的各方面的一種系統(tǒng)的框圖。
圖4(a)-4(c)說(shuō)明可用作初始圖形的隨機(jī)圖形的三個(gè)幀。
圖4(d)說(shuō)明通過(guò)對(duì)4(a)-4(c)所示幀中的像素值進(jìn)行平均而產(chǎn)生的圖像。
圖5說(shuō)明一個(gè)流程圖，總結(jié)由均勻圖形發(fā)生器以及色塊矩陣發(fā)生器所執(zhí)行的步驟。
圖6(a)示意說(shuō)明二進(jìn)制值的二維群集陣列。
圖6(b)示意說(shuō)明一種可應(yīng)用于圖6(a)所示群集陣列以識(shí)別最大群集或最大空白的濾波器。
圖6(c)示意說(shuō)明復(fù)制四次的圖6(a)的群集陣列。
圖6(d)用數(shù)字說(shuō)明將圖6(b)所示濾波器應(yīng)用于圖6(a)的群集陣列的區(qū)域的詳細(xì)情況。
圖6(e)示意說(shuō)明圖6(a)所示群集陣列中像素的總密度值的陣列。
圖7(a)-7(c)說(shuō)明從圖4(a)-4(c)所示初始圖形產(chǎn)生的均勻圖形的三個(gè)幀。
圖7(d)說(shuō)明通過(guò)對(duì)圖7(a)-7(c)所示幀中像素的值進(jìn)行平均而產(chǎn)生的圖像。
圖8(a)和8(b)說(shuō)明高斯濾波器的示例值。
圖9(a)和9(b)說(shuō)明一種濾波器的示例值。
圖10(a)-10(c)說(shuō)明從圖4(a)-4(c)所示初始圖形產(chǎn)生的均勻圖形的三個(gè)幀。
圖10(d)說(shuō)明通過(guò)對(duì)圖10(a)-10(c)所示幀中像素的值進(jìn)行平均而產(chǎn)生的圖像。
圖11(a)-11(c)說(shuō)明從圖4(a)-4(c)所示初始圖形產(chǎn)生的均勻圖形的三個(gè)幀。
圖11(d)說(shuō)明通過(guò)對(duì)圖11(a)-11(c)所示幀中像素的值進(jìn)行平均而產(chǎn)生的圖像。
圖12(a)-12(c)說(shuō)明從圖4(a)-4(c)所示初始圖形產(chǎn)生的均勻圖形的三個(gè)幀。
圖12(d)說(shuō)明通過(guò)對(duì)圖12(a)-12(c)所示幀中像素的值進(jìn)行平均而產(chǎn)生的圖像。
具體實(shí)施例方式
系統(tǒng)概述圖1說(shuō)明典型的圖像再現(xiàn)系統(tǒng)中的主要部件。輸入裝置10從通路1接收表示原始圖像的信號(hào)，以及沿通路11生成原始圖像的光柵化表示?？刂蒲b置20從通路11接收這個(gè)表示并作出響應(yīng)，沿通路21生成原始圖像的輸出裝置相關(guān)的表示。輸出裝置30從通路21接收這個(gè)表示并作出響應(yīng)，沿通路31生成原始圖像的表示。本發(fā)明旨在改善輸出裝置所產(chǎn)生的表示的感知質(zhì)量。
輸入裝置10可以是能夠產(chǎn)生三維圖形圖像的軟件應(yīng)用。或者，輸入裝置10也可以是能夠產(chǎn)生三維攝影圖像的裝置、如攝像機(jī)。如果輸入裝置10是創(chuàng)建圖像的軟件應(yīng)用，則從通路1接收的信號(hào)可表示該應(yīng)用的命令或數(shù)據(jù)。
輸出裝置30可以是能夠呈現(xiàn)視頻或三維圖形圖像的任何類型的裝置。例如，輸出裝置30可以是LCD裝置，或者也可以是計(jì)算機(jī)監(jiān)視器。
控制裝置20負(fù)責(zé)把從通路11接收的原始圖像的光柵化表示轉(zhuǎn)換為原始圖像的輸出裝置相關(guān)表示?？刂蒲b置20可通過(guò)通用計(jì)算機(jī)中的軟件和/或硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。
