圖像處理設(shè)備及其控制方法

文檔序號：2540814閱讀：206來源：國知局

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專利名稱：圖像處理設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將具有第一幀速(frame rate)的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成具有更高幀速的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)的圖像處理設(shè)備以及用于控制該圖像處理設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，C RT已與例如電視機(jī)的運(yùn)動圖像顯示裝置同義。然而，近年來，所謂的液晶顯示器、等離子體顯示器(plasma display)和FED顯示器已投入實(shí)際應(yīng)用。也就是說，現(xiàn)在有各種類型的顯示器。
這些類型的顯示器采用不同的顯示方法。例如，基于液晶裝置的顯示裝置(例如，直觀式(direct-view-type)液晶顯示裝置、液晶背4殳影才幾(rear projector)和液晶正才殳影才(front projector)) 使用多種掃描方法。在任何一種情況下，各像素部分中的光輸出期占用一個幀的大部分顯示期。因?yàn)檫@個原因，將這類顯示裝置稱為保持型(hold-type)顯示裝置。
另一方面，在例如CRT或FED中，在一個幀中，光在各像素部分中輸出一次。發(fā)光時間比幀顯示期短得多，通常為2msec 或更短。因?yàn)檫@個原因，將這類顯示裝置稱為脈沖型 (impulse國type)顯示裝置。
還存在類型不同于上述分類的所謂的等離子體顯示器和場序顯示器(field sequential display)。
各種類型的顯示方法具有以下特征。
n)保持型顯示裝置
這種類型的顯示裝置在大部分幀周期內(nèi)發(fā)射光。因此，光強(qiáng)度的時間不均衡性(temporal imbalance)小，并iU艮少觀察到閃爍。另外，與一個幀中的發(fā)光期的長度相一致，追蹤(pursuit) (即，運(yùn)動圖像的運(yùn)動部分的視線追蹤)使得運(yùn)動模糊相對較大。這里的"運(yùn)動模糊"不同于由顯示裝置的響應(yīng)特性所引起的運(yùn)動模糊。
(2)脈沖型顯示裝置
這種類型的顯示裝置在幀周期的非常短的時間內(nèi)發(fā)射光。因此，光強(qiáng)度的時間不均衡性大，并且觀察到與幀同步的閃爍。然而，很少觀察到追蹤中的運(yùn)動模糊。因此可以獲得與靜止部分的分辨率幾乎相同的分辨率。
通常，顯示裝置的發(fā)光期根據(jù)顯示方法和顯示裝置而變化。上述類型(1)和(2)在發(fā)光期方面正好相反。各方法中的發(fā)光期(對應(yīng)于保持時間)越長，追蹤中的運(yùn)動模糊就越大。發(fā)光期越短，則運(yùn)動模糊越小。也就是說，發(fā)光期和運(yùn)動模糊的幅度差不多相互成正比。另一方面，關(guān)于與幀同步的閃爍，發(fā)光期越長，觀察到的閃爍就越小。發(fā)光期越短，則觀察到的閃爍越大。也就是說，發(fā)光期和閃爍具有折中關(guān)系。
對于這兩個問題的解決方案是將幀頻乘以N。在很多情況下，N=2。也就是說，將速率增大一倍。當(dāng)將幀頻增大一倍時，各兩倍速率幀(double-rate frame)中的發(fā)光期減小一半。這還使得運(yùn)動模糊差不多減少一半。同樣關(guān)于閃爍，如果將原始幀頻 60 Hz加倍為120 Hz,則閃爍的頻率落在人眼的響應(yīng)特性之外。因此觀察不到閃爍。
如上所述，將幀頻增大一倍(更通常的說法是將幀頻乘以 N)具有很大效果，但是出現(xiàn)了新問題。
例如，當(dāng)原始圖像信號的幀頻為60 Hz時，每l/60sec更新一次圖像信息。如果將幀頻增大一倍以便以120 Hz顯示圖像數(shù)
據(jù)，則每隔一幀丟失必需的圖像信息。作為一種方法，例如，如果將幀頻增大一倍，則將同一圖像顯示兩次。這解決了閃爍，但是不能改善原始圖像中的運(yùn)動模糊。在脈沖型顯示裝置中，在追蹤中觀察到雙重圖像(以下將該現(xiàn)象稱為"雙重模糊
(double-blurring),')。
為了降低運(yùn)動模糊或雙重模糊，并且避免閃爍，主要使用兩種方法以將幀頻增大一倍。
第一種方法檢測原始圖像中的對象的運(yùn)動，并且估計兩幀之間的圖像。這通常被稱為運(yùn)動補(bǔ)償?shù)闹虚g圖像生成方法。在第一種方法中，在特定條件下發(fā)生估計誤差。另外，所需的計算量十分高。
在第二種方法中，首先對于輸入圖像的各幀進(jìn)行濾波處理，以分成與運(yùn)動模糊強(qiáng)相關(guān)的空間高頻成分和與閃爍強(qiáng)相關(guān) 的空間低頻成分。將空間高頻成分集中在一個子幀中(與原始幀相對應(yīng)的兩個兩倍速率幀的其中一個)。將空間低頻成分分配給兩個子幀(與原始幀相對應(yīng)的兩個兩倍速率幀兩者)。
在本說明書中，將第二種方法稱為"將圖像分成空間頻率并將空間頻率分配給子幀以進(jìn)行顯示的方法"。
作為"將圖像分成空間頻率并將空間頻率分配給子幀以進(jìn) 行顯示的方法，，，已知有日本特開平6-70288號公報(以下稱之為專利文獻(xiàn)l)、日本特開2002-351382號公報(以下稱之為專利文獻(xiàn)2)、以及美國授權(quán)前2006/0227249Al號公報(以下稱之為專利文獻(xiàn)3)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明還可以改善具有相對較輕的處理負(fù)荷的后者(第二種方法)。
在考察"將圖像分成空間頻率并將空間頻率分配給子幀以進(jìn)行顯示的方法，，時，提出了兩個問題。
第一個問題是實(shí)際追蹤中的顯示圖像具有失真。第二個問題是不可能充分利用顯示裝置的動態(tài)范圍。
假定在將根據(jù)輸入圖像的每一幀所生成的空間高頻成分和空間低頻成分分配給子幀，并且其成分的時間上的重心
(temporal center of gravity)在顯示中移位時，產(chǎn)生第一個問題。
在追蹤中，每一圖像的顯示時間對應(yīng)于追蹤中所觀察到的圖像的空間位置。如果時間上的重心移位，則空間上的重心 (spatial center of gravity)在追蹤時所觀察到的圖像中移位。甚至在追蹤中所觀察到的圖像中，如果空間高頻成分的空間上的重心和空間低頻成分的空間上的重心相互具有相對移位，則獲得具有重像(ghosting)或托尾模糊(tail-blurring)等失真的圖像，與在普通圖像中一樣。
在專利文獻(xiàn)l中，將原始圖像的速率增大一倍，并且限制一個子幀(兩個相應(yīng)兩倍速率幀的其中一個)的空間高頻成分，并且根據(jù)圖像的運(yùn)動對有無該限制進(jìn)行控制。因此，當(dāng)限制高頻成分時，高頻成分的時間上的重心向沒有限制高頻成分的子幀移位。結(jié)果，顯示輸入圖像的高頻成分的時間上的重心和低頻成分的時間上的重心具有移位的圖像，并且在追蹤中可能觀察到重像或托尾模糊。
在專利文獻(xiàn)2中，將原始圖像的速率增大一倍，并且根據(jù) 該運(yùn)動增大或減小兩個兩倍速率幀(與輸入圖像的幀相對應(yīng)的兩個子幀)的空間高頻成分。同樣在這種情況下，空間高頻成分的時間上的重心向增大高頻成分的子幀移位。因此，與上述情況一樣，在追蹤中可能觀察到重像或托尾模糊。
在專利文獻(xiàn)3中，將原始圖像的速率增大一倍，并且增大
一個子幀的空間高頻成分，并且將另一子幀的空間高頻成分降低相同量。同樣在這種情況下，空間高頻成分的時間上的重心向增大高頻成分的子幀移位。因此，與上述情況一樣，在追蹤中可能觀察到重像或托尾模糊。
下面說明第二個問題，即，不可能充分利用顯示裝置的動態(tài)范圍。
當(dāng)將一個子幀的顯示水平移至另一子幀時，限制了顯示水平增高了的子幀的最大顯示強(qiáng)度。此時，具有較低顯示水平的子幀的顯示強(qiáng)度沒有達(dá)到最大值。因?yàn)檫@個原因，不可能最大程度地使用這兩個子幀的動態(tài)范圍。
考慮到上述問題做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種使用簡單配置來至少減輕第一個問題和/或第二個問題的技術(shù)。
例如，用于解決第一個問題的本發(fā)明具有以下配置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種圖像處理設(shè)備，用于將
以每單位時間m幀輸入的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)作為每單位時間Nxm(N >2)幀的輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述圖像處理設(shè)備包括
濾波器單元，用于將來自感興趣的輸入幀的圖像數(shù)據(jù)分成空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)；
存儲單元，用于存儲通過所述濾波器單元所獲得的所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)；
讀取單元，用于從所述存儲單元讀取所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)N次；
乘法單元，用于將所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)乘以預(yù)定的乘法器系數(shù)，其中，所述預(yù)定的乘法器系數(shù)被設(shè)置為使得所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)的時間上的重心與所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)的時間上的重心一致，并
使得所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)的時間分布小于所述空間低頻
成分圖像數(shù)據(jù)的時間分布；
加法單元，用于在每次讀取所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)時，將經(jīng)過所述乘法單元的乘法運(yùn) 算之后的空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)相力口；以及
輸出單元，用于輸出來自所述加法單元的相加后的圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種圖像處理設(shè)備，用于接收每單位時間m幀的輸入運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)，并且輸出每單位時間 2m幀的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)，所述圖像處理設(shè)備包括
接收單元，用于接收每一幀的輸入圖像數(shù)據(jù)；
濾波器單元，用于將感興趣的輸入幀的圖像數(shù)據(jù)分成空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)；
存儲單元，用于存儲所述輸入圖像數(shù)據(jù)、所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)；
計算單元，用于計算低頻平均圖像數(shù)據(jù)，所述低頻平均圖像數(shù)據(jù)是時間上與所述感興趣的幀相鄰的輸入幀的低頻成分圖像數(shù)據(jù)和存儲在所述存儲單元中的所述感興趣的幀的低頻成分圖像數(shù)據(jù)的平均值；
生成單元，用于基于所述低頻成分圖像數(shù)據(jù)和所述高頻成分圖像數(shù)據(jù)，生成高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)；以及
輸出單元，用于對于每一幀順序輸出所述高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)和通過所述計算單元獲得的所述低頻平均圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種圖像處理設(shè)備，用于將以每單位時間m幀輸入的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)作為每單位時間包含 Nxm(N^2)幀的輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述圖像處理設(shè)
備包括
濾波器單元，用于將感興趣的幀的輸入運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)分成 R(R> 2)個空間頻帶成分圖像；
存儲單元，用于存儲通過所述濾波器單元所獲得的R個圖像數(shù)據(jù)成分；
讀取單元，用于從所述存儲單元讀取所述R個圖^f象數(shù)據(jù)成分N次；
乘法單元，用于將所述R個圖像數(shù)據(jù)成分乘以預(yù)定的乘法器系數(shù)，其中，將所述預(yù)定的乘法器系數(shù)設(shè)置為使得所述R個圖像數(shù)據(jù)成分的時間上的重心一致，并使得所述R個圖像數(shù)據(jù) 成分的時間分布按照所述成分圖像的空間頻率的升序越來越 ??；
加法單元，用于在每次所述讀取單元讀取所述R個空間頻帶圖像數(shù)據(jù)成分時，將經(jīng)過所述乘法單元的乘法運(yùn)算之后的所述R個空間頻帶圖像數(shù)據(jù)成分相加；以及
輸出單元，其輸出來自所述加法單元的相加后的圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種圖像處理設(shè)備，用于將以每單位時間m幀輸入的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)作為每單位時間Nxm(N >2)幀的輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述圖像處理設(shè)備包括
