專利名稱：一種利用濾波器處理lcd運(yùn)動(dòng)圖像模糊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理LCD (液晶顯示器)運(yùn)動(dòng)圖像模糊的技術(shù)，具體 來(lái)說(shuō)，涉及一種利用濾波器處理LCD運(yùn)動(dòng)圖像模糊的方法。
背景技術(shù)：
LCD (液晶顯示器)運(yùn)動(dòng)模糊主要是由于LC (液晶)分子對(duì)輸入象素 信息的反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，以及LCD主動(dòng)矩陣式所引起的抽樣保持特性同HVS (人眼視覺系統(tǒng))的低通濾波效應(yīng)不匹配而造成運(yùn)動(dòng)圖像模糊。反應(yīng)時(shí)間 方面可以通過(guò)應(yīng)用更好的材料或改善LC單元設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，另外還可通過(guò) 中國(guó)ZL200580029064. 3號(hào)專利申請(qǐng)公開的針對(duì)LCD視頻/圖形處理器的廉 價(jià)運(yùn)動(dòng)模糊減少(eco-過(guò)激勵(lì))的技術(shù)來(lái)解決。但是，由LCD的顯示特性 同HVS系統(tǒng)共同造成的LCD運(yùn)動(dòng)模糊沒(méi)有得到很好的解決。
菲利浦公司的研究員克隆珀豪威爾(Michiel A. Klompenhouwer)分 析了實(shí)際場(chǎng)景經(jīng)過(guò)攝影機(jī)采樣、LCD顯示器重構(gòu)圖像以及人眼接受圖像信 息的整個(gè)過(guò)程，根據(jù)LCD的顯示機(jī)理以及人眼追蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的感識(shí)特性提 出了LCD運(yùn)動(dòng)圖像模糊模型。該模型如附圖l所示。它由三部分組成第 一部分是攝影機(jī)對(duì)實(shí)際場(chǎng)景的采樣過(guò)程(包括時(shí)間采樣與空間采樣)。 A(i力是實(shí)際場(chǎng)景，；(i力是攝影機(jī)采樣后的圖像。第二部分是LCD顯示器 對(duì)采樣圖像的重構(gòu)過(guò)程，L(i力是重構(gòu)后的圖像。第三部分是人眼視覺系 統(tǒng)。^^力是人眼感知的圖像。^^力與^(")在頻域中存在以下關(guān)系"(義W/(義M化"W/(義).sinc(;義7;,) (1)
這里，^是目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，A是圖像的空間頻率，K為顯示器的采樣
保持時(shí)間，傳輸函數(shù)#(義』.義)=^";義。綜合反映了 LCD顯示器的保 持-驅(qū)動(dòng)特性與人眼的追蹤效應(yīng)的組合。另外中國(guó)專利ZL200480035549. 9
公開了一種用于運(yùn)動(dòng)模糊降低的帶通濾波器的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償逆濾波，它在上述
LCD運(yùn)動(dòng)圖像模糊模型的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)預(yù)補(bǔ)償濾波器的概念即
《(A) = . 1
sinc(;rv,/;rA)
因此，如何通過(guò)各種不同的視頻處理方法來(lái)減少LCD顯示器采樣保持效應(yīng)，
是本領(lǐng)域正在研究的一個(gè)課題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)補(bǔ)償視覺系統(tǒng)和顯示設(shè)備對(duì)視頻的 低通濾波效應(yīng)，提供一種基于極點(diǎn)聚焦全極點(diǎn)濾波器來(lái)減少LCD運(yùn)動(dòng)圖像 模糊的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種利用濾波器處理LCD運(yùn)動(dòng)圖像模糊的方法，
其特征在于，它主要包括以下步驟
A) :建立LCD運(yùn)動(dòng)圖像模糊模型
《lb ="(義M'(U.義)=《(義)'sin 義7;)
