专利名称：一种用于改善等离子显示屏轮廓失真的方法
技术领域：
本发明属于图像显示处理领域，涉及采用子场显示方式实现等离子屏显示图像的多等级灰度的显示，具体涉及一种用于改善等离子显示屏轮廓失真的方法。
背景技术：
交流型等离子显示屏(AC PDPAC Plasma Display Panel)，为了显示图像的多灰度等级，通常是将一帧图像分为多子场来显示，不同的子场具有不同的权重，不同权重的子场对应于不同的亮度权重，即不同权重的子场在电路实现中对应着不同的维持脉冲数。
AC PDP显示屏将一帧的图像分成8个子场(SFsubfield)，子场权重的关系为SF1∶SF2∶SF3∶SF4∶SF5∶SF6∶SF7∶SF8＝1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128。这8个子场经过不同的组合便可以实现0～255之间共256级灰度等级的显示，例如在实现灰度等级0时SF1～SF8子场全部熄灭，不产生放电；实现灰度等级127时SF1～SF7全部点亮产生放电，SF8熄灭不产生放电；实现灰度等级128时SF1～SF7全部熄灭不产生放电，SF8点亮，产生放电；当产生灰度等级255时，SF1～SF8全部点亮产生放电。
但是采用子场来实现图像的多等级灰度时会导致动态伪轮廓的现象产生，即在显示动态彩色图像时会产生色彩紊乱的现象。动态伪轮廓的产生是人眼的视觉生理特征和采用子场显示方式综合作用的结果。
人眼有以下生理上的特性，一是观察者的视点会跟随运动物体而移动；二是由于视觉的暂留效应，导致人眼对图像的灰度或色彩的感受是对一段时间内的亮度或色彩的总和的感受。那么，在观察采用子场方式显示的多灰度级的运动图像时，在图像的某些部分会出现亮或暗的虚假影像，即动态伪轮廓，运动图像停止运动后观察者的目光也会随着停止运动，伪轮廓就会消失。这是由于人眼的生理特征决定的是无法克服的因素。采用子场方式实现多等级灰度显示是产生动态为轮廓的另一原因，例如在屏幕上有一从左向右运动的运动图像，在运动图像上显示127和128等级灰度，128等级灰度在左，127等级灰度在右。根据子场显示原理，在显示127等级灰度时SF1～SF7点亮而SF8熄灭，从权重比可以看出在每一帧图像显示时间的前半部分进行显示；在显示128等级灰度时SF1～SF7熄灭SF8点亮，从权重比可以看出在每一帧显示时间的后半部分进行显示，正是这种时间分布上不均匀的发光造成了在等级灰度临界处会出现灰度等级的紊乱。在128和127两个等级灰度交界处却出现了明显的暗区，此时表现出等级灰度为0。这是因为视点在跟随运动图像移动时，连续经过了不发光的像素的原因，这就是动态伪轮廓现象。该情况的发生是由于视觉现象的等级灰度小于原始图像的等级灰度，称之为负极性的动态伪轮廓。若图像从右向左运动时，在等级灰度128和127的交界处，没有出现像素的连续熄灭(OFF)状态，反而出现了像素的连续点亮(ON)状态。此种情况下，在128和127两个等级灰度等级交界处出现了明显的亮区，此时表现出128+127＝255的等级灰度，这是因为人眼在跟随图像移动时，连续经过了一场时间都发光的像素的原因。该情况是由于视觉现象的等级灰度大于原始图像的等级灰度，称之为正极性的动态伪轮廓。
动态伪轮廓的现象是一种原理性的弊病，无法从根本上彻底的消除，只能采取一定的措施来加以抑制，使人眼在观察过程中不容易感觉出来。目前已经有很多的方法来减小动态伪轮廓对画质的影响，比如CLEAR法、补偿脉冲法、分割大权重子场法、调整子场显示顺序法、误差扩散法、减小子场发光时间法等等。不同的方法有其自身的优势也有些不足之处。
用较少子场或灰度级显示高灰度等级图像时，如果不采用图像增强技术会出现明显的假轮廓现象，尤其在大面积均匀区域。常规误差扩散方法通过模糊化消除图像大面积均匀区域的假轮廓，但由于如上所述的缺陷，因此也同时损失了反映图像细节的真轮廓。根据误差扩散的原理，希望能在已有常规误差扩散方法基础上进行改进，不仅能保留原始图像的灰度信息，而且能减少由于常规方法缺陷和其他原因造成的轮廓信息损失及假轮廓。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于改善等离子显示屏中轮廓失真的方法，该方法采用基于边缘检测的动态误差扩散方法，不仅能较大程度地减少轮廓失真现象，而且能保留图像的细节信息，尤其是大面积均匀区域的细节信息，使得AC PDP显示图像的质量能较好地逼近原始图像。