濾波器單元，用于將感興趣的幀的圖像分成空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分；
存儲單元，用于存儲通過所述濾波器單元所獲得的各空間頻率圖像數(shù)據(jù)成分；
讀取單元，用于從所述存儲單元讀取所述空間高頻圖像數(shù) 據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分N次；
乘法單元，用于將所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分乘以預(yù)定的乘法器系數(shù)，其中，設(shè)置所述預(yù)
定的乘法器系數(shù)以將所述低頻圖像數(shù)據(jù)成分分配給比所述高頻
圖像數(shù)據(jù)成分更多數(shù)量的幀；
加法單元，用于在每次所述讀取單元讀出所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分時，將經(jīng)過所述乘法單元的乘法運(yùn)算之后的所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分相加；以及
輸出單元，用于輸出來自所述加法單元的相加后的圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種圖像處理設(shè)備的控制方法，所述圖像處理將以每單位時間m幀輸入的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)作為每單位時間Nxm(N》2)幀的輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述控制方法包括
濾波步驟，用于將感興趣的幀的圖像分成空間高頻圖像數(shù) 據(jù)成分和空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分；
存儲步驟，用于將在所述濾波步驟中所獲得的各空間頻率圖像數(shù)據(jù)成分存儲在存儲單元中；
讀取步驟，用于從所述存儲單元讀取所述空間高頻圖像數(shù) 據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分N次；
乘法步驟，用于將所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分乘以預(yù)定的乘法器系數(shù)，其中，所述預(yù)定的乘法器系數(shù)被設(shè)置為使得所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分的時間上的重心與所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分的時間上的重心一致，并使得所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分的時間分布小于所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分的時間分布；
加法步驟，用于在每次讀取所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和
所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分時，將經(jīng)過乘法運(yùn)算之后的所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分相加；以及
輸出步驟，用于輸出在所述加法步驟中相加后的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種圖像處理設(shè)備的控制方
法，所述圖像處理設(shè)備輸入每單位時間包含m幀的運(yùn)動圖像數(shù) 據(jù)，并且輸出每單位時間包含2m幀的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)，所述控制方法包括
輸入步驟，用于輸入每一幀的圖像數(shù)據(jù)；
濾波步驟，用于將感興趣的輸入幀的圖像數(shù)據(jù)分成空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分；
存儲步驟，用于將所述感興趣的幀的緊挨著的前一幀的低頻圖像數(shù)據(jù)成分存儲在存儲單元中；
計算步驟，用于計算低頻圖像數(shù)據(jù)平均值，所述低頻圖像
數(shù)據(jù)平均值是在所述濾波步驟中所獲得的感興趣的幀的下一輸入幀的低頻圖像數(shù)據(jù)成分和存儲在所述存儲單元中的所述低頻圖像數(shù)據(jù)成分的平均值；以及
輸出步驟，用于對于每一幀順序輸出基于所述低頻圖像數(shù) 據(jù)成分和所述高頻圖像數(shù)據(jù)成分所生成的高頻增強(qiáng)的圖像數(shù) 據(jù)、以及所述低頻圖像數(shù)據(jù)平均值。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種圖像處理設(shè)備的控制方法，所述圖像處理設(shè)備將以每單位時間m幀輸入的運(yùn)動圖像數(shù) 據(jù)作為每單位時間Nxm(N > 2)幀的輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述控制方法包括
濾波步驟，用于將感興趣的幀的輸入運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)分成 R(R > 2)個空間頻帶成分圖像；
存儲步驟，用于將所獲得的R個圖像數(shù)據(jù)成分存儲在存儲單元中；
讀取步驟，用于從所述存儲單元讀取所述R個圖像數(shù)據(jù)成分N次；
乘法步驟，用于將所述R個圖像數(shù)據(jù)成分乘以預(yù)定的乘法器系數(shù)，其中，所述預(yù)定的乘法器系數(shù)被設(shè)置為使得所述R個圖像數(shù)據(jù)成分的時間上的重心一致，并且使得所述R個圖像數(shù) 據(jù)成分的時間分布按照所述成分圖像的空間頻率的升序越來越
??；
加法步驟，用于在每次讀取所述R個空間頻帶圖像數(shù)據(jù)成分時，將經(jīng)過乘法運(yùn)算之后的所述R個空間頻帶圖像數(shù)據(jù)成分才目力口；以&
輸出步驟，用于輸出來自所述加法步驟的相加后的圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種圖像處理設(shè)備的控制方法，所述圖像處理設(shè)備將以每單位時間m幀輸入的運(yùn)動圖像數(shù) 據(jù)作為每單位時間包含Nxm(N》2)幀的輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述控制方法包括
濾波步驟，用于將感興趣的幀的輸入圖像分成空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分；
存儲步驟，用于將所獲得的各空間頻率圖像數(shù)據(jù)成分存儲在存儲單元中；
讀取步驟，用于從所述存儲單元讀取所述空間高頻圖像數(shù) 據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分N次；
乘法步驟，用于將所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分乘以預(yù)定的乘法器系數(shù)，其中，設(shè)置所述預(yù) 定的乘法器系數(shù)以將所述低頻圖像數(shù)據(jù)成分分配給比所述高頻圖像數(shù)據(jù)成分更多數(shù)量的幀；
加法步驟，用于在每次讀取所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分時，將經(jīng)過乘法運(yùn)算之后的所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分相加；以及
輸出步驟，用于輸出在所述加法步驟中相加后的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，例如，可以使用簡單處理，降低保持型顯示裝置中的運(yùn)動模糊，并且降低脈沖型顯示裝置中的閃爍。還可以抑制追蹤中的重像或托尾模糊等失真。本發(fā)明還能夠防止由于一個子幀的亮度下降或水平飽和所引起的、對于圖像質(zhì)量的任何不利影響。
通過以下(參考附圖)對于典型實(shí)施例的說明，本發(fā)明的其它特征將顯而易見。

圖l是示出根據(jù)第一實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的配置的框
圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的另一配置的框圖3是示出根據(jù)第一實(shí)施例的輸入幀和兩倍速率幀中沿著
時間軸的圖像信號波形的例子的圖4是示出傳統(tǒng)圖像處理設(shè)備的配置的框圖5是示出另一傳統(tǒng)圖像處理設(shè)備的配置的框圖6是示出另一傳統(tǒng)圖像處理設(shè)備的配置的框圖7的A D是用于解釋托尾模糊的原因的圖8的A C是用于解釋在沒有隨時間改變的情況下為什么
在圖像中沒有發(fā)生運(yùn)動模糊的圖9的A~ C是示出假定對圖8的A~ C中所示的圖像進(jìn)行追
蹤的圖像信號SH和SL的圖10的A~ C是示出假定在第一實(shí)施例中進(jìn)行追蹤的圖像
信號SH和SL的圖ll的A- C是示出現(xiàn)有技術(shù)配置的追蹤波形的圖12的A ~ C是示出根據(jù)第一實(shí)施例的追蹤波形的圖13是示出根據(jù)第二實(shí)施例的保持型顯示裝置中的子幀
SH和SL的亮度轉(zhuǎn)變的時序圖14是示出根據(jù)第二實(shí)施例的脈沖型顯示裝置中的子幀
SH和SL的亮度轉(zhuǎn)變的時序圖15是示出傳統(tǒng)保持型顯示裝置的幀顯示定時的時序圖；圖16是示出傳統(tǒng)脈沖型顯示裝置的幀顯示定時的時序圖；圖17是示出根據(jù)第二實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的配置的框
圖18是示出根據(jù)第二實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的另一配置的框圖19是根據(jù)第二實(shí)施例的自適應(yīng)多級(4級)LPF的框圖；圖20是根據(jù)第二實(shí)施例的自適應(yīng)2級LPF的框圖；圖21是用于解釋根據(jù)第三實(shí)施例的處理內(nèi)容的時序圖；圖22是用于解釋根據(jù)第三實(shí)施例的處理內(nèi)容的時序圖；圖23是用于解釋根據(jù)第三實(shí)施例的優(yōu)選處理內(nèi)容的時序
圖24是用于解釋根據(jù)第三實(shí)施例的優(yōu)選處理內(nèi)容的時序
圖25是示出根據(jù)第四實(shí)施例在5倍速率重放中五個子幀的各頻帶的增益系數(shù)的圖26是示出根據(jù)第四實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的配置的框
圖27是示出根據(jù)第一實(shí)施例的變形例的處理過程的流程
圖28是示出根據(jù)第一實(shí)施例的幀關(guān)系的表；
圖29是示出根據(jù)第一實(shí)施例的子幀的分配比的圖3 0是示出根據(jù)第一實(shí)施例的變形例的圖像處理設(shè)備的配置的框圖3 l是根據(jù)第二實(shí)施例的、對于整個圖像進(jìn)行濾波處理的自適應(yīng)多級(4級)LPF的框圖；以及
圖32是根據(jù)第二實(shí)施例的、對于整個圖像進(jìn)行濾波處理的自適應(yīng)2纟及LPF的斗匡圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考

本發(fā)明的實(shí)施例。
為了易于理解本發(fā)明的實(shí)施例，首先將參考圖4 6說明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。
在圖4所示的現(xiàn)有技術(shù)的配置中，選擇性地將輸入場圖像臨時保存在兩個場存儲器中，并且通過開關(guān)SWO以輸入速率的兩倍交替進(jìn)行輸出，從而將原始信號的幀速增大一倍。此時，一個子幀的空間頻率的高頻成分被抑制。結(jié)果，該子幀(在圖4 中以SL表示)包含相對少量的空間高頻成分。另一子幀(在圖4 中以SH表示)包含相對大量的空間高頻成分?？臻g高頻成分因此位于輸出圖像的其中一個子幀中。這降低了運(yùn)動模糊。
在圖5所示的另一現(xiàn)有技術(shù)的配置中，幀轉(zhuǎn)換器將輸入圖像的幀速增大一倍。濾波器LPF/HPF將空間頻率分成空間低頻成分"Low(低)"和空間高頻成分"High(高)"。對于各兩倍速率幀 (或者對于從輸入圖像幀的角度看的其中一個子幀)，將高頻成分High乘以預(yù)定的增益oc。通過在兩倍速率幀中的一個中使用具有正值的a,在兩倍速率幀中的另一個中使用具有負(fù)值的oc，來在每一兩倍速率幀中改變a的極性。如果判斷出圖像的運(yùn)動大，則可以增大oc的絕對值?？臻g高頻成分因此位于一個兩倍速率幀(或者從輸入圖像的角度看的一個子幀)SH中。這降低了
運(yùn)動纟莫糊。
在圖6所示的另一現(xiàn)有技術(shù)的配置中，輸入圖像A[i]通過濾波器HPF以生成空間高頻成分?jǐn)?shù)據(jù)H[i]。將空間高頻成分?jǐn)?shù)據(jù) H[i]與輸入圖像A[i]相加以生成高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)SH[i]。從輸入圖像A[i]中減去空間高頻成分?jǐn)?shù)據(jù)H[i]以生成低頻圖像數(shù) 據(jù)SL[i]。利用開關(guān)SWO,以輸入圖像的幀頻的兩倍的頻率切換這些數(shù)據(jù)，從而輸出兩倍速率圖像，其中空間高頻成分集中于兩倍速率幀中的其中一個(從輸入圖像幀角度看的一個子幀)。這降低了運(yùn)動模糊。