圖2說(shuō)明可用于執(zhí)行本發(fā)明的各方面的一種典型個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的主要部件。CPU 42提供計(jì)算資源。I/O控制43表示與諸如鍵盤、鼠標(biāo)或調(diào)制解調(diào)器之類的I/O裝置44的接口。RAM45是系統(tǒng)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)控制46表示與存儲(chǔ)裝置47的接口，存儲(chǔ)裝置47包括諸如磁帶或磁盤之類的存儲(chǔ)媒體或光學(xué)媒體。存儲(chǔ)媒體可用來(lái)記錄操作系統(tǒng)、實(shí)用程序以及應(yīng)用程序所用指令的程序，并可包含實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各方面的程序。顯示控制48提供與顯示裝置49的接口。顯示裝置可以是任何類型的視覺(jué)顯示裝置?？刂?0表示與諸如能夠產(chǎn)生圖形圖像的軟件應(yīng)用或攝像機(jī)之類的輸入裝置10的接口?？刂?2表示與諸如LCD裝置之類的輸出裝置30的接口。
圖2中，所有主要的系統(tǒng)部件都與可代表不止一種物理總線的總線41連接。不需要總線體系結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)部件的功能以及本發(fā)明的各個(gè)方面可通過(guò)各種各樣的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中包括分立邏輯部件、一個(gè)或多個(gè)ASIC和/或軟件控制的處理器。例如，控制裝置20可通過(guò)專用裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)控制裝置20的方式對(duì)于本發(fā)明不是很重要。可采用包括數(shù)字和模擬處理電路的其它實(shí)現(xiàn)。可通過(guò)諸如包含從超聲頻至紫外線頻率的頻譜上的基帶或調(diào)制通信路徑之類的各種機(jī)器可讀媒體或者包括采用基本上任何磁或光記錄技術(shù)傳遞信息、包括磁帶、磁盤以及光盤的存儲(chǔ)媒體等來(lái)傳遞本發(fā)明的軟件實(shí)現(xiàn)。
圖3是可用于執(zhí)行本發(fā)明的各方面的一種系統(tǒng)的框圖。初始圖形發(fā)生器510產(chǎn)生表示值的圖形的數(shù)據(jù)，并沿通路515將數(shù)據(jù)傳送給均勻圖形發(fā)生器520。均勻圖形發(fā)生器520處理沿通路515接收的數(shù)據(jù)，并沿通路525將數(shù)據(jù)傳送給色塊矩陣發(fā)生器540。色塊矩陣發(fā)生器540采用沿通路525接收的數(shù)據(jù)來(lái)生成三維網(wǎng)屏，并沿通路545將表示網(wǎng)屏的數(shù)據(jù)發(fā)送給存儲(chǔ)裝置47。半色調(diào)處理器729沿通路740接收光柵化的三維圖像數(shù)據(jù)，訪問(wèn)存儲(chǔ)裝置47中表示網(wǎng)屏的數(shù)據(jù)，并沿通路744將圖像的半色調(diào)表示傳送給輸出裝置30。輸出裝置30沿通路753產(chǎn)生輸出圖像。在一個(gè)最佳實(shí)現(xiàn)中，初始圖形發(fā)生器510、均勻圖形發(fā)生器520以及色塊矩陣發(fā)生器540通過(guò)一個(gè)或多個(gè)結(jié)合在控制裝置20中的軟件應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一種方案是，初始圖形發(fā)生器510、均勻圖形發(fā)生器520以及色塊矩陣發(fā)生器540通過(guò)結(jié)合在控制裝置20中的數(shù)字或模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，初始圖形發(fā)生器510、均勻圖形發(fā)生器520以及色塊矩陣發(fā)生器540結(jié)合在輸出裝置30中，并通過(guò)一個(gè)或多個(gè)可由輸出裝置30或者可由數(shù)字或模擬電路執(zhí)行的軟件應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，初始圖形發(fā)生器510、均勻圖形發(fā)生器520以及色塊矩陣發(fā)生器540結(jié)合在控制裝置20中，存儲(chǔ)裝置47和半色調(diào)處理器729結(jié)合在輸出裝置30中。