为了实现上述任务，本发明的采取如下的技术方案予以实现一种改善等离子显示屏的轮廓失真的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤1)首先在误差扩散模块前端增加一个边缘轮廓检测模块，由边缘轮廓检测模块对输入的像素进行边缘检测，得到轮廓失真度；2)将得到的轮廓失真度在误差扩散模块中采用边缘检测算法，当边缘伪轮廓出现时，把灰度等级的小数部分按照一定的扩散方向和扩散权重向邻近的子像素扩散；3)根据边缘检测确定当前处理像素采用的误差扩散系数组。同时，在进行误差扩散处理过程中，各个方向的误差扩散系数基于边缘检测结果进行动态调整，而不是采用固定系数。
4)经扩散后的像素送入显示控制模块输出。
每帧图像都采用子场的方式进行显示，子场数的m位字节的子像素经过误差扩散变换为8字节宽的数据；子像素的误差分别以选择的扩散权重按四个不同的扩散方向往相邻的子像素扩散，首先，R、G、B作为三个独立的子像素向相邻的R、G、B子像素扩散；其次，在一场图像中是从左到右、从上到下的将误差进行扩散；子像素在扩散之前都是累加了其前面子像素扩散来的误差，再进行自身的误差扩散；上述边缘检测算法是在ELA(Edge Directional Line Averaging)算法的基础上进行改进的算法。
所述的边缘检测算法是在ELA算法的基础上进行改进的算法，定义如下设a、b、c、d分别代表像素Pi，j和四周已处理像素的边缘差值，则a＝|P(i，j-1)-P(i，j)|b＝|P(i-1，j-1)-P(i，j)|c＝|P(i-1，j)-P(i，j)|d＝|P(i-1，j-1)-P(i，j)|式中Pi，j为(i，j)处的原始图像灰度值；在得到各个扩散方向的边缘检测差值后，就确定当前处理点的误差扩散系数组及各个方向的误差扩散系数；对a、b、c、d按从大到小排序，令T＝max{a，b，c，d}，若G为系数组选择阈值，如果T＞G，则采用一组扩散系数；反之，采用另一组扩散系数；选定误差扩散系数组后，根据边缘检测结果确定各个方向误差扩散系数；将a、b、c、d与4个方向误差扩散系数对应，分别是左、左上、上和右上，最大的方向差值对应的误差扩散系数最小，反之最小的方向差值对应的误差扩散系数最大。
本发明的方法由于引入了边缘轮廓检测模块通过检测同一子场中相邻两像素之间的权重变化来判断是否会有轮廓失真现象的出现，并采用误差扩散的方式将得到的伪轮廓值扩散，降低等离子显示屏的轮廓失真现象。
图1是一帧图像分为8子场显示时各子场的权重比；图2是产生正极性动态伪轮廓时像素单元放电发光在时间和空间上的分布图；图3是产生负极性动态伪轮廓时像素单元放电发光在时间和空间上的分布图；图4是显示静态图像的示意图；图5是图像边缘轮廓像素；图6是按11子场显示的权重比；图7是通过边缘轮廓检测得到的伪轮廓标志值；图8是边缘轮廓检测消除动态伪轮廓的数据流图。
为了更清楚的理解本发明，以下结合附图作进一步的详细说明。
具体实施例方式
按照本发明的方法，在误差扩散模块前端增加边缘轮廓检测模块，得到动态得到轮廓失真度；将得到的轮廓失真度在误差扩散模块中采用边缘检测算法，当边缘伪轮廓出现时，再将扩散算法应用于提高画质，把灰度等级的小数部分按照一定的扩散方向和扩散权重向邻近的子像素扩散；将mbit(m位宽bit取决于选择的子场数)宽的子像素经过误差扩散变换为8bit宽的数据同时又保证了画质。误差扩散算法主要是考虑扩散的方向和扩散的权重，子像素的误差分别以7/16、1/16、5/16、3/16的扩散权重按四个不同的扩散方向往相邻的子像素扩散。首先，R、G、B作为三个独立的子像素向相邻的R、G、B子像素扩散；其次，在一场图像中是从左到右、从上到下的将误差进行扩散；子像素在扩散之前都是累加了其前面子像素扩散来的误差，再进行自身的误差扩散。
常规误差扩散方法应用于AC PDP中，虽然在一定程度上减少了伪轮廓现象，但由于在处理过程中扩散系数始终不变，使得显示图像的轮廓细节信息丢失，因而带来了新的轮廓失真，而本方法采用基于边缘检测的动态误差扩散方法，可以避免上述现象，不仅能较大程度地减少伪轮廓现象，而且能保留图像的细节信息，尤其是大面积均匀区域的细节信息，使得AC PDP显示图像的质量能较好地逼近原始图像。
根据边缘检测确定当前处理像素采用的误差扩散系数组。同时，在进行误差扩散处理过程中，各个方向的误差扩散系数基于边缘检测结果进行动态调整，而不是取固定值。
通过图7可看出，在边缘轮廓相邻的两像素之间当出现子场变化时边缘轮廓标志就发生变化，也就确定了伪轮廓值。例如，图7中SF1中相邻的两像素Pi，j和Pi-1，j分别的权重为0，即在SF1中熄灭，那么就说明Pi，j和Pi-1，j之间没有发生灰度等级的变化，因此轮廓检测标志设置为0，伪轮廓也为0；在SF2中，Pi，j和Pi-1，j的权重为0和2，即在SF2中Pi，j熄灭，Pi-1，j发光，那么轮廓检测标志设置为1，伪轮廓为2。