在這些現(xiàn)有技術(shù)的配置中，基于一個輸入幀生成兩個相應(yīng) 的兩倍速率幀(或者從輸入圖像的角度看的其中一個子幀)，即，幀SH和SL。例如，當(dāng)首先顯示幀SH，然后顯示幀SL時，幀SH 包含輸入圖像幀的大量空間高頻成分。因此，空間高頻成分在時間上前移。另一方面，將空間低頻成分分配給幀SH和SL兩者，并且在時間上才艮本沒有移位。因此，空間高頻成分相對于空間低頻成分在時間上前移。
當(dāng)對于運(yùn)動圖像的運(yùn)動部分進(jìn)行追蹤時，時間上的前移相當(dāng)于追蹤中觀察到的圖像在運(yùn)動方向上的空間移位。因此，追蹤中觀察到的圖像中的空間高頻成分相對于空間低頻成分在運(yùn) 動方向上移位。在這種情況下，觀察到具有重像或托尾模糊的圖像。
第一實(shí)施例
第一實(shí)施例可以減輕上述第一個問題。更具體地，第一實(shí) 施例使得可以消除空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)的顯示(輸出)中的相對時移。在第一實(shí)施例中，因此可以防止或減少追蹤時所觀察到的圖像中的重像或托尾模糊。
圖l是示出根據(jù)第一實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的配置的框
圖。
圖l示出接收運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)的每一幀、并且根據(jù)一個幀的輸入運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)生成兩個子幀(兩倍速率運(yùn)動圖像數(shù)據(jù))的設(shè)
備。以A[i]表示一個幀的輸入運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)，并且以H[i](空間高頻數(shù)據(jù))表示輸入運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)A[i]的空間高頻成分?jǐn)?shù)據(jù)。以 L[i]表示空間低頻成分?jǐn)?shù)據(jù)(空間低頻成分圖像數(shù)據(jù))。以SH[i] 表示交替輸出以實(shí)現(xiàn)兩倍速率圖像的兩倍速率幀(或者子幀)的其中一個，并且以SL[i]表示其中的另一個。"[i]，，索引符號表示輸入運(yùn)動圖像的第i幀。
低通濾波器1(以下稱之為LPF l)是二維低通濾波器。該濾波器不定義特定函數(shù)。例如，可以使用高斯函數(shù)?？蛇x地，可以使用移動平均或加權(quán)移動平均。在下面的說明中，將作為濾波系數(shù)最大值的l/2的有效距離定義為"距離常數(shù)值d"。距離常數(shù)值d表示與空間頻率相對應(yīng)的波長，該空間頻率等于空間頻率濾波器限制圖像的帶寬的截止頻率。d的單位為"像素"。
LPF 1首先從輸入圖像A[i]中截止(過濾)預(yù)定常數(shù)值以上的上空間頻率，從而生成空間低頻成分?jǐn)?shù)據(jù)L [ i ]。減法器2根據(jù)H [ i ] =A[i] -L[i],通過從原始圖像數(shù)據(jù)A[i]中減去L[i]計算出空間高頻成分?jǐn)?shù)據(jù)H[i]。
加法器3將高頻成分?jǐn)?shù)據(jù)H[i]與原始圖像數(shù)據(jù)A[i]相加，從而生成包含大量空間高頻成分的子圖像數(shù)據(jù)(空間高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù))SH[i]。
SH[i] = A[i] + H[i] = L[i] + 2 x H[i]
幀延遲電路4和5中的每一個將當(dāng)前幀延遲一個幀，以在當(dāng) 前幀和下一幀之間進(jìn)行計算。幀延遲電路4消除了輸入給開關(guān)8 的端子a的信號和輸入給端子b的信號之間的幀移位。
加法器6將由LPF l生成的、并且延遲了一個幀的空間低頻
成分?jǐn)?shù)據(jù)L[i-l]與下一幀的L[i]相加。
除法器7通過將來自加法器6的圖像數(shù)據(jù)除以"2",計算出平均值，并且輸出該平均值作為低頻平均圖像數(shù)據(jù)SL[i-l]。
SL[i-l] = (L[i-l] + L[i]}/2
幀延遲電路4將SH[i]延遲一個幀，以生成SH[i-l],從而使得由加法器3所計算出的SH[i]與SL[i-l]相匹配。
通過開關(guān)8以輸入圖像幀的頻率兩倍的頻率，選擇這樣生成的SH[i-l]和SL[i-l],并且順序輸出它們。這使得能夠輸出包含位于一個幀中的空間高頻成分的兩倍速率圖像信號。因此能夠?qū)崿F(xiàn)具有小運(yùn)動模糊和小閃爍的圖像。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，解釋對于作為例子的顯示的亮度(顯示的光強(qiáng)度)的計算和定義。在這些實(shí)施例中，例如，示出圖像的波形的時序圖表示沿縱坐標(biāo)的亮度。因此，當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于定義為與顯示的亮度(顯示的光強(qiáng)度)成比例的數(shù)據(jù)的圖像數(shù) 據(jù)時，本發(fā)明是最有效的。然而，本發(fā)明并不總是局限于這種情況。本發(fā)明還可應(yīng)用于通常使用的范圍中的圖像數(shù)據(jù)(在數(shù)據(jù) 值和顯示亮度或光強(qiáng)度之間具有輕微非線性的圖像數(shù)據(jù))。即使在這種情況下，本發(fā)明的概念也近似保持并提供充分有利的效果。
圖l示出使用SH[i-l]的例子。圖2示出使用高通濾波器(HPF) 形成與圖l中的電路配置相當(dāng)?shù)碾娐放渲玫睦印?br> 圖2中的附圖標(biāo)記11表示高通濾波器(以下稱之為H P F)。圖 2示出這樣一種電路配置，其布i定圖l中的LPF 1和圖2中的HPF ll具有通過A[i] = H[i] + L[i]給出的關(guān)系。圖2中的附圖標(biāo)記13 表示減法器；附圖標(biāo)記12和16表示加法器；附圖標(biāo)記14和15表示幀延遲電路；附圖標(biāo)記17表示除法器；以及附圖標(biāo)記18表示開關(guān)。基于所示的配置能夠充分地理解這些構(gòu)件，從而省略對
其的詳細(xì)說明。
圖3示出在第一實(shí)施例中輸入圖像A[i]與輸出圖像SH[i]和 SL[i]之間的對應(yīng)關(guān)系。從該圖的頂部到底部，幀的順序隨著時間前進(jìn)。以相對于相應(yīng)的輸入圖像至少一個幀的時間延遲來輸出輸出圖像。
輸出圖像SH[i-l]、 SH[i]和SH[i+l]分別對應(yīng)于輸入圖像 A[i-l]、 A[i]和A[i+l]。根據(jù)輸入圖像的相應(yīng)幀計算輸出圖像的元素。另一方面，例如，分別根據(jù)A[i]和A[i+l]計算輸出圖像 SL[i]的構(gòu)成元素L[i]和L[i+l]。 SL[i]是這兩個元素的平均值。
利用該關(guān)系，輸出(顯示)A[i]的空間低頻成分?jǐn)?shù)據(jù)L[i]的 1/2作為SL[i]，并且顯示剩余l(xiāng)/4成分作為SL[i-l]和SL[i]。
因此，L[i]的顯示的時間上的重心位于SL[i-1 ]和SL[i]之間的中間點(diǎn)，即，SH[i]的顯示期的中心。另一方面，完全顯示作為A[i]的空間高頻成分所計算的H[i]作為SH[i] 。 H[i]的顯示的時間上的重心位于SH[i]的顯示期的中心。因此，L[i]的顯示的時間上的重心與H[i]的顯示的時間上的重心相匹配。也就是i兌，可以防止在追蹤中所觀察到的圖像中的重像或托尾模糊等失真。
SH和SL的順序
在輸出與一個輸入數(shù)據(jù)幀A[i]相對應(yīng)的兩個子幀信號SH[i] 和SL[i]從而使得按照SH和SL的順序顯示這兩個子幀信號的假定下，解釋本實(shí)施例。例如，圖28是明確示出該順序的表。然而，本發(fā)明并不局限于該順序，該順序可以是相反的。即使按照相反的順序，本發(fā)明也具有相同的效果。
以下將如在本實(shí)施例的說明中的后輸出SL的順序稱為"正序"，將首先輸出SL的順序稱為"逆序"。
按照"正序"，通過參考感興趣的幀和緊挨著的后一幀的低
頻成分，SL取平均值。實(shí)際上，在等待要輸入的緊挨著的后一幀的一個幀之后，計算臨時保存的當(dāng)前幀和新輸入的幀之間的平均值。因此，將輸出低頻圖像表示為 SL[i畫l] = (L[i國l] + L[i])/2。
相反，按照"逆序"，通過參考感興趣的幀和緊挨著的前一幀的低頻成分，SL取平均值。因此，將輸出低頻圖像表示為 SL[i] = (L[i] + L[i-1])/2。
除輸出幀編號相差l之外，這兩個公式具有相同的形式。
總之，一個低頻圖像數(shù)據(jù)S L對應(yīng)于反映在與感興趣的子幀相鄰的兩個子幀SH上的低頻圖像的平均值。
如結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)所述，在追蹤圖像中發(fā)生兩邊不對稱失真 (bilaterally asymmetrical distortion),長口圖9的A ~ C或者圖11的 A C中所示。失真的形狀在"正序"和"逆序"之間改變。更具體地，形狀在橫向上反轉(zhuǎn)。尤其是，托尾模糊失真反轉(zhuǎn)其方向。
第一實(shí)施例的操作的詳細(xì)說明
在本實(shí)施例中，N=2,并且空間頻率具有兩個頻帶高頻 H和低頻L。然而，在本發(fā)明中，可以將輸入圖像的幀頻乘以N(或者分成N個子幀)，并且可以將輸入圖像分成多個空間頻帶。在這種情況下，在多個頻帶中，較高頻率成分在時間上集中，相反，較低頻率成分在時間上分散。另外，配置時間上的重心使其一致。因此，N可以為2或大于2，從而將輸入圖像分成多個空間頻帶。
為了滿足空間高頻成分H和空間低頻成分L的上述條件，并且將H集中到一個子幀，要分配的子幀的數(shù)量必須是奇數(shù)，并且至少為3。在本實(shí)施例中，N=2，并且使用通過將幀速增大一倍所獲得的子幀進(jìn)行顯示。將一個輸入圖像分配給三個子幀。也就是說，要分配的子幀的數(shù)量Nd為3。在本實(shí)施例中，由于
輸入圖像中相互相鄰的幀共享作為要分配的子幀的位于端部的
其中一個子幀，因而關(guān)系(N-2，并且Nd-3)同時成立。如果N 為偶數(shù)，則將這些成分分配給為奇數(shù)的Nd(Nd2N)，并且，例如，相鄰幀共享一個子幀。通過將原始分配系數(shù)相加獲得子幀的系數(shù)。這樣解決了N和Nd之間的不匹配。該和值不得超過同一空間頻率成分的另一子幀的系數(shù)。
圖28是示出圖像的相對關(guān)系的表。也就是說，圖28根據(jù)幀轉(zhuǎn)變?nèi)鐚?shí)地表現(xiàn)圖1中的操作。沿圖28的水平方向示出幀的轉(zhuǎn) 變。沿垂直方向示出圖像的類型或圖像成分。第一行的每一格從左開始順序表示輸入圖像的一個幀。從第二行開始，每一列從左起順序表示一個子幀。從輸入圖像A開始將輸出圖像延遲一個幀。因此，同樣在圖28中，第二行中的值i比第一行中的小 1。
圖28的第一行表示輸入圖像A。第二行表示將輸出的子幀。第三~第七行示出使用濾波器從輸入圖像A的各幀所提取的、并且乘以系數(shù)的空間高頻成分H和空間低頻成分L。第八行表示第二行中的子幀的和輸出成分的斷開(breakdown)。
在第五行的第四~第六列中示出與圖28的第一行中的A[i] 相對應(yīng)的頻率成分。圖29詳細(xì)示出該部分。這樣，使用圖28所示的系數(shù)將輸入圖像的每一幀分配給(增加成)三個子幀。在圖 29中，GL1 ~ GL3為{0.5， 1， 0.5}， GH1 ~ GH3為{0， 2, 0}。
圖30示出第一實(shí)施例的變形例。圖30中的配置具有與圖1 中的配置相同的功能。圖l示出最簡單形式的實(shí)施例。例如，圖 30示出如何根據(jù)圖28以預(yù)定比率將輸入圖像A分配給三個子幀。在滿足預(yù)定條件時，還可以通過適當(dāng)改變圖30中的乘法器的系數(shù)來實(shí)現(xiàn)不同于圖l的配置的例子。
將說明圖30中的框圖。加倍電路50將輸入幀同步信號(例
如，60Hz)增大一倍，以生成120 Hz的同步信號clk2。濾波器53 將輸入圖像分成空間高頻成分(H)和空間低頻成分(L),并且對應(yīng)于圖1中的LPF l和減法器2的組合。每次輸入A[i]的幀同步信號時，開關(guān)51和52中的每一個按照(O) -> (l)或(l) -> (O)的順序選擇輸出端子。
每次輸入來自加倍電路50的輸出clk2時，開關(guān)58 ~ 61中的
每一個按照(l) -> (2) -> (3) -> (4) -> (1)......的順序逐步選擇其
四個輸出端子。開關(guān)58和59與相同編號的通道連接。開關(guān)60和 61也與相同編號的通道連接。然而，開關(guān)60和61與編號與開關(guān) 58和59的通道編號相差兩級的通道連接。這些開關(guān)的輸出端子 (4)是用于生成定時的虛擬連接。對于圖28所示的操作，各開關(guān) 根據(jù)clk2，按照(l) -> (2) -> (3) -> (4) -> (1) -> (2)……的順序選擇輸出端子。
將具有預(yù)定系數(shù)的乘法器連接到開關(guān)58 61的各通道。加法器62、 63、 64和65中的每一個將來自相應(yīng)開關(guān)的輸出相加。加法器66將來自力p法器62 65的輸出相加。
開關(guān)58和60具有相同的乘法器系數(shù)的組合。開關(guān)59和61也具有相同的乘法器系數(shù)的組合。
開關(guān)58和60的乘法器的系數(shù)GH1 ~ GH3與空間高頻成分相關(guān)，并且由圖29中的H成分來表示。開關(guān)59和61的乘法器的系數(shù)GL1 ~ GL3與空間低頻成分相關(guān)，并且由圖29中的L成分來表示。