初始圖形發(fā)生器初始圖形發(fā)生器510定義維數(shù)為M×N×T的像素的三維陣列，其中M和N表示兩個(gè)空間維度，以及T表示時(shí)間維度。像素的三維陣列稱作“初始圖形”。初始圖形中的像素值可按照任意方式來(lái)產(chǎn)生。在一個(gè)最佳實(shí)現(xiàn)中，初始圖形中的各像素具有二進(jìn)制值。在這個(gè)實(shí)現(xiàn)中，二進(jìn)制值為1的像素稱作“群集像素”，二進(jìn)制值為0的像素稱作“空白像素”。圖4(a)-4(c)說(shuō)明可用作初始圖形的維數(shù)為128×128×3的隨機(jī)圖形的第一幀422、第二幀423以及第三幀424。圖4(d)說(shuō)明通過(guò)對(duì)幀422、423以及424中的像素值進(jìn)行平均所產(chǎn)生的圖像，并且表示以快速演替方式呈現(xiàn)幀422、423、424時(shí)觀看者所看到的圖像。在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，初始圖形中的像素具有非二進(jìn)制值，其中群集像素和空白像素被定義為具有特定范圍內(nèi)的值的像素。
均勻圖形發(fā)生器圖5說(shuō)明一個(gè)流程圖，總結(jié)由均勻圖形發(fā)生器520以及色塊矩陣發(fā)生器540所執(zhí)行的步驟。步驟550-557由均勻圖形發(fā)生器520執(zhí)行。在最佳實(shí)現(xiàn)中，均勻圖形發(fā)生器520定義M×N×T陣列，稱作“群集陣列”。在步驟550，均勻圖形發(fā)生器520通過(guò)向群集陣列中的各像素分配初始圖形中相應(yīng)像素的值，將初始圖形復(fù)制到群集陣列。
最大群集的識(shí)別均勻圖形發(fā)生器520按照以下方式將群集陣列轉(zhuǎn)換為均勻分布的圖形。在步驟551，均勻圖形發(fā)生器520識(shí)別群集陣列中的最大群集。在最佳實(shí)現(xiàn)中，最大群集通過(guò)濾波器來(lái)識(shí)別。如果采用X×Y×Z濾波器，則逐個(gè)像素地拖動(dòng)X×Y×Z濾波器窗口通過(guò)三維群集陣列，以便檢驗(yàn)群集陣列中的相鄰像素的每個(gè)X×Y×Z集合或區(qū)域。均勻圖形發(fā)生器520將濾波器應(yīng)用到一個(gè)區(qū)域，通過(guò)將該區(qū)域中的像素值與濾波器函數(shù)進(jìn)行卷積，從而產(chǎn)生輸出值。選擇該區(qū)域中的像素并指定為這個(gè)區(qū)域的“中央像素”。區(qū)域中央像素的選擇可以是任意的，或者也可由濾波器特性或其它因素來(lái)確定。從相應(yīng)區(qū)域產(chǎn)生的輸出值稱作“總密度值”，并與區(qū)域的中央像素相關(guān)。圖6(a)示意說(shuō)明二進(jìn)制值的二維6×6群集陣列705。包含像素723在內(nèi)的一部分像素具有“0”值。包含像素724在內(nèi)的其它像素具有“1”值。圖6(b)示意說(shuō)明一種可應(yīng)用于圖6(a)所示群集陣列705以識(shí)別最大群集的3×3濾波器。盡管為了便于說(shuō)明而分別在圖6(a)和6(b)中給出二維群集陣列705和二維濾波器710，但將三維濾波器應(yīng)用于三維群集陣列的過(guò)程以與二維陣列中相同的方式進(jìn)行。必要時(shí)，群集陣列被多次復(fù)制，以便允許濾波器通過(guò)回繞來(lái)產(chǎn)生邊界像素的總密度值。圖6(c)示意說(shuō)明復(fù)制四次的群集陣列705，以便說(shuō)明將濾波器710應(yīng)用到以像素723為中心的九個(gè)像素的區(qū)域727的情況。濾波器710與區(qū)域727中的值進(jìn)行卷積，產(chǎn)生中央像素723的總密度值。圖6(d)以數(shù)字說(shuō)明將濾波器710應(yīng)用于區(qū)域727的情況。參照?qǐng)D6(d)所示的數(shù)字計(jì)算，區(qū)域727具有總密度值2.2。濾波器710應(yīng)用到群集陣列705中的每個(gè)3×3區(qū)域。圖6(e)示意說(shuō)明群集陣列705的總密度值的陣列733。陣列733中的各值對(duì)應(yīng)于群集陣列705中的相應(yīng)像素，并表示以相應(yīng)像素為中心的區(qū)域的總密度值。例如，元素736對(duì)應(yīng)于像素723，且包含值2.2，它表示與區(qū)域727相關(guān)的總密度值。元素738對(duì)應(yīng)于像素724，且包含值4.5，它表示以像素724為中心的區(qū)域的總密度值。