改进后的边缘检测算法a、b、c、d分别代表了像素Pi，j和四周已处理像素的边缘差值；定义如下a＝|P(i，j-1)-P(i，j)|b＝|P(i-1，j-1)-P(i，j)|c＝|P(i-1，j)-P(i，j)|d＝|P(i-1，j-1)-P(i，j)|式中Pi，j为(i，j)处的原始图像灰度值。在得到各个扩散方向的边缘检测差值后，就可以确定当前处理点的误差扩散系数组及各个方向的误差扩散系数。对a、b、c、d按从大到小排序，令T＝max{a，b，c，d}若G为系数组选择阈值，如果T＞G，则采用一组扩散系数；反之，采用另一组扩散系数。选定误差扩散系数组后，根据边缘检测结果确定各个方向误差扩散系数。将a、b、c、d与4个方向误差扩散系数对应，分别是K1(左)、K2(左上)、K3(上)和K4(右上)。最大的方向差值对应的误差扩散系数最小，反之最小的方向差值对应的误差扩散系数最大。例如，根据T值选定了当前像素的误差扩散采用A组系数，且a＜b＜c＜d，则此时扩散系数为K1＝KA，4；K2＝KA，3；K3＝KA，2；K4＝KA，1对误差扩散系数按边缘检测的结果进行动态的调整，可以避免前述由于固定误差扩散系数而引起的图像轮廓信息的失真。得到当前处理像素的误差扩散系数后，可以进行误差扩散的处理。
在AC PDP中，用较少子场显示高灰度等级图像时，应用上述的基于边缘检测的误差扩散方法。以最常见的8字节输入图像为例，用8个子场进行显示时，在常规误差扩散方法基础的上基于边缘检测误差扩散处理的结构如图8所示。对图8中的误差扩散模块进行误差扩散处理，其处理过程与常规误差扩散方法相同。图8中边缘轮廓检测模块进行边缘检测，并动态地确定当前处理像素的各个方向的误差扩散系数。
权利要求
1.一种改善等离子显示屏的轮廓失真的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤1)首先在误差扩散模块前端增加一个边缘轮廓检测模块，由边缘轮廓检测模块对输入的像素进行边缘检测，得到轮廓失真度；2)将得到的轮廓失真度在误差扩散模块中采用边缘检测算法，当边缘伪轮廓出现时，把灰度等级的小数部分按照一定的扩散方向和扩散权重向邻近的子像素扩散；3)根据边缘检测确定当前处理像素采用的误差扩散系数组，同时，在进行误差扩散处理过程中，各个方向的误差扩散系数基于边缘检测结果进行动态调整，而不是采用固定系数；4)经扩散后的像素送入显示控制模块输出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每帧图像都采用子场的方式进行显示，子场数的m位字节的子像素经过误差扩散变换为8字节宽的数据；子像素的误差分别以选择的扩散权重按四个不同的扩散方向往相邻的子像素扩散，首先，R、G、B作为三个独立的子像素向相邻的R、G、B子像素扩散；其次，在一场图像中是从左到右、从上到下的将误差进行扩散；子像素在扩散之前都是累加了其前面子像素扩散来的误差，再进行自身的误差扩散。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的边缘检测算法是在ELA算法的基础上进行改进的算法，定义如下设a、b、c、d分别代表像素Pi，j和四周已处理像素的边缘差值，则a＝|P(i，j-1)-P(i，j)|b＝|P(i-1，j-1)-P(i，j)|c＝|P(i-1，j)-P(i，j)|d＝|P(i-1，j-1)-P(i，j)|式中Pi，j为(i，j)处的原始图像灰度值；在得到各个扩散方向的边缘检测差值后，就确定当前处理点的误差扩散系数组及各个方向的误差扩散系数；对a、b、c、d按从大到小排序，令T＝max{a，b，c，d)，若G为系数组选择阈值，如果T＞G，则采用一组扩散系数；反之，采用另一组扩散系数；选定误差扩散系数组后，根据边缘检测结果确定各个方向误差扩散系数；将a、b、c、d与4个方向误差扩散系数对应，分别是左、左上、上和右上，最大的方向差值对应的误差扩散系数最小，反之最小的方向差值对应的误差扩散系数最大。
全文摘要
本发明公开了一种用于改善等离子显示屏中轮廓失真的方法，该方法引入了边缘轮廓检测模块通过检测同一子场中相邻两像素之间的权重变化来判断是否会有轮廓失真现象的出现，并采用误差扩散的方式将得到的伪轮廓值扩散，降低等离子显示屏的轮廓失真现象。不仅能较大程度地减少轮廓失真现象，而且能保留图像的细节信息，尤其是大面积均匀区域的细节信息，使得AC PDP显示图像的质量能较好地逼近原始图像。
文档编号G09F9/313GK1801288SQ2006100416
公开日2006年7月12日 申请日期2006年1月13日 优先权日2006年1月13日
发明者黄伟华 申请人:彩虹集团电子股份有限公司