現(xiàn)在將說明圖30中的信號的流程。圖30示出圖28中的第四列的定時(即，與子幀SL[i-l]相對應(yīng)的定時)處的配置。濾波器 53將輸入信號A[i]分成空間高頻成分H[i]和空間低頻成分L[i]。將分開后的空間高頻成分H[i]和空間低頻成分L[i]分別發(fā)送給開關(guān)51和52。這兩個開關(guān)選擇輸出端子(l),以將頻率成分臨時
存儲在幀存儲器56和57中。
開關(guān)51和52的輸出端子(0)預(yù)先將來自緊挨著的前一幀的成分H[i-l]和L[i-l]輸出給幀存儲器54和55,以使得它們臨時存儲該信號。
每次將開關(guān)51和52連接到相應(yīng)的端子時，幀存儲器54、 55、 56和57從濾波器53接收新數(shù)據(jù)并更新它們的內(nèi)容。將所存儲的各數(shù)據(jù)項(xiàng)保持與輸入圖像的兩個幀周期相對應(yīng)的時間段。另外，在開關(guān)58~ 61的連接從輸出端子(4)改變成輸出端子(1)之前，立即更新相應(yīng)幀存儲器的內(nèi)容。
在這種狀態(tài)下，開關(guān)58~ 61順序改變輸出端子。將這些輸出相加以獲得本實(shí)施例的輸出。例如，當(dāng)開關(guān)58和59按照(1)-> (2)-〉。)的順序改變輸出端子時，表示輸出與圖28中的A[i-l] 相對應(yīng)的成分，也就是說，按照第四行的第二列->第三列-〉第四列的順序輸出空間頻帶成分。類似地，當(dāng)開關(guān)60和61按照(1) -> (2) -〉 p)的順序改變輸出端子時，表示輸出與圖28中的A[i] 相對應(yīng)的成分，也就是說，按照第五行的第四列->第五列->第六列的順序輸出空間頻帶成分。
以上述方法獲得的該框圖的輸出信號對應(yīng)于圖28的第八行(最低的級)。使用圖29所示的系數(shù)作為圖30所示的乘法器的系數(shù)GL1 ~ GL3和GH1 ~ GH3。只要使用這些系數(shù)，貝'J圖30中的配置就具有與圖1中的功能相同的功能。為了滿足本發(fā)明的特征，例如，關(guān)于GL1 GL3需要第一和第三項(xiàng)相等，這些系數(shù)的和為2,并且位于各端的系數(shù)的兩倍值小于或等于位于中心的系數(shù)的值。因此，例如，GL1 ~ GL3可以為{0.4， 1.2, 0.4}或{0.3， 1.4， 0.3}。當(dāng)以這些系數(shù)替換圖30中的GL1 ~ GL3時，與第一實(shí) 施例相比，盡管可以實(shí)現(xiàn)較小失真的實(shí)施例，但是生成略微大的閃爍。后一系數(shù)趨于提供更大的效果。結(jié)果，如在第一實(shí)施例中一樣，可以獲得具有更小運(yùn)動模糊和更小閃爍的圖像。托尾模糊的原因
下面將說明為什么當(dāng)時間上的重心在L[i]和H[i]之間移位時會生成重像或托尾模糊的原因。這里將說明輸入圖像的幀頻為60 Hz的例子。
注意，托尾模糊是在追蹤的對象的邊緣前后劃出尾跡的一種失真。
假定追蹤這樣一種圖像該圖像具有矩形波的亮度掃描線，并且每1/60 sec移動V(像素)，如圖7的A所示。也就是說，該圖像是具有在幀之間移動V(像素)的對象的運(yùn)動圖像。
在具有例如1/60 sec(幀頻60 Hz)的脈沖寬度的保持型顯示裝置中，觀察到寬度為V(像素)的運(yùn)動模糊(對應(yīng)于圖7的B中所示的傾斜部分)。
在具有例如1/120 sec(幀頻120 Hz)的脈沖寬度的保持型顯示裝置中，觀察到寬度為V/2(像素)的運(yùn)動模糊(對應(yīng)于圖7的 C中所示的傾斜部分)。
在脈沖驅(qū)動中，脈沖寬度小。因此，獲得相對靠近靜止圖像的波形的追蹤圖像。圖7的D示出脈沖寬度為1/1200 sec的情況。在任一情況下，以傾斜部分的寬度所表示的運(yùn)動模糊具有差不多等于脈沖寬度的值。幀頻與該值不直接相關(guān)。在保持型顯示裝置中，脈沖寬度等于或差不多等于"l/幀頻"。
圖8的A ~ C示出通過使用HPF或LPF將輸入圖像A分成空間高頻成分和空間低頻成分所獲得的波形。圖8的A示出輸入圖像A的波形。SH( = L + 2H)和SL( = L)具有圖8的B和C所示的波形。然而，圖8的A C沒有示出追蹤中所觀察到的圖像的波形，而示出了靜止圖像的波形。因此，不存在運(yùn)動模糊的影響。
圖9的A ~ C是追蹤圖8的B和C中的SH[i]和SL[i]的前提下的圖。
由于顯示期為1/120 sec,因而波形呈現(xiàn)與圖7的C中所示的 1/120 sec的脈沖寬度相對應(yīng)的運(yùn)動模糊。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，由于根據(jù)與SL[i]的幀相同的幀生成SH[i],因而它們是相同時間的幀。在追蹤中，通過相對于SH[i]在與圖像的運(yùn)動方向相反的方向上移位幀周期中的移動距離的l/2(即，V/2),來形成SL[i]。
實(shí)際上，每隔1/120 sec交替顯示圖9的A和B中的SH[i]和 SL[i]。因此，人類視覺實(shí)際識別為圖9的C中的合成波形。與圖 7的C中的波形相比，該波形具有托尾模糊。第一實(shí)施例降低這類失真。
在本實(shí)施例中，例如，根據(jù)與SH[i]和SH[i+l]相對應(yīng)的空間低頻成分的平均值，即，{L[i] + L[i+l]}/2,來形成在SH[i] 和SH[i+l]之間顯示的SL[i]，如圖3所示。圖10的A C示出 SH[i](=L[i]+2xH[i])、 SL[i] (={L[i]+L[i+l]}/2)、以及追蹤圖像的波形，如圖9的A C中一樣。
如上所述，在追蹤中，才艮據(jù)與早1/120 sec顯示的SH[i]的幀相同的輸入圖像的幀生成L[i],因此通過在圖^f象的運(yùn)動方向的相反方向上移位每幀移動距離的1/2(V/2)，來形成L[i]。另一方面，根據(jù)與晚1/120 sec顯示的SH[i+l]的幀相同的輸入圖像的幀生成L[i+l],因此通過在圖i"象的運(yùn)動方向的相反方向上移位每幀移動距離的l/2(V/2),來形成L[i+l]。因此，就時間上的重心方面而言，通過將L[i]和L[i+l]相加、并且將和除以2所獲得的波形SL[i] (= (L[i] + L[i+l])/2)差不多位于與SH[i]相同的位置，如圖IO的B所示。
實(shí)際上，每隔1/120 sec交替顯示圖IO的A和B中的SH[i]和 SL[i]。因此，人類視覺實(shí)際識別為合成波形(圖IO的C)。該波形
是雙邊對稱的，并且與圖9的C中的波形相比，沒有托尾模糊。降低托尾模糊失真是本實(shí)施例的效果。
以上說明了這樣的例子，在該例子中，脈沖寬度等于幀周期的保持型顯示裝置以兩倍速率顯示幀頻為60 Hz的輸入圖像。即使在脈沖型顯示裝置中，現(xiàn)有技術(shù)的問題和本實(shí)施例的效果也是相同的。
假定脈沖型顯示裝置具有1 /10幀周期的脈沖寬度，也就是說，輸入圖像具有1/600 sec(1.67 msec)的脈沖寬度和60 Hz的幀頻。假定這樣一種情況當(dāng)將幀速增大一倍時，脈沖寬度為其 1/2(1/1200 sec (= 0.83 msec)).
在這種情況下，現(xiàn)有技術(shù)的追蹤圖像具有如圖11的A C 所示的波形，本實(shí)施例的追蹤圖像具有如圖12的A C所示的波形。圖11的A C對應(yīng)于圖9的A C。圖12的A ~ C對應(yīng)于圖10 的A C。
圖9的A和圖IO的A中的V/2等于與脈沖寬度相對應(yīng)的距離，它是運(yùn)動模糊的原因，因此以圖ll的A和圖12的A中的V/20來替換V/2。圖9的B和圖IO的B中的V/2等于與幀之間的時差相對應(yīng) 的距離，因此即使在圖ll的B和圖12的B中，也保持V/2.
第一實(shí)施例的變形例
將說明這樣一個例子，在該例子中，通過計算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn) 等同于第一實(shí)施例的處理。用于執(zhí)行該計算機(jī)程序的設(shè)備可以是個人計算機(jī)(P C)等信息處理設(shè)備。包括P C的硬件的結(jié)構(gòu)和特征眾所周知，因此這里不作說明。假定已將每單位時間包含m 幀的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)文件存儲在硬盤等存儲裝置(或存儲介質(zhì)) 中。將說明這樣一個例子，在該例子中，執(zhí)行本變形例的應(yīng)用程序(計算機(jī)程序)的CPU將該文件轉(zhuǎn)換成將以兩倍幀速，即，每單位時間2 m幀的幀速重放的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)，并且將該轉(zhuǎn)換結(jié)
果作為文件保存在硬盤中。將轉(zhuǎn)換目標(biāo)運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)存儲在該存儲裝置中。也將兩倍速率轉(zhuǎn)換之后的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)存儲在存儲裝置中。因此，應(yīng)用程序不必顯示兩倍速率轉(zhuǎn)換結(jié)果。也就
是說，注意，CPU也不必與以轉(zhuǎn)換目標(biāo)運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)所表示的
運(yùn)動圖^象的幀速同步地執(zhí)行該處理。還將本變形例的應(yīng)用程序
存儲在硬盤中。CPU將該應(yīng)用程序裝載到RAM,并且執(zhí)行該應(yīng) 用程序。
圖27是示出該應(yīng)用程序的處理過程的流程圖。下面將參考圖27說明CPU的執(zhí)行處理過程。在下面的說明中，存儲器區(qū)域 A和B是在RAM中所分配的區(qū)域。
在步驟S1， CPU將一個幀的圖像數(shù)據(jù)A[i]從轉(zhuǎn)換目標(biāo)運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)讀取至RAM。如果該數(shù)據(jù)被編碼了，則CPU執(zhí)行相應(yīng) 的解碼處理。
在步驟S2 ， CPU使用預(yù)先設(shè)置的LPF對感興趣的輸入圖像數(shù)據(jù)幀A[i]進(jìn)行濾波，以生成空間低頻成分?jǐn)?shù)據(jù)L[i]。
處理進(jìn)入步驟S3。 CPU生成空間高頻成分?jǐn)?shù)據(jù)H[i]。 H[i]=A[i]-L[i]
在步驟S4， CPU生成高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)SH[i],并且將其臨時存儲在RAM中。
SH[i] = A[i] + H[i] = L[i] + 2 x H[i]
在步驟S5， CPU從存儲器區(qū)域A讀出緊挨著的前一幀SH[i-l]
作為當(dāng)前幀。
在步驟S6， CPU將SH[i]保存在存儲器區(qū)域A中，以準(zhǔn)備對于下一輸入幀的處理。
在步驟S7， CPU從存儲器區(qū)域B讀出緊挨著的前一幀SL[i-l] 作為當(dāng)前幀。
在步驟S8， CPU將SL[i]保存在存儲器區(qū)域B中，以準(zhǔn)備對
于下一輸入幀的處理。
在步驟S9中，CPU生成低頻平均圖像數(shù)據(jù)SL[i-l]。 SL[i-l] = { L[i-l〗+ L[i]}/2
在生成高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)SH和低頻平均圖像數(shù)據(jù)SL之后，CPU使處理進(jìn)入步驟SIO。在步驟SIO， CPU輸出這兩個所生成的圖像數(shù)據(jù)(子幀)作為輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)。
步驟S5中所使用的SH[i-l]使用前一循環(huán)的步驟S6中的處理結(jié)果。步驟S7中所使用的SL[i-l]使用前一循環(huán)的步驟S8中的處理結(jié)果。在圖像數(shù)據(jù)的第一幀的兩倍速率轉(zhuǎn)換中，不存在前一幀的低頻圖像數(shù)據(jù)。在這種情況下，假定適當(dāng)像素值來執(zhí)行該處理。
在步驟S11中，CPU判斷是否對轉(zhuǎn)換目標(biāo)運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)的所有幀進(jìn)行了轉(zhuǎn)換。可以通過判斷是否檢測到轉(zhuǎn)換目標(biāo)運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)的文件結(jié)尾來進(jìn)行該處理。
如果步驟S11為"否，，，則將變量i增大"l",并且重復(fù)從步驟S1開始的處理。
如果步驟S11為"是"，則CPU完成一系列兩倍速率轉(zhuǎn)換處理。
如上所述，與第一實(shí)施例相比，轉(zhuǎn)換處理速度依賴于CPU。
然而，可以創(chuàng)建具有與第一實(shí)施例相同的功能和效果的兩倍速率運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)文件。第二實(shí)施例
在第二實(shí)施例中，將說明對于上述第二個問題的解決方案
的例子。圖17是示出根據(jù)第二實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的配置的框圖。在圖17中，與圖l中相同的附圖標(biāo)記表示相同的組件，將省略對其的說明。
當(dāng)對輸入圖像的各幀進(jìn)行濾波以分成與運(yùn)動模糊相關(guān)的
空間高頻成分和與閃爍相關(guān)的空間低頻成分時，發(fā)生第二個問題。也就是說，在通過將空間高頻成分集中至一個子幀并且將空間低頻成分分配給兩個子幀來顯示圖像的方法中，不可能完全利用顯示裝置的動態(tài)范圍。
"一個子幀"表示與輸入圖像幀相對應(yīng)的兩個兩倍速率幀中的其中一個。"兩個子幀"表示與輸入圖像幀相對應(yīng)的兩個兩
倍速率幀兩者。
在這種顯示方法中，將空間高頻成分集中至一個子幀，如