識(shí)別具有最大總密度值的群集陣列中的像素，則環(huán)繞區(qū)域被確定為最大群集。參照?qǐng)D6(e)，4.5是陣列733中的最大總密度值，表明以相應(yīng)像素724為中心的區(qū)域是群集陣列705中的最大群集。
在步驟552，均勻圖形發(fā)生器520消除位于最大群集中央的群集像素。在最佳實(shí)現(xiàn)中，群集像素的消除是通過(guò)識(shí)別位于最大群集中央的群集像素并將其值從1改為0來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果最大群集中的中央像素是空白像素，則從中心具有群集像素的第二大群集中消除群集像素。在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，可消除最大群集中不是位于中央的像素。
最大空白的識(shí)別在步驟553，均勻圖形發(fā)生器520識(shí)別群集陣列中的最大空白。在最佳實(shí)現(xiàn)中，用于識(shí)別最大群集的濾波器也用來(lái)識(shí)別最大空白。檢查群集陣列中各區(qū)域的總密度值，具有最小總密度值的區(qū)域被識(shí)別為最大空白。
在步驟555，群集像素放置在最大空白中。在最佳實(shí)現(xiàn)中，通過(guò)識(shí)別位于最大空白中央的空白像素并將其值從0改為1，將群集像素放置在最大空白中。如果最大空白的中央像素是群集像素，則將群集像素放置在中心具有空白像素的第二大空白中。在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，可以消除最大空白中不是位于中央的像素。
如果步驟554確定最大空白是剛從其中消除群集像素的區(qū)域，則步驟556將群集像素恢復(fù)到它在區(qū)域中央的位置，完成構(gòu)成群集陣列的過(guò)程。否則，均勻圖形發(fā)生器520返回到步驟551，并檢查修改后的群集陣列，識(shí)別最大群集，以及重復(fù)該過(guò)程。均勻圖形發(fā)生器520繼續(xù)將群集像素從最大群集移動(dòng)到最大空白中，直到從最大群集中消除群集像素的步驟創(chuàng)建最大空白。出現(xiàn)這種情況時(shí)，該方法按如上所述進(jìn)入步驟556，完成這個(gè)過(guò)程。修改的群集陣列稱作均勻圖形。
圖7(a)-7(c)說(shuō)明從圖4(a)4(c)所示初始圖形產(chǎn)生的均勻圖形的第一幀782、第二幀783以及第三幀784。圖7(d)說(shuō)明通過(guò)對(duì)幀782、783以及784中的值進(jìn)行平均所產(chǎn)生的圖像。在步驟557，均勻圖形根據(jù)需要存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
色塊矩陣發(fā)生器步驟560-576由色塊矩陣發(fā)生器540執(zhí)行。在最佳實(shí)現(xiàn)中，色塊矩陣發(fā)生器540從通路525接收表示均勻圖形的數(shù)據(jù)。在本實(shí)現(xiàn)中，色塊矩陣發(fā)生器540定義M×N×T群集陣列，它用于與均勻圖形發(fā)生器520所用的群集陣列相同的功能。在步驟560，色塊矩陣發(fā)生器540通過(guò)向群集陣列中的各像素分配均勻圖形中相應(yīng)像素的值，將均勻圖形復(fù)制到群集陣列中。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用均勻圖形作為色塊矩陣發(fā)生器540的起點(diǎn)因其均勻分布而極為有利。在其它實(shí)現(xiàn)中，不同的圖形可加載到色塊矩陣發(fā)生器540中的群集陣列中。在步驟561，色塊矩陣發(fā)生器540建立變量RANK，它表明當(dāng)前出現(xiàn)在群集陣列中的群集像素的數(shù)量。例如，在最佳實(shí)現(xiàn)中，如果均勻圖形包含Q個(gè)群集像素，則為RANK分配等于Q的初始值。