圖13所示的保持型或圖14所示的脈沖型。因此，例如，如果顯示高亮度的圖像，則在顯示SH[i]的子幀中首先發(fā)生飽和，并且，即使在上述子幀飽和之后，顯示SL[i]的子幀仍未達(dá)到飽和。因為這個原因，最大顯示亮度變得小于普通顯示方法的最大顯示亮度(圖15和16)。為了實(shí)際避免飽和，必須將原始圖像信號乘以小于l的比值。以下將該比值定義為k(0.5《k《1)。在第一實(shí) 施例中，說明了沒有考慮飽和的例子。還可以將該例子看作使用k = 1的情況。
為了防止亮度的任何降低，需要盡可能地使k接近"l"。為此，需要盡可能地最小化圖13或14中的空間高頻成分部分的絕對值，以降低亮度的不均勻性。圖13或14中的空間高頻成分部分可以取正值或負(fù)值。為了簡化，圖13和14示出該值為正的情況。
為此目的，最小化LPF或HPF的距離常數(shù)值d。更具體地，需要將分離空間低頻成分和空間高頻成分的空間頻率設(shè)置為高。換句話說，必須使得濾波器的距離常數(shù)值小，以減小高頻成分的絕對值。
如果距離常數(shù)值d太小，則圖9的C或圖IO的C所示的過沖 (overshoot)部分變得明顯。當(dāng)距離常數(shù)值d足夠大時，圖10的C
中的波形類似圖7的C中的波形。當(dāng)追蹤目標(biāo)圖像更快地移動時，過沖變得明顯。也就是說，需要基于作為追蹤目標(biāo)的輸入圖像的速度，來確定用于再現(xiàn)波形的最小且必需的值d。
在第二實(shí)施例中，對于輸入圖像中快速移動的部分設(shè)置大距離常數(shù)值d。對于緩慢移動的部分設(shè)置小距離常數(shù)值d。也就是說，在第二實(shí)施例中，考慮輸入圖像的空間頻率分布和各部分的移動速度，來自適應(yīng)地對于圖像的各區(qū)域確定距離常數(shù)值 d。
如圖17所示，在第二實(shí)施例中使用自適應(yīng)多級低通濾波器 20。圖19示出包括多個具有級結(jié)構(gòu)的LPF的自適應(yīng)多級4氐通濾波器的詳細(xì)配置。
圖19示出這樣一個例子，在該例子中，級數(shù)=4,也就是說，四個低通濾波器對當(dāng)前幀執(zhí)行濾波處理。如圖19所示，四個LPF23、 26、 29和31以菊花鏈方式連4妄。多個LPF23、 26、 29和31用作第一濾波器單元。類似地，同樣對于前一幀，以菊花鏈方式連接三個LPF 22、 24和28。多個LPF 22、 24和28用作第二濾波器單元。LPF 22和23使用相同距離常數(shù)值。還設(shè)置LPF 24和26使用相同的距離常數(shù)值。LPF 28和29同樣使用相同的距離常數(shù)值。根據(jù)LPFn的數(shù)字下標(biāo)，將各低通濾波器LPFn(n- 1、 2、 3、 4)的距離常數(shù)值設(shè)置為(111(11= 1、 2、 3、 4)。數(shù)字下標(biāo)越大，則所設(shè)置的距離常數(shù)值越大。也就是說，按照數(shù)字下標(biāo)的升序，即，隨著濾波器的位置趨于下游，要通過的頻率范圍的上限空間頻率變得越低。因此，還可以將距離常數(shù)值當(dāng)作指定用于進(jìn)行濾波的上限空間頻率的信息。
現(xiàn)在將說明圖19中的塊的功能。
延遲電路(DL)21將輸入圖像數(shù)據(jù)延遲一個幀，并且輸出該圖像數(shù)據(jù)。實(shí)際上，DL 21可以由用于存儲圖像數(shù)據(jù)的一個幀
的FIFO存儲器構(gòu)成。當(dāng)輸入至自適應(yīng)多級低通濾波器20的圖像數(shù)據(jù)的當(dāng)前幀為A[i]時，DL 21輸出該圖像數(shù)據(jù)的前一幀A[i-1 ]。 LPF 22和23根據(jù)距離常數(shù)值dl對輸入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。
LPF 24和26接收來自上游LPF 22和23的信號Ll [i-l]和Ll [i] 和從差比較器25輸出的區(qū)域數(shù)據(jù)AREA1，作為輸入數(shù)據(jù)。為LPF 24和26預(yù)先設(shè)置距離常數(shù)值d2。LPF 24和26根據(jù)距離常數(shù)值d2，分別對與區(qū)域數(shù)據(jù)AREA1所表示的區(qū)域中的像素相對應(yīng)的 Ll[i-l]和Ll[i]進(jìn)行濾波。盡管在該區(qū)域中進(jìn)行了濾波處理，但是通過該處理改變圖像數(shù)據(jù)的范圍比該區(qū)域?qū)捑嚯x常數(shù)值d 2 。
輸出濾波結(jié)果作為L2[i-l]和L2[i]。
LPF 28和29接收來自LPF 24和26的信號L2[i-l]和L2[i]和從差比較器27輸出的區(qū)域數(shù)據(jù)AREA2，作為輸入數(shù)據(jù)。為LPF28 和29預(yù)先設(shè)置距離常數(shù)值d3。 LPF 28和29根據(jù)距離常數(shù)值d3, 分別對與區(qū)域數(shù)據(jù)ARE A2所表示的區(qū)域中的像素相對應(yīng)的 L2[i-l]和L2[i]進(jìn)行濾波。盡管在該區(qū)域中進(jìn)行了濾波處理，但是通過該處理改變圖像數(shù)據(jù)的范圍比該區(qū)域?qū)捑嚯x常數(shù)值d 3 。輸出濾波結(jié)果作為L3 [i-1 ]和L3 [i]。
LPF 31接收來自LPF 29的信號L3[i]和從差比較器30輸出的區(qū)域數(shù)據(jù)AREA3，作為輸入數(shù)據(jù)。為LPF 31預(yù)先設(shè)置距離常數(shù)值d4。 LPF 31根據(jù)距離常數(shù)值d4，對與區(qū)域數(shù)據(jù)AREA3所表示的區(qū)域中的像素相對應(yīng)的L3[i]進(jìn)行濾波。盡管在該區(qū)域中進(jìn) 行了濾波處理，但是通過該處理改變圖像數(shù)據(jù)的范圍比該區(qū)域寬距離常數(shù)值d4。輸出濾波結(jié)果作為自適應(yīng)多級低通濾波器20 的最終結(jié)果L[i]。
差比較器25接收L1 [i-l]和Ll [i],計算各像素的差的絕對值，并基于該結(jié)果計算區(qū)域數(shù)據(jù)AREA1。對差比較器25預(yù)先設(shè)
置用于判斷的常數(shù)值C1 。 A R E A1是與L1相同形式的陣列數(shù)據(jù)。將與差的絕對值大于C1的像素相對應(yīng)的數(shù)據(jù)定義為"l"。將與差的絕對值小于或等于Cl的像素相對應(yīng)的數(shù)據(jù)定義為"0"。
更具體地，對于各像素(x, y),
當(dāng)ILl[i〗(x，y)國Ll[i-l](x，y)l > Cl時，
AREAl(x，y) = T,以及
當(dāng)ILl[i〗(x，y) Ll[i國l](x，y)1《Cl時，
AREAl(x，y) = "0"。
通過差比較器25輸出這樣定義的區(qū)域數(shù)據(jù)AREA1。
差比較器27接收L2[i-l]和L2[i]，計算各像素的差的絕對值，并基于該結(jié)果計算區(qū)域數(shù)據(jù)AREA2。對差比較器27預(yù)先設(shè) 置用于判斷的常數(shù)值C2。 AREA2是與L2相同形式的陣列數(shù)據(jù)。將與差的絕對值大于C 2的像素相對應(yīng)的數(shù)據(jù)定義為"1"。將與差的絕對值小于或等于C2的像素相對應(yīng)的數(shù)據(jù)定義為"0"。
更具體地，對于各像素(x， y),
當(dāng)IL2[i](x,y) - L2[i-l](x，y)| > C2時,
AREA2(x，y) = T，以及
當(dāng)IL2[i](x，y) - L2[i-l](x，y)|《C2時，
AREA2(x，y) = "0"。
通過差比較器27輸出這樣定義的區(qū)域數(shù)據(jù)AREA2。
差比較器30接收L3[i-l]和L3[i]，計算各像素的差的絕對值，并基于該結(jié)果計算區(qū)域數(shù)據(jù)AREA3。對差比較器30預(yù)先設(shè) 置用于判斷的常數(shù)值C3。 AREA3是與L3相同形式的陣列數(shù)據(jù)。將與差的絕對值大于C3的像素相對應(yīng)的數(shù)據(jù)定義為"l"。將與差的絕對值小于或等于C3的像素相對應(yīng)的數(shù)據(jù)定義為"O"。
更具體地，對于各像素(x, y),
當(dāng)IL3[i](x，y) - L3[i-l](x,y)| 〉 C3時，
AREA3(x，y) = T,以及
當(dāng)IL3[i](x,y) - L3[i-l](x，y)1《C3時,
AREA3(x，y) = "0"。
通過差比較器30輸出這樣定義的區(qū)域數(shù)據(jù)AREA3。考慮上述說明，下面將說明圖19所示的第二實(shí)施例的自適應(yīng)多級LPF 20的才喿作。首先簡要說明概況。
LPF 23在每一幀的所有區(qū)域中始終進(jìn)行濾波處理。如果存在LPF 23的濾波結(jié)果不充分的區(qū)域，則LPF 264丸4亍濾波處理。如果仍然存在濾波不充分的區(qū)域，則通過LPF 29進(jìn)行濾波處理，然后通過LPF 31進(jìn)行濾波處理。
以下面的方式判斷在各區(qū)域中通過LPF的濾波是否充分。
LPF 22、 24和28對圖像數(shù)據(jù)的前一幀A[i-l]進(jìn)行濾波。將圖像數(shù)據(jù)的當(dāng)前幀A[i]的濾波結(jié)果和前一幀的濾波結(jié)果之間的差與閾值進(jìn)行比較。將差大于閾值的區(qū)域確定為LPF濾波不充分的區(qū)域。相反，將差小于或等于閾值的區(qū)域確定為LPF濾波充分的區(qū)域。將表示被確定為具有不充分的差的區(qū)域的信息發(fā) 送給下一級的LPF。下一級的LPF在該區(qū)域中執(zhí)行濾波處理。本實(shí)施例的自適應(yīng)多級LPF 20是4級LPF。因此，即-使濾波結(jié)果最終不充分，也輸出LPF 31的濾波結(jié)果作為圖像數(shù)據(jù)L[i],該圖像數(shù)據(jù)L[i]是自適應(yīng)多級LPF 20的輸出。
下面將根據(jù)序列說明本實(shí)施例的濾波處理。
首先，輸入圖像A[i]和該圖像數(shù)據(jù)的緊挨著的前一幀A[i-l] 分別通過LPF 23和22。也就是說，
Ll[i] = LPFl(A[i])
Ll[i-l] = LPFl(A[i-l])。
實(shí)際上，在緊挨著的前一幀的輸出處理中，已計算出了
Ll[i-l]。因此，可以保存所計算的數(shù)據(jù)，并且從存儲器裝載該數(shù)據(jù)。
差比較器25計算L 1 [i-1 ]和L1 [i]之間的差的絕對值，將該絕對值與各像素(x, y)的閾值常數(shù)值C進(jìn)行比較，以創(chuàng)建區(qū)域數(shù)據(jù) AREA1，并且將區(qū)域數(shù)據(jù)AREA1發(fā)送給LPF 24和26。
LPF 24和26在AREA1表示的區(qū)域中對于從上游發(fā)送的數(shù) 據(jù)Ll[i-l]和Ll[i]執(zhí)行濾波處理LPF2。例如，可以將該處理表示為
L2 = Ll - (AREA1*L1) + LPF2((AREA1 *L1)) (AREA"L1)意為用于輸出圖像數(shù)據(jù)的操作，其中，AREA1
中的成分為"1，，的像素數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)L1中的數(shù)據(jù)相同，并且
AREA 1中的成分為"0"的像素數(shù)據(jù)保持為"0"。將如此獲得的
L2[i]和L2[i-l]發(fā)送給LPF 28和29。
LPF 28和29在AREA2表示的區(qū)域中對于從上游發(fā)送的數(shù)
據(jù)L2[i-l]和L2[i]執(zhí)行濾波處理LPF3。例如，可以將該處理表示
為
L3 = L2 - (AREA2*L2) + LPF3((AREA2*L2)) (AREA212)意為用于輸出圖像數(shù)據(jù)的操作，其中，AREA2
中的成分為"1"的像素數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)L2中的數(shù)據(jù)相同，
AREA2中的成分為"0"的像素數(shù)據(jù)保持為"0"。將如此獲得的
L3[i]發(fā)送給LPF 31。
LPF 31在AREA3表示的區(qū)域中對于所發(fā)送的數(shù)據(jù)L3[i]執(zhí)
4亍濾波處理LPF4。例如，可以將該處理表示為 L4 = L3 - (AREA3*L3) + LPF4((AREA3*L3)) (AREA3承L3)意為用于生成圖像數(shù)據(jù)的操作，其中，AREA3
中的成分為"1"的像素數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)L3中的數(shù)據(jù)相同，
ARE A 3中的成分為"0"的像素數(shù)據(jù)保持為"0"。
輸出如此獲得的L[i]作為圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)是自適應(yīng) 多級LPF 20的輸出。
根據(jù)第二實(shí)施例的自適應(yīng)多級LPF 20包括第一濾波器單元 (LPF23、 26、 29和31)和第二濾波器單元(LPF 22、 24和28)。從上游級開始，順序計算通過第一濾波器單元和第二濾波器單元的第n個相應(yīng)濾波器所獲得的圖像數(shù)據(jù)之間的差的絕對值。如果存在差的絕對值小于或等于預(yù)定閾值Cn的區(qū)域，則僅該區(qū)域經(jīng) 過下一級的LPF。這樣，最終生成圖像數(shù)據(jù)，其中，在所有區(qū) 域中，差的絕對值小于或等于預(yù)定閾值，并且所有區(qū)域僅經(jīng)過了最少且必需的濾波處理。輸出該圖像數(shù)據(jù)作為感興趣的幀的低頻圖像數(shù)據(jù)L[i]。在本實(shí)施例中，說明了可以針對各級設(shè)置 Cn的例子。然而，可以將所有閾值Cn設(shè)置為單個公共值C。這是同樣可以獲得充分效果的實(shí)現(xiàn)方法。
在第二實(shí)施例中所述的例子中，使用圖17所示的自適應(yīng)多級LPF 20代替圖1所示的第一實(shí)施例的LPF 1。然而，如圖18所示，可以組合第二實(shí)施例的自適應(yīng)多級LPF和減法器，以形成 HPF來代替圖6所示的現(xiàn)有技術(shù)的HPF。
在第二實(shí)施例中，使用4級LPF。通過使用更多數(shù)量的級，可以進(jìn)一步提高特性。實(shí)際上，考慮到例如電路規(guī)模和計算負(fù) 荷，優(yōu)選設(shè)置均衡數(shù)量的級。例如，在最小規(guī)模中，級數(shù)=2，如圖20所示。即使這種配置也可以提供比現(xiàn)有技術(shù)更好的功能和效果。
自適應(yīng)多級低通濾波器優(yōu)選根據(jù)圖像部分(例如，快速運(yùn)動的部分或緩慢運(yùn)動的部分)執(zhí)行濾波處理。然而，可以對于整個圖像進(jìn)行濾波處理。
圖31示出對于整個圖像進(jìn)行濾波處理的另一例子。 DL21將輸入圖像數(shù)據(jù)延遲一個幀，并且輸出該圖像數(shù)據(jù)。
例如，DL 21可以由用于存儲圖像數(shù)據(jù)的一個幀的FIFO存儲器構(gòu)成。當(dāng)輸入給自適應(yīng)多級LPF 20的圖^f象^:據(jù)的當(dāng)前幀為A[i] 時，DL21輸出該圖像數(shù)據(jù)的前一幀A[i-l]。
LPF 22和23始終處于激活狀態(tài)，并且^f艮據(jù)距離常數(shù)值dl對輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。
當(dāng)來自差比較器25的判斷信號dif一1為"1"時，激活LPF 24 和26，以使用距離常數(shù)值d2對來自上游LPF 22和23的圖像數(shù)據(jù) 進(jìn)行濾波。如果來自差比較器25的判斷信號dif—l為"0"，則LPF 2 4和2 6不進(jìn)4于濾波處理。
當(dāng)來自差比較器27的判斷信號dif一2為"l"時，激活LPF 28 和29,以使用距離常數(shù)值d3對來自上游LPF 24和26的圖像數(shù)據(jù) 進(jìn)行濾波。如果來自差比較器27的判斷信號dif—2為"0"，則LPF 2 8和2 9不進(jìn)4于濾波處理。
當(dāng)來自差比較器30的判斷信號dif—3為"1"時，激活LPF 31, 以使用距離常數(shù)值d4對來自上游LPF 28和29的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。如果來自差比較器30的判斷信號dif—3為"0"，則LPF 31不進(jìn)行濾波處理。
假定X1和X2是從LPF 22和23輸出的像素數(shù)據(jù)。差比較器25 計算差的絕對值IX1 - X2|，將該絕對值與閾值C1進(jìn)行比較，并且輸出比較結(jié)果作為判斷信號dif—1。
更具體地，
當(dāng)滿足條件IX1 -乂2|<(:1時，dif—1 = "0"，以及
當(dāng)滿足條件IX1 - X2| > Cl時，dif—1 = "1"。
這同樣適用于差比較器27和30。差比較器27使用閾值C2，并且輸出判斷結(jié)果作為dif12。差比較器30使用閾值C3，并且輸出判斷結(jié)果作為dif—3。
當(dāng)來自差比較器25的判斷信號dif—l為"l"時，開關(guān)SW1選擇端子"1"，當(dāng)判斷信號difj為"0"時，開關(guān)SW1選擇端子"0"。這同樣適用于開關(guān)SW2 SW4。
考慮到上述說明，下面將說明對于整個圖像進(jìn)行濾波處理的、圖31所示的自適應(yīng)多級LPF20的^:作。
首先將簡要說明概況。
LPF 23始終對于每一幀進(jìn)行處理。如果LPF 23的濾波結(jié)果不充分，則LPF 26執(zhí)^f于濾波處理。如果濾波結(jié)果仍然不充分，則通過LPF 29進(jìn)4亍濾波處理，然后通過LPF 31進(jìn)4亍濾波處理。
通過下面的方式判斷LPF的濾波是否充分。
LPF 22、 24和28對圖像數(shù)據(jù)的前一幀A[i-l]進(jìn)行濾波。將圖像數(shù)據(jù)的當(dāng)前幀A[i]的濾波結(jié)果和前一幀的濾波結(jié)果之間的差與閾值進(jìn)行比較。如果差大于閾值，則判斷出LPF的濾波不充分。另一方面，如果差小于或等于閾值，則判斷出本級的LPF 的濾波充分，并且輸出該級的濾波處理結(jié)果作為圖像數(shù)據(jù)L[i], 該圖像數(shù)據(jù)L[i]是自適應(yīng)多級LPF 20的輸出。自適應(yīng)多級LPF 20 是4級LPF。因此，如果最終差比較器30的判斷結(jié)果dif一3為"l", 則輸出LPF 31的濾波結(jié)果作為圖像數(shù)據(jù)L[i],該圖像數(shù)據(jù)L[i] 是自適應(yīng)多級LPF 20的輸出。
下面將根據(jù)序列說明本實(shí)施例的濾波處理。
首先，輸入圖像A[i]和該圖像數(shù)據(jù)的緊挨著的前一幀A[i-l] 分別通過LPF 23和22。也就是說，
Ll[i] = LPFl(A[i])
Ll[i畫i;j = LPFl(A[i畫l])
實(shí)際上，在緊挨著的前一幀的輸出處理中已計算出了 Ll[i-l]。因此，可以保存所計算的數(shù)據(jù)，并且從存儲器裝載該數(shù)據(jù)。
差比較器2 5計算L1 [ i ]和L1 [ i -1 ]之間的差的絕對值，并且將
該絕對值與閾值常數(shù)值C1進(jìn)行比較。
當(dāng)ILl[i]-Ll[i-l]l《Cl時，當(dāng)前幀的濾波結(jié)果L[i]充分。因此，差比較器25輸出判斷信號dif—1 = "0"。因而，開關(guān)SW1選擇輸出端子"O，，，以輸出Ll[i]作為自適應(yīng)多級LPF 20的輸出L[i]。當(dāng)判斷信號d i f一 1為"0 "時，下一級的差比較器2 7無條件地將判斷信號dif!2設(shè)置為"0"。這同樣適用于差比較器30。
另一方面，當(dāng)ILl[i] - Ll[i-l]l 〉 Cl時，當(dāng)前幀的濾波結(jié)果 Ll[i]不充分。因此，差比較器25輸出判斷信號dif—1 = "1"。這激活LPF24和26。開關(guān)SW1選擇輸出端子"1"。 LPF 24和26分另'J 對Ll[i-l]和Ll[i]進(jìn)行濾波。
差比較器27計算來自LPF 24和26的輸出L2[i-l]和L2[i]之間的差的絕對值，并且將該絕對值與閾值常數(shù)值C2進(jìn)行比較。
當(dāng)IL2[i] - L2[i-l]|《C2時，當(dāng)前幀的濾波結(jié)果L2[i]充分。因此，差比較器27輸出判斷信號difL2 = "0"。因而，開關(guān)SW2 選擇輸出端子"O，，，以輸出L2[i]作為自適應(yīng)多級LPF 20的輸出 L[i]。
另一方面，當(dāng)IL2[i] - L2[i-l]| > C2時，當(dāng)前幀的感興趣的像素的濾波結(jié)果L2[i]不充分。因此，差比較器27輸出判斷信號 dif_2 = "l"。這激活LPF28和29。開關(guān)SW2選擇輸出端子"1"。 LPF 28和29分別對L2[i-l]和L2[i]進(jìn)行濾波。
差比較器30計算來自LPF 28和29的輸出L3[i-l]和L3[i]之間的差的絕對值，并且將該絕對值與閾值常數(shù)值C3進(jìn)行比較。
當(dāng)IL3[i] - L3[i-l]|< C3時，當(dāng)前幀的濾波結(jié)果L3[i]充分。因此，差比較器30輸出判斷信號dif—3 = "0"。因而開關(guān)SW3選擇輸出端子"O",以輸出L3[i]作為自適應(yīng)多級LPF 20的輸出
L[i]。
另一方面，當(dāng)IL3[i] - L3[i-l]| > C3時，當(dāng)前幀的濾波結(jié)果
L3[i]不充分。因此，差比較器30輸出判斷信號dif一3 = "1"。這激活LPF31。開關(guān)SW3和SW4都選擇輸出端子"1",以輸出LPF 31的濾波處理結(jié)果L4[i]，作為自適應(yīng)多級LPF 20的輸出L[i]。
結(jié)果，僅輸出來自LPF23、 26、 29和31的其中一個輸出作為自適應(yīng)多級LPF 20的輸出L[i]。
上述處理可以如下表示。
根據(jù)第二實(shí)施例的自適應(yīng)多級LPF 20包括第一濾波器單元 (LPF23、 26、 29和31)和第二濾波器單元(LPF 22、 24和28)。從上游級開始，順序計算通過第一濾波器單元和第二濾波器單元的第n個相應(yīng)濾波器所獲得的圖像數(shù)據(jù)之間的差的絕對值。將該差的絕對值與預(yù)定閾值C n進(jìn)行比較，以判斷在所有區(qū)域中該差是否小于或等于閾值Cn。當(dāng)?shù)谝淮卧撆袛喑闪r(當(dāng)判斷出在所有區(qū)域中該差小于或等于Cn時)，輸出通過第一濾波器單元的第 n個濾波器所獲得的圖像數(shù)據(jù)，作為感興趣的幀的低頻圖像數(shù)據(jù) L[i]。
以上說明了對于整個圖像進(jìn)行濾波處理的、圖31所示的自適應(yīng)多級LPF的操作。圖32是在系數(shù)=2時對整個圖像進(jìn)行濾波處理的自適應(yīng)多級LPF的框圖。
如上所述，才艮據(jù)第二實(shí)施例，可以減輕第一個問題和第二個問題。
第三實(shí)施例
在第三實(shí)施例中，將說明對于上述第二個問題的解決方案。
在上述第二實(shí)施例中，適當(dāng)控制LPF的距離常數(shù)值d,以抑制高頻成分的比率變得過高。也就是說，這防止了顯示的亮度水平飽和(即，在數(shù)值上SH[i] > 100。/?；蛘逽H[i] < 0)。
第三實(shí)施例提出了這樣一種方法即使當(dāng)在上述處理之后
仍發(fā)生顯示亮度水平的飽和(即，在數(shù)值上SH[i] > 100%或者 SH[i] < O)時也防止問題發(fā)生。也就是說，再次對于曾經(jīng)計算出的SH[i]和SL[i]進(jìn)行校正，以防止任何問題。
圖21和2 2示出將本實(shí)施例的方法應(yīng)用于圖6所示的現(xiàn)有#支術(shù)的情況。
在圖6所示的現(xiàn)有技術(shù)中，可以將SH[i]和SL[i]表示為
L[i] =LPF(A[i])
H[i〗=A[i〗-L[i]
SH[i] = L[i] + 2H[i]
SL[i] = L[i]。
在第三實(shí)施例中，對于通過直到這時的計算所獲得的SH[i] 和SL[i]進(jìn)行后面所述的校正，從而生成校正后的圖像SH_0[i] 和SL—0[i] 。 SH—O[i]和SL—0[i]的值表示將實(shí)際顯示的亮度水平。也就是說，SH—0[i]和SL—O[i]兩者是被校正成實(shí)際取值為0% ~ 100%的圖像。當(dāng)以8位表示像素值時，"100% ，，是以8位表示的上限"255"， "0 % "字面上為8位值的下限"0"。
首先定義圖21和22中的參數(shù)。當(dāng)空間高頻圖像數(shù)據(jù)中的像素的值在數(shù)值上超過100%時，將超出的部分(超出部分)定義為 "SH一OverlOO"。如果SH在數(shù)值上為負(fù)，也就是說，如果2H是負(fù)值，并且2H的絕對值大于L，則將小于下限的負(fù)的部分定義為"-SH—UnderO"。
在第三實(shí)施例中，如圖21所示，當(dāng)空間高頻圖像數(shù)據(jù)中的像素具有SH—OverlOO時，從該像素中減去SH_OverlOO，并且將 SH—OverlOO加到空間低頻圖像數(shù)據(jù)中相同位置處的像素上。也就是說，移動SH—OverlOO。類似地，如圖22所示，為了補(bǔ)償 -SH—UnderO，將相同的值從第二子幀移動到第一子幀。
例如，該才乘作可以以C語言實(shí)際表示如下<formula>formula see original document page 48</formula>
利用該處理，如果顯示亮度水平飽和(即，如果在數(shù)值上 SH[i] > 100%或SH[i] < 0),則可以進(jìn)行上述校正，以利用SH_0[i] 和SLJ)[i]替換該數(shù)據(jù)。因此可以在該圖像中防止第二個問題。
圖23和24示出將第三實(shí)施例中所述的方法應(yīng)用于圖l中的第一實(shí)施例的情況。
在圖l所示的第一實(shí)施例中，可以將SH[i]和SL[i]表示為
<formula>formula see original document page 48</formula>
在第三實(shí)施例中，對于通過直到這時的計算所獲得的SH[i] 和SL[i]進(jìn)行校正處理，從而獲得結(jié)果SH—O[i]和SL_0[i] 。 SH—O[i] 和SL—O[i]的值表示將實(shí)際顯示的亮度水平，并且取值為0% ~ 100% 。
首先將定義圖23和24中的參數(shù)。當(dāng)圖像數(shù)據(jù)SH( = L + 2H) 在數(shù)值上超過100 %時，將實(shí)際超出的部分定義為 "SH—Overl00"。如果SH在數(shù)值上為負(fù)(即，如果2H為負(fù)的，并且其絕對值大于L),則將實(shí)際為負(fù)的部分定義為"-SH一UnderO"。
在第三實(shí)施例中，如圖23所示，將SH overl00的一半從第
一子幀移動到第二子幀。另外，將剩余的一半移動到緊挨著的前一第二子幀。
類似地，如圖24所示，為了補(bǔ)償-SH—UnderO,將與該值的一半相對應(yīng)的值從第二子幀移動到感興趣的第一子幀。另外，將與剩余一半相對應(yīng)的值從緊挨著的前一第二子幀移動到感興趣的第一子幀。
例如，該I喿作可以以C語言實(shí)際表示如下
if (SH 〉 100){ SH—over100 = SH-100 ; SH—under0 = 0 ; SH = 100 ;}
else if (SH < 0){ SH—over100 = 0 ; SH—under0 =畫SH ; SH = 0 ;}
else {
SH—overlOO = 0 ; SH—underO = 0 ;} SH—0[i] = SH[i] - SH—over 100 + SH—underO ; SL—0[i] = SL[i] + (1/2) * SH一over100 - (1/2) * SH一underO ; SL—O[i-l] = SL[i] + (1/2) * SHoverlOO畫(1/2) * SHunder0 ;