色塊矩陣發(fā)生器540定義第二M×N×T陣列，稱作“色塊矩陣”，其中包含M×N×T元素。由于色塊矩陣和群集陣列具有相同的維數(shù)，因此在具有坐標(biāo)(i，j)的色塊矩陣中的元素與具有坐標(biāo)(i，j)的群集陣列中的像素存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。
分兩個(gè)階段將值分配給色塊矩陣中的元素。在第一階段，根據(jù)步驟563和564，色塊矩陣發(fā)生器540識(shí)別群集陣列中的最大群集，識(shí)別位于該群集中的像素，以及將等于變量RANK的分級(jí)值分配給對(duì)應(yīng)于該像素的色塊矩陣中的元素。在步驟565，從將來(lái)的考慮中消除群集像素。在最佳實(shí)現(xiàn)中，群集像素的識(shí)別和消除是通過(guò)識(shí)別最大群集的中央像素并將其值從1改為0來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果最大群集的中央像素是空白像素，則識(shí)別并消除第二大群集的中央像素。在步驟566，變量RANK減少1，反映從群集陣列中消除一個(gè)群集像素。重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到群集陣列不包含任何群集像素，如步驟562中的判定。這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生分配給色塊矩陣中的所選元素的Q個(gè)唯一分級(jí)值(從Q下降到1)。
第二階段將從Q+1直到M×N×T的分級(jí)值分配給色塊矩陣中的元素。第二階段從步驟570開始，其中色塊矩陣發(fā)生器540再次將均勻圖形復(fù)制到群集陣列中。在步驟571，RANK的值被重置為Q，反映群集陣列中群集像素的數(shù)量。在步驟573和574，色塊矩陣發(fā)生器540識(shí)別群集陣列中的最大空白，識(shí)別最大空白中的空白像素，以及在空白像素的位置上插入群集像素。在最佳實(shí)現(xiàn)中，通過(guò)識(shí)別最大空白中的中央像素并將其值從0改為1，插入群集像素。在步驟575和576，色塊矩陣發(fā)生器540將RANK的值加1，反映了向群集陣列增加一個(gè)群集像素，以及分配等于對(duì)應(yīng)于中央像素的色塊矩陣中元素的RANK的調(diào)整值的分級(jí)值。重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到群集陣列僅包含群集像素，如步驟572中的判定。兩級(jí)過(guò)程的最終結(jié)果是包含M×N×T個(gè)唯一值的色塊矩陣。
歸一化上述過(guò)程產(chǎn)生包含M×N×T個(gè)唯一分級(jí)值的M×N×T色塊矩陣。如果需要L個(gè)分級(jí)值而不是M×N×T個(gè)分級(jí)值，則可通過(guò)應(yīng)用下列公式把各分級(jí)值R轉(zhuǎn)換為歸一化分級(jí)值R’R′=int{R(M×N×T)/L}--(1)]]>在上式中，通過(guò)四舍五入、即通過(guò)舍去變量x中位于小數(shù)點(diǎn)右邊的全部數(shù)字，int{x}產(chǎn)生整數(shù)值。
濾波器的選擇濾波器的選擇影響三維圖像的性能和外觀，因此是三維網(wǎng)屏實(shí)現(xiàn)的要素。一種實(shí)現(xiàn)采用如下定義的高斯濾波器f(x,y,t)=e-(x2+y2+t2)/2σ2--(2)]]>圖8(a)和8(b)說(shuō)明以上采用表示兩個(gè)空間維度中的5×5像素以及時(shí)間維度中的3幀的5×5×3濾波器窗口所定義的高斯濾波器的示例值。圖8(a)說(shuō)明t＝0時(shí)f(x，y，t)的值。圖8(b)說(shuō)明t＝±1時(shí)f(x，y，t)的值。參照?qǐng)D7(a)-7(c)，通過(guò)將上式(2)定義的高斯濾波器應(yīng)用于圖4(a)-4(c)所示的初始圖形，產(chǎn)生幀782、783及784構(gòu)成的均勻圖形。