利用該處理，如果顯示亮度水平飽和(即，如果在數(shù)值上 SH[i] > 100%或者SH[i]<0),則可以進(jìn)行上述才交正以利用SH—0[i] 和SL—O[i]替換該數(shù)據(jù)。因此可以在該圖像中防止第二個問題。即使當(dāng)應(yīng)用本實(shí)施例中所述的方法時，空間高頻成分的時間上的重心和空間低頻成分的時間上的重心也沒有改變。因此，在
追蹤所獲得的圖像中的空間高頻成分的顯示位置和空間低頻成分的顯示位置之間不發(fā)生移位。因此可以防止由于亮度水平的飽和而導(dǎo)致的任何操作錯誤，同時防止追蹤時所觀察到的圖像
中的托尾模糊等失真。第四實(shí)施例
在第四實(shí)施例中，將說明對于上述第一個問題和第二個問題的解決方案的例子。
在第四實(shí)施例中，將輸入圖像分成多個空間頻率成分，并且將顯示水平分配給(增加成)多個子幀，從而使得成分的時間上的重心相匹配。這改善了運(yùn)動模糊、雙重才莫糊和閃爍。在上述第一 ~第三實(shí)施例中，將一個輸入幀進(jìn)行兩倍速率轉(zhuǎn)換(即，被分成兩個子幀)，并且進(jìn)行空間頻率分離以將圖像數(shù)據(jù)分成空間高頻成分和空間低頻成分。
假定N為幀數(shù)的放大倍率，R為用于空間頻率分離的頻帶的數(shù)量。在上述實(shí)施例中，將幀頻增大一倍(N-2)，或者將空間頻帶分成兩個頻帶(R-2),即，高頻成分和低頻成分。
然而，本發(fā)明不限制子幀的數(shù)量(即，不將"N倍速率"的N 限制為"2")。同樣在空間頻帶分離中，本發(fā)明不限制頻帶的數(shù) 量(即，不將"R頻帶"的R限制為"2")。
在本實(shí)施例中，將說明這樣的條件，所述條件用于即使當(dāng)將輸入圖像的幀頻乘以N (或分成N個子幀)，并且將輸入圖像分成R個空間頻帶時，也獲得與上述效果相同的效果。N和R為大于或等于2的正整數(shù)。
N不局限于2，也可以為3或更大以獲得相同的效果。由于分配的自由度高，因而如果有什么不妥，則為滿足本發(fā)明的條件優(yōu)選大的N。
設(shè)計R，以使得當(dāng)將輸入圖像分成R個空間頻帶時，兩個相鄰頻帶(例如，1和(1+ l))始終具有上述R-2時的關(guān)系。在這種情況下，在從第一 ~第R個頻帶的所有頻帶中均保持相同的關(guān) 系。也就是說，使R個頻帶成分具有這樣一種關(guān)系頻帶成分圖像的時間分布按照空間頻率的降序變小(換句話說，時間分布按照空間頻率的升序變大)，并且所有頻帶成分的時間上的重心
相匹配。此時，獲得本發(fā)明的效果，即，改善運(yùn)動模糊、防止閃爍、以及減少托尾模糊等失真的效果。也就是說，在本發(fā)明
中，即4吏當(dāng)一般化N和R時，也獲得與N-2且11= 2的上述配置的效果相同的效果。
即使在空間頻率分離中，也不限制頻帶的數(shù)量。在第四實(shí) 施例中，N=5。這相當(dāng)于例如用于將幀頻為24 Hz的圖像(通常對應(yīng)于動畫的運(yùn)動圖^象)的幀速轉(zhuǎn)換成120 Hz的5倍幀速。將以 R二3示例頻帶的數(shù)量R，這不會使電路的規(guī)模和計算非常大。也就是說，將說明將空間頻率分成高、中和低三個頻帶的例子。
圖26是第四實(shí)施例的框圖。圖25示出根據(jù)第四實(shí)施例的各子幀的空間頻帶的顯示水平的校正強(qiáng)度(乘法器系數(shù))。
下面將說明圖26中的配置的操作。濾波器40以24 Hz的幀速接收一個幀的圖像數(shù)據(jù)A [ i ]。濾波器4 0基于兩個距離常數(shù)值d 1 和d2(例如，dl-3個像素，并且d2-8個像素)，將輸入的圖像數(shù)據(jù)分成三個空間頻帶成分H、 M和L。將這些成分臨時保存在幀存儲器42~ 44中。
幀同步信號五倍電路41將輸入圖像A[i]的幀同步信號增大五倍，以生成clk5,并輸出clk5。
通過圖像A[i]的幀同步信號復(fù)位各開關(guān)45和46,并且各開關(guān)45和46根據(jù)clk5,按照(l)畫> (2) -> (3) -> (4)畫> (5)的順序選擇輸出端子。
根據(jù)clk5五次讀出臨時保存在幀存儲器42中的H成分，并且將其發(fā)送給開關(guān)45。開關(guān)45在clk5的第一級與輸出端子(l)相連接。然后按以下順序?qū)⑤敵龆俗忧袚Q到(2)、 (3)、 (4)和(5)。同樣五次讀出保存在幀存儲器43中的M成分。開關(guān)46的輸出端子順序從(1)切換到(5)。還五次讀出臨時保存在幀存儲器44中的L 成分。
緊接開關(guān)4 5的輸出端子之后，設(shè)置將高頻成分乘以圖2 5所示的它們的增益{0， 0.5, 4.0， 0.5, O)的乘法器GHl ~ GH5。
類似地，緊4妻開關(guān)46的輸出端子之后，i殳置將M成分乘以圖25所示的它們的增益{0， 1.5， 2.0， 1.5， 0)的乘法器GM1 GM5。
也就是說，在N次讀出成分的過程中(在本實(shí)施例中，N-5),增益(乘法器系數(shù))逐漸變大。在中間次數(shù)(在本實(shí)施例中，為第三次)使增益最大，然后逐漸變小。
緊接幀存儲器44之后設(shè)置使用增益{1， 1, 1， 1， 1}的乘法器。低頻成分的增益不改變。因此，一個乘法器就足夠了，如圖26所示。
實(shí)際上，即使在緊接幀存儲器44之后，也需要與開關(guān)45和 46、以及隨后的乘法器相同的配置。然而，由于在這種情況下系數(shù)不改變，因而未示出該配置。
加法器47~ 49將相乘后的圖像數(shù)據(jù)相加。結(jié)果，將如下給出的Sl[i]、 S2[i]、 S3[i]、 S4[i]和S5[i]按照該順序，從clk的第一幀輸出到第五級，并且顯示它們
Sl[i] =L[i]
S2[i] = L[i] + 1.5M[i] + 0.5H[i] S3[i]=卬]+ 2M[i] + 4H[i] S4[i] = L[i] + 1.5M[i] + 0.5H[i] S5[i] = L[i]
(其中，[i]是相應(yīng)輸入圖像A[i]的幀編號)。
在本實(shí)施例中，設(shè)置多個空間頻帶成分，從而使時間分布按照空間頻率的降序變小(即，使時間分布按照空間頻率的升序變大)，并且所有成分的時間上的重心相匹配，如上所述。圖25 符合該條件。圖25所示的系數(shù)對于所有H、 M和L成分是兩邊對
稱的。時間上的重心位于中心(第三子幀)，并且所有成分的時間上的重心相匹配。在H成分的系數(shù)中，集中于靠近中間幀的部分的權(quán)重最顯著。以H〉M〉L表示集中程度的關(guān)系。對于L 成分，權(quán)重是平坦的。也就是說，可以看出，時間分布按照空間頻率的降序變小(按照空間頻率的升序變大)。可以使用圖25 中的系數(shù)陣列的例子，以下面的方式詳細(xì)表示時間分布。H系數(shù)與M系數(shù)的比值朝中心處的第三子幀而增大，并且在第三子幀處該比值最大。M系數(shù)與L系數(shù)的比值也朝中心處的第三子幀而增大，并且在第三子幀處該比值最大。L和M系數(shù)之間的關(guān)系也相同。圖25示出可以以這種方式一般化的系數(shù)陣列的例子。
在該顯示中，當(dāng)追蹤在圖像中移動的對象時，所觀察到的圖像的H、 M和L成分沒有空間移位。因此，觀察到?jīng)]有重像或托尾模糊等失真的圖像。
以上說明了本發(fā)明的四個實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，沒有具體提及最終獲得的N倍速率幀的每一個的輸出目的地。輸出目的地可以是保持型或脈沖型顯示裝置。輸出目的地不局限于顯示裝置。相反，可以將該數(shù)據(jù)存儲在DVD等存儲介質(zhì)或硬盤等存儲裝置中，作為運(yùn)動圖像文件。
與上述第一實(shí)施例的變形例一樣，第二實(shí)施例和隨后的實(shí) 施例同樣允許計算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)等同處理。
通常，將計算機(jī)程序存儲在CD-ROM等計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中。將存儲介質(zhì)設(shè)置在計算機(jī)的讀取裝置(例如，CD-ROM驅(qū) 動器)中，并且通過將該計算機(jī)程序復(fù)制或安裝在系統(tǒng)中，使得可執(zhí)行該程序。因此，這類計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)也包含在本發(fā) 明中。
盡管參考典型實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā) 明不局限于所公開的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理設(shè)備，用于將以每單位時間m幀輸入的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)作為每單位時間N×m(N≥2)幀的輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述圖像處理設(shè)備包括濾波器單元，用于將來自感興趣的輸入幀的圖像數(shù)據(jù)分成空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)；存儲單元，用于存儲通過所述濾波器單元所獲得的所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)；讀取單元，用于從所述存儲單元讀取所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)N次；乘法單元，用于將所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)乘以預(yù)定的乘法器系數(shù)，其中，所述預(yù)定的乘法器系數(shù)被設(shè)置為使得所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)的時間上的重心與所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)的時間上的重心一致，并使得所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)的時間分布小于所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)的時間分布；加法單元，用于在每次讀取所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)時，將經(jīng)過所述乘法單元的乘法運(yùn)算之后的空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)相加以及輸出單元，用于輸出來自所述加法單元的相加后的圖像數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述濾波器單元包括存儲器，用于存儲緊挨著所述感興趣的輸入幀的前一幀的圖像數(shù)據(jù)；第一濾波器單元，其包括多個濾波器，對于所述感興趣的幀的圖像數(shù)據(jù)，以菊花鏈方式連接所述多個濾波器，并且，隨著濾波器位置越靠近下游，所述多個濾波器的要進(jìn)行濾波的頻率范圍的上限值變得更?。坏诙V波器單元，其包括多個濾波器，對于存儲在所述存儲器中的緊挨著所述感興趣的幀的前一幀的圖像數(shù)據(jù)，以菊花鏈方式連接所述多個濾波器，并且隨著濾波器位置越靠近下游，所述多個濾波器的要進(jìn)行濾波的頻率范圍的上限值變得更?。?以及單元，用于在通過所述第一濾波器單元的第n個濾波器所獲得的圖像數(shù)據(jù)與通過所述第二濾波器單元的第n個濾波器所獲得的圖像數(shù)據(jù)之間的差的絕對值第一次變成等于或小于預(yù)先設(shè) 置的閾值Cn時，將通過所述第一濾波器單元的第n個濾波器所獲得的所述圖像數(shù)據(jù)作為所述感興趣的幀的低頻成分圖像數(shù)據(jù) 進(jìn)行輸出。