由于高斯濾波器同等對(duì)待空間和時(shí)間信息，因此它不能很好地適應(yīng)以不同方式處理空間和時(shí)間信息的人的視覺(jué)系統(tǒng)。針對(duì)這種差異的另一種濾波器由下式定義 其中 以及α是實(shí)數(shù)。
e-(x2+y2/2σ2)項(xiàng)影響空間均勻性，α1+t2δ(x,y)]]>項(xiàng)影響時(shí)間維度中的圖形性能。圖9(a)和9(b)說(shuō)明采用σ＝1.0的5×5×3濾波器窗口、由公式(3)和(4)定義的濾波器的示例值。圖9(a)說(shuō)明t＝0時(shí)f(x，y，t)的值。圖9(b)說(shuō)明t＝±1時(shí)f(x，y，t)的值。在圖9(b)中，沒(méi)有指定α的值。圖9(a)和9(b)所示的濾波器產(chǎn)生取決于α值的不同可視圖形。增加α值通常產(chǎn)生具有更均勻外觀的圖形。這個(gè)結(jié)果在高刷新率時(shí)極為有用。已經(jīng)觀察到，在顯示指定數(shù)量的幀上的相同平均亮度的各種圖形中，顯示較高均勻性的那些圖形在視覺(jué)上感覺(jué)更舒服。圖10(a)-10(c)說(shuō)明從圖4(a)-4(c)所示的初始圖形中采用α＝2.0、由式(3)和(4)定義的濾波器所產(chǎn)生的均勻圖形的三幀906、907以及908。圖10(d)說(shuō)明通過(guò)循環(huán)幀906、907以及908所產(chǎn)生的圖像。
如果α＝0.0，濾波器函數(shù)不對(duì)前面或后繼幀提供加權(quán)，但分別對(duì)各個(gè)幀計(jì)算輸出值。圖11(a)-11(c)說(shuō)明α＝0.0時(shí)、從圖4(a)-4(c)所示初始圖形產(chǎn)生的均勻圖形的三個(gè)幀911、912以及913。圖11(d)說(shuō)明通過(guò)循環(huán)幀906、907以及908所產(chǎn)生的圖像。
如果α＜0，則濾波器函數(shù)通常產(chǎn)生極少差異或完全沒(méi)有差異的幀。這個(gè)結(jié)果在緩慢循環(huán)這些幀時(shí)極為有用，因?yàn)閹g的可視差異在低刷新率時(shí)可能產(chǎn)生不希望的“閃爍”。圖12(a)-12(c)說(shuō)明α＝-0.6時(shí)、從圖4(a)-4(c)所示初始圖形產(chǎn)生的均勻圖形的三個(gè)幀916、917以及918。點(diǎn)圖形在全部三幀中均相同。圖12(d)說(shuō)明通過(guò)循環(huán)幀906、907以及908所產(chǎn)生的圖像。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生三維色塊矩陣以用于表示圖像中一個(gè)或多個(gè)色彩等級(jí)的方法，其中所述方法包括接收表示像素的三維陣列的數(shù)據(jù)，其中各像素具有一個(gè)值，而且根據(jù)各個(gè)像素的值將各個(gè)像素分配給包含排列在群集中的群集像素的第一集合或者分配給包含排列在空白中的空白像素的第二集合；定義包含多個(gè)元素的三維色塊矩陣，其中所述陣列中的各個(gè)像素具有所述色塊矩陣中的相應(yīng)元素；通過(guò)識(shí)別位于所述陣列內(nèi)最大群集中的群集像素、更新表明識(shí)別所述群集像素的順序的分級(jí)值、根據(jù)所述分級(jí)值產(chǎn)生所述色塊矩陣中所述相應(yīng)元素的值、以及從所述第一集合中消除所述群集像素，確定對(duì)應(yīng)于群集像素的所述色塊矩陣中的各個(gè)元素的值；以及通過(guò)識(shí)別位于所述陣列內(nèi)最大空白中的空白像素、更新表明識(shí)別空白像素的順序的分級(jí)值、根據(jù)所述分級(jí)值產(chǎn)生所述色塊矩陣中所述相應(yīng)元素的值、以及從所述第二集合中消除所述空白像素，確定對(duì)應(yīng)于空白像素的所述色塊矩陣中的各個(gè)元素的值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述陣列內(nèi)像素的初始值通過(guò)以下操作來(lái)確定接收表示像素的三維初始圖形的數(shù)據(jù)，其中各個(gè)像素具有一個(gè)值，而且根據(jù)各個(gè)像素的值將各個(gè)像素分配給包含排列在群集中的群集像素的第一集合或者分配給包含排列在空白中的空白像素的第二集合；以及通過(guò)反復(fù)識(shí)別位于所述初始圖形內(nèi)最大群集中的群集像素、將所述群集像素從所述第一集合重新分配到所述第二集合、識(shí)別位于所述初始圖形內(nèi)最大空白中的空白像素、以及將所述空白像素從所述第二集合重新分配到所述第一集合，調(diào)整所述初始圖形中像素的值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述陣列中的各個(gè)像素具有二進(jìn)制值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，更新所述分級(jí)值的步驟通過(guò)對(duì)于從所述第一集合中消除的每個(gè)群集像素將所述分級(jí)值減一以及對(duì)于從所述第二集合中消除的每個(gè)空白像素將所述分級(jí)值加一來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5.一種裝置，包括存儲(chǔ)器和連接所述存儲(chǔ)器的處理電路，其中所述處理電路適合于接收表示像素的三維陣列的數(shù)據(jù)，其中各像素具有一個(gè)值，而且根據(jù)各個(gè)像素的值將各個(gè)像素分配給包含排列在群集中的群集像素的第一集合或者分配給包含排列在空白中的空白像素的第二集合；定義包含多個(gè)元素的三維色塊矩陣，其中所述陣列中的各個(gè)像素具有所述色塊矩陣中的相應(yīng)元素；通過(guò)識(shí)別位于所述陣列內(nèi)最大群集中的群集像素、更新表明識(shí)別所述群集像素的順序的分級(jí)值、根據(jù)所述分級(jí)值產(chǎn)生所述色塊矩陣中所述相應(yīng)元素的值、以及從所述第一集合中消除所述群集像素，確定對(duì)應(yīng)于群集像素的所述色塊矩陣中的各個(gè)元素的值；以及通過(guò)識(shí)別位于所述陣列內(nèi)最大空白中的空白像素、更新表明識(shí)別空白像素的順序的分級(jí)值、根據(jù)所述分級(jí)值產(chǎn)生所述色塊矩陣中所述相應(yīng)元素的值、以及從所述第二集合中消除所述空白像素，確定對(duì)應(yīng)于空白像素的所述色塊矩陣中的各個(gè)元素的值。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述陣列內(nèi)像素的初始值通過(guò)以下操作來(lái)確定接收表示像素的三維初始圖形的數(shù)據(jù)，其中各個(gè)像素具有一個(gè)值，而且根據(jù)各個(gè)像素的值將各個(gè)像素分配給包含排列在群集中的群集像素的第一集合或者分配給包含排列在空白中的空白像素的第二集合；以及通過(guò)反復(fù)識(shí)別位于所述初始圖形內(nèi)最大群集中的群集像素、將所述群集像素從所述第一集合重新分配到所述第二集合、識(shí)別位于所述初始圖形內(nèi)最大空白中的空白像素、以及將所述空白像素從所述第二集合重新分配到所述第一集合，調(diào)整所述初始圖形中像素的值。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述陣列中的各個(gè)像素具有二進(jìn)制值。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，更新所述分級(jí)值的步驟通過(guò)對(duì)于從所述第一集合中消除的每個(gè)群集像素將所述分級(jí)值減一以及對(duì)于從所述第二集合中消除的每個(gè)空白像素將所述分級(jí)值加一來(lái)實(shí)現(xiàn)。