3. —種圖像處理設(shè)備，用于接收每單位時間m幀的輸入運(yùn) 動圖像數(shù)據(jù)，并且輸出每單位時間2m幀的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)，所述圖像處理設(shè)備包括接收單元，用于接收每一幀的輸入圖像數(shù)據(jù)；濾波器單元，用于將感興趣的輸入幀的圖像數(shù)據(jù)分成空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)；存儲單元，用于存儲所述輸入圖像數(shù)據(jù)、所述空間高頻成分圖像數(shù)據(jù)和所述空間低頻成分圖像數(shù)據(jù)；計算單元，用于計算低頻平均圖像數(shù)據(jù)，所述低頻平均圖像數(shù)據(jù)是時間上與所述感興趣的幀相鄰的輸入幀的低頻成分圖像數(shù)據(jù)和存儲在所述存儲單元中的所述感興趣的幀的低頻成分圖像數(shù)據(jù)的平均值；生成單元，用于基于所述低頻成分圖像數(shù)據(jù)和所述高頻成分圖像數(shù)據(jù)，生成高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)；以及輸出單元，用于對于每一幀順序輸出所述高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)和通過所述計算單元獲得的所述低頻平均圖像數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述生成單元用于4吏用^^式SH[i] = L[i] + 2 x H[i]來計算所述高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)SH[i];以及所述計算單元可用于使用公式SL[i] = {L[i] + L[i-l])/2來計算所述低頻平均圖像數(shù)據(jù)SL[i];其中，A[i]為輸入的感興趣的第i幀的圖像數(shù)據(jù)，L[i]為從所述圖像數(shù)據(jù)A[i]獲得的低頻成分圖像數(shù)據(jù)，H[i]為從所述圖像數(shù)據(jù)A[i]獲得的高頻成分圖像數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述濾波器單元包括存儲器，用于存儲緊挨著所述感興趣的輸入幀的前一幀的圖像數(shù)據(jù)；第一濾波器單元，其包括多個濾波器，對于所述感興趣的幀的圖像數(shù)據(jù)，以菊花鏈方式連接所述多個濾波器，并且隨著濾波器位置越靠近下游，所述多個濾波器的要進(jìn)行濾波的頻率范圍的上限值變得更小；第二濾波器單元，其包括多個濾波器，對于存儲在所述存儲器中的緊挨著所述感興趣的幀的前一幀的圖像數(shù)據(jù)，以菊花鏈方式連接所述多個濾波器，并且隨著濾波器位置越靠近下游，所述多個濾波器的要進(jìn)行濾波的頻率范圍的上限值變得更??；以及單元，用于在通過所述第一濾波器單元的第n個濾波器所獲得的圖像數(shù)據(jù)與通過所述第二濾波器單元的第n個濾波器所獲得的圖像數(shù)據(jù)之間的差的絕對值第一次變成等于或小于預(yù)先設(shè) 置的閾值Cn時，將通過所述第一濾波器單元的第n個濾波器所獲得的所述圖像數(shù)據(jù)作為所述感興趣的幀的低頻成分圖像數(shù)據(jù) 進(jìn)行輸出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，如果存在通過所述第一濾波器單元的第n個濾波器所獲得的圖像數(shù)據(jù)與通過所述第二濾波器單元的第n個濾波器所獲得的圖像數(shù)據(jù)之間的差的絕對值大于所述預(yù)先設(shè)置的閾值Cn的特定區(qū)域，則所述第一濾波器單元的第(n+l)個濾波器和所述第二濾波器單元的第(n + 1)個濾波器對所述特定區(qū)域進(jìn)行濾波處理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，還包括校正單元，用于如果所述高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)的感興趣的像素的像素值大于所述像素值可允許的上限值，則從所述感興趣的像素中減去超出部分的值，并且將所述超出部分的值加到所述感興趣的幀的低頻圖像數(shù)據(jù)中與所述感興趣的像素相同位置處的像素上，以及如果所述高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)的感興趣的像素的像素值小于所述像素值可允許的下限值，則將所述感興趣的像素的像素值設(shè)置成所述下限值，并且從所述低頻圖像數(shù)據(jù)中與所述感興趣的像素相同位置處的像素中，減去將所述感興趣的像素的像素值設(shè)置成所述下限值所需的值，從而校正所述高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)和由所述計算單元所獲得的低頻圖像數(shù)據(jù)；其中，所述輸出單元輸出通過所述校正單元校正了的所述高頻增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)和所述低頻圖像數(shù)據(jù)。
8. —種圖像處理設(shè)備，用于將以每單位時間m幀輸入的運(yùn) 動圖像數(shù)據(jù)作為每單位時間包含Nxm(N》2)幀的輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述圖像處理設(shè)備包括濾波器單元，用于將感興趣的幀的輸入運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)分成R(R> 2)個空間頻帶成分圖像；存儲單元，用于存儲通過所述濾波器單元所獲得的R個圖像數(shù)據(jù)成分；讀取單元，用于從所述存儲單元讀取所述R個圖像數(shù)據(jù)成分N次；乘法單元，用于將所述R個圖像數(shù)據(jù)成分乘以預(yù)定的乘法器系數(shù)，其中，將所述預(yù)定的乘法器系數(shù)設(shè)置為使得所述R個圖像數(shù)據(jù)成分的時間上的重心一致，并使得所述R個圖像數(shù)據(jù) 成分的時間分布按照所述成分圖像的空間頻率的升序越來越加法單元，用于在每次所述讀取單元讀取所述R個空間頻帶圖像數(shù)據(jù)成分時，將經(jīng)過所述乘法單元的乘法運(yùn)算之后的所述R個空間頻帶圖像數(shù)據(jù)成分相加；以及輸出單元，其輸出來自所述加法單元的相加后的圖像數(shù)據(jù)。
9. 一種圖^象處理設(shè)備，用于將以每單位時間m幀輸入的運(yùn) 動圖像數(shù)據(jù)作為每單位時間Nxm(N > 2)幀的輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù) 進(jìn)行輸出，所述圖像處理設(shè)備包括濾波器單元，用于將感興趣的幀的圖像分成空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分；存儲單元，用于存儲通過所述濾波器單元所獲得的各空間頻率圖像數(shù)據(jù)成分；讀取單元，用于從所述存儲單元讀取所述空間高頻圖像數(shù) 據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分N次；乘法單元，用于將所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分乘以預(yù)定的乘法器系數(shù)，其中，設(shè)置所述預(yù) 定的乘法器系數(shù)以將所述低頻圖像數(shù)據(jù)成分分配給比所述高頻圖像數(shù)據(jù)成分更多數(shù)量的幀；加法單元，用于在每次所述讀取單元讀出所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分時，將經(jīng)過所述乘法單元的乘法運(yùn)算之后的所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分相加；以及輸出單元，用于輸出來自所述加法單元的相加后的圖像數(shù)據(jù)。
10. —種圖像處理設(shè)備的控制方法，所述圖像處理將以每單位時間m巾貞輸入的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)作為每單位時間Nxm(N > 2) 幀的輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述控制方法包括濾波步驟，用于將感興趣的幀的圖像分成空間高頻圖像數(shù) 據(jù)成分和空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分；存儲步驟，用于將在所述濾波步驟中所獲得的各空間頻率圖像數(shù)據(jù)成分存儲在存儲單元中；讀取步驟，用于從所述存儲單元讀取所述空間高頻圖像數(shù) 據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分N次；乘法步驟，用于將所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分乘以預(yù)定的乘法器系數(shù)，其中，所述預(yù)定的乘法器系數(shù)被設(shè)置為使得所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分的時間上的重心與所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分的時間上的重心一致，并使得所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分的時間分布小于所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分的時間分布；加法步驟，用于在每次讀取所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分時，將經(jīng)過乘法運(yùn)算之后的所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分相加；以及輸出步驟，用于輸出在所述加法步驟中相加后的圖像數(shù)據(jù)。
11. 一種圖像處理設(shè)備的控制方法，所述圖像處理設(shè)備輸入每單位時間包含m幀的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)，并且輸出每單位時間包含2m幀的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)，所述控制方法包括輸入步驟，用于輸入每一幀的圖像數(shù)據(jù)；濾波步驟，用于將感興趣的輸入幀的圖像數(shù)據(jù)分成空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分；存儲步驟，用于將所述感興趣的幀的緊挨著的前一幀的低頻圖像數(shù)據(jù)成分存儲在存儲單元中；計算步驟，用于計算低頻圖像數(shù)據(jù)平均值，所述低頻圖像數(shù)據(jù)平均值是在所述濾波步驟中所獲得的感興趣的幀的下一輸入幀的低頻圖像數(shù)據(jù)成分和存儲在所述存儲單元中的所述低頻圖像數(shù)據(jù)成分的平均值；以及輸出步驟，用于對于每一幀順序輸出基于所述低頻圖像數(shù) 據(jù)成分和所述高頻圖像數(shù)據(jù)成分所生成的高頻增強(qiáng)的圖像數(shù) 據(jù)、以及所述低頻圖像數(shù)據(jù)平均值。
12. —種圖像處理設(shè)備的控制方法，所述圖像處理設(shè)備將以每單位時間m幀輸入的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)作為每單位時間Nxm(N >2)幀的輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述控制方法包括濾波步驟，用于將感興趣的幀的輸入運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)分成 R(R> 2)個空間頻帶成分圖像；存儲步驟，用于將所獲得的R個圖像數(shù)據(jù)成分存儲在存儲單元中；讀取步驟，用于從所述存儲單元讀取所述R個圖像數(shù)據(jù)成分N次；乘法步驟，用于將所述R個圖像數(shù)據(jù)成分乘以預(yù)定的乘法器系數(shù)，其中，所述預(yù)定的乘法器系數(shù)被設(shè)置為使得所述R個圖像數(shù)據(jù)成分的時間上的重心一致，并且使得所述R個圖像數(shù) 據(jù)成分的時間分布按照所述成分圖像的空間頻率的升序越來越小；加法步驟，用于在每次讀取所述r個空間頻帶圖像數(shù)據(jù)成分時，將經(jīng)過乘法運(yùn)算之后的所述r個空間頻帶圖像數(shù)據(jù)成分相力口；以1輸出步驟，用于輸出來自所述加法步驟的相加后的圖像數(shù)據(jù)。
13. —種圖像處理設(shè)備的控制方法，所述圖像處理設(shè)備將以每單位時間m幀輸入的運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)作為每單位時間包含 Nxm(N> 2)幀的輸出運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，所述控制方法包括濾波步驟，用于將感興趣的幀的輸入圖像分成空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分；存儲步驟，用于將所獲得的各空間頻率圖像數(shù)據(jù)成分存儲在存儲單元中；讀取步驟，用于從所述存儲單元讀取所述空間高頻圖像數(shù) 據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分N次；乘法步驟，用于將所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分乘以預(yù)定的乘法器系數(shù)，其中，設(shè)置所述預(yù) 定的乘法器系數(shù)以將所述低頻圖像數(shù)據(jù)成分分配給比所述高頻圖像數(shù)據(jù)成分更多數(shù)量的幀；加法步驟，用于在每次讀取所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分時，將經(jīng)過乘法運(yùn)算之后的所述空間高頻圖像數(shù)據(jù)成分和所述空間低頻圖像數(shù)據(jù)成分相加；以及輸出步驟，用于輸出在所述加法步驟中相加后的圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像處理設(shè)備及其控制方法。本發(fā)明使得能夠例如通過簡單處理降低保持型顯示裝置的運(yùn)動模糊，并且能夠降低脈沖型顯示裝置的閃爍。為此目的，LPF對輸入圖像數(shù)據(jù)(A[i])的幀進(jìn)行濾波，以生成低頻圖像數(shù)據(jù)(L)。減法器和加法器生成高頻圖像數(shù)據(jù)(SH)。另一加法器將來自延遲電路的低頻圖像數(shù)據(jù)(L)與隨后的低頻圖像數(shù)據(jù)相加。除法器(7)使該和減小一半，以生成低頻平均圖像數(shù)據(jù)(SL)。每次輸入圖像數(shù)據(jù)的幀時，開關(guān)交替輸出高頻圖像數(shù)據(jù)(SH)和低頻圖像數(shù)據(jù)(SL)。結(jié)果，本發(fā)明的設(shè)備可以生成幀速為輸入圖像數(shù)據(jù)的幀速兩倍的輸出圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號G09G5/00GK101365054SQ20081013492
公開日2009年2月11日申請日期2008年8月7日優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者小林究申請人:佳能株式會社

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