9.一種裝置可讀的媒體，它包含指令程序，這些指令由所述裝置執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)用于產(chǎn)生三維色塊矩陣以用于表示圖像中一個(gè)或多個(gè)色彩等級(jí)的方法，其中所述方法包括接收表示像素的三維陣列的數(shù)據(jù)，其中各像素具有一個(gè)值，而且根據(jù)各個(gè)像素的值將各個(gè)像素分配給包含排列在群集中的群集像素的第一集合或者分配給包含排列在空白中的空白像素的第二集合；定義包含多個(gè)元素的三維色塊矩陣，其中所述陣列中的各個(gè)像素具有所述色塊矩陣中的相應(yīng)元素；通過(guò)識(shí)別位于所述陣列內(nèi)最大群集中的群集像素、更新表明識(shí)別所述群集像素的順序的分級(jí)值、根據(jù)所述分級(jí)值產(chǎn)生所述色塊矩陣中所述相應(yīng)元素的值、以及從所述第一集合中消除所述群集像素，確定對(duì)應(yīng)于群集像素的所述色塊矩陣中的各個(gè)元素的值；以及通過(guò)識(shí)別位于所述陣列內(nèi)最大空白中的空白像素、更新表明識(shí)別空白像素的順序的分級(jí)值、根據(jù)所述分級(jí)值產(chǎn)生所述色塊矩陣中所述相應(yīng)元素的值、以及從所述第二集合中消除所述空白像素，確定對(duì)應(yīng)于空白像素的所述色塊矩陣中的各個(gè)元素的值。
10.如權(quán)利要求9所述的媒體，其特征在于，所述陣列內(nèi)像素的初始值通過(guò)以下操作來(lái)確定接收表示像素的三維初始圖形的數(shù)據(jù)，其中各個(gè)像素具有一個(gè)值，而且根據(jù)各個(gè)像素的值將各個(gè)像素分配給包含排列在群集中的群集像素的第一集合或者分配給包含排列在空白中的空白像素的第二集合；以及通過(guò)反復(fù)識(shí)別位于所述初始圖形內(nèi)最大群集中的群集像素、將所述群集像素從所述第一集合重新分配到所述第二集合、識(shí)別位于所述初始圖形內(nèi)最大空白中的空白像素、以及將所述空白像素從所述第二集合重新分配到所述第一集合，調(diào)整所述初始圖形中像素的值。
11.如權(quán)利要求9所述的媒體，其特征在于，所述陣列中的各個(gè)像素具有二進(jìn)制值。
12.如權(quán)利要求9所述的媒體，其特征在于，更新所述分級(jí)值的步驟通過(guò)對(duì)于從所述第一集合中消除的每個(gè)群集像素將所述分級(jí)值減一以及對(duì)于從所述第二集合中消除的每個(gè)空白像素將所述分級(jí)值加一來(lái)實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
色塊矩陣發(fā)生器定義稱作“群集陣列”的像素三維陣列，根據(jù)各像素的值將其指定為“群集像素”或“空白像素”。色塊矩陣發(fā)生器還定義稱作“色塊矩陣”的三維陣列且分兩階段將分級(jí)值分配給色塊矩陣。第一階段，色塊矩陣發(fā)生器識(shí)別群集陣列中最大群集，識(shí)別位于最大群集中群集像素，將分級(jí)值分配給對(duì)應(yīng)于群集像素的色塊矩陣中元素及從群集陣列中消除群集像素。重復(fù)此過(guò)程直到群集陣列不含群集像素。第二階段，色塊矩陣發(fā)生器將群集陣列中像素重置為其初始值，識(shí)別群集陣列中最大空白，識(shí)別最大空白中空白像素，將分級(jí)值分配給對(duì)應(yīng)空白像素的色塊矩陣中元素及將群集像素插入空白像素的位置。重復(fù)此過(guò)程直到群集陣列僅含群集像素。
文檔編號(hào)G09G3/04GK1504793SQ200310120
公開日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2003年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月3日
發(fā)明者黃錦成, 疏效平 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社