其中/^^)是實(shí)際場(chǎng)景，；(^")是人眼感知的圖像，^是目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速 度，^是圖像的空間頻率，^為顯示器的采樣保持時(shí)間，
B) :定義一個(gè)逆濾波《(A)= ., 1 ;、
C) :建立一個(gè)極點(diǎn)聚焦全極點(diǎn)濾波的逆濾波器。D):將上述逆濾波器作用于視頻。 其中步驟C)中逆濾波器的建立過(guò)程如下<formula>formula see original document page 5</formula>
其中，參數(shù)N為濾波器長(zhǎng)度，其值等于對(duì)輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行移動(dòng)估計(jì)得
到移動(dòng)速率V (目標(biāo)每幀移動(dòng)的像素?cái)?shù))；F為[O，l]區(qū)間內(nèi)設(shè)定的常數(shù)，
其值可根據(jù)移動(dòng)估計(jì)的速率V來(lái)調(diào)整以達(dá)到最佳效果，。
所述參數(shù)N和F可根據(jù)圖像源的情況來(lái)調(diào)整。
圖1為L(zhǎng)CD運(yùn)動(dòng)圖形模糊模型；
圖2為基于極點(diǎn)聚焦全極點(diǎn)濾波減少LCD運(yùn)動(dòng)圖像模糊的原理圖； 圖3為逆濾波與極點(diǎn)聚焦全極限點(diǎn)濾波器的頻率響應(yīng)(V=7像素/幀， F=0. 95);
圖4為逆濾波與極點(diǎn)聚焦全極限點(diǎn)濾波器的頻率響應(yīng)(V=7像素/幀， F二O. 75);
圖5為逆濾波與極點(diǎn)聚焦全極限點(diǎn)濾波器的頻率響應(yīng)(V=7像素/幀， F=0. 35);
圖6為極點(diǎn)聚焦全極點(diǎn)濾波器的實(shí)現(xiàn)模型；
圖7為F=0. 95， V=7像素/幀，極點(diǎn)聚焦全極限點(diǎn)濾波器減少TFT-LC運(yùn)動(dòng)模糊的對(duì)比效果圖，其中a)是原始圖形，b)是沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波直接顯 示出來(lái)的效果圖，C)是先對(duì)圖像進(jìn)行濾波后再顯示處理的效果圖8為F二O. 75， V=7像素/幀，極點(diǎn)聚焦全極限點(diǎn)濾波器減少TFT-LCD 運(yùn)動(dòng)模糊的對(duì)比效果圖，其中a)是原始圖形，b)是沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波直接顯 示出來(lái)的效果圖，c)是先對(duì)圖像進(jìn)行濾波后再顯示處理的效果圖9為F=0. 35， V=7像素/幀，極點(diǎn)聚焦全極限點(diǎn)濾波器減少TFT-LCD 運(yùn)動(dòng)模糊的對(duì)比效果圖，其中a)是原始圖形，b)是沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波直接顯 示出來(lái)的效果圖，c)是先對(duì)圖像進(jìn)行濾波后再顯示處理的效果圖。
具體實(shí)施例方式
由于現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提供了 一種LCD運(yùn)動(dòng)圖像模糊模型 《(A) = //(仝))(義,仏義)=《(A)■ sin上rj (工)
其中所給出的正弦關(guān)系的傳輸函數(shù)#(>J.A) = sinc(;A。，綜合反映 了 LCD顯示器的保持-驅(qū)動(dòng)特性與人眼的追蹤效應(yīng)的組合。由于我們希望
借助視頻處理作為減小LCD顯示器采樣保持效應(yīng)的途徑，因此可以通過(guò)補(bǔ)
償眼睛和顯示設(shè)備對(duì)視頻的低通濾波效應(yīng)。我們按公式(1)定義逆濾波
公式(1)表明，LCD運(yùn)動(dòng)模糊模型是一個(gè)線性模糊模型，傳輸函數(shù)
#cU'i;)=sinc(;};rA)在空域上就對(duì)應(yīng)于一個(gè)沖激響應(yīng)為
/^) = 0"</)的濾波器。這樣，對(duì)于數(shù)字圖像，原始場(chǎng)景人(")經(jīng)過(guò)一 個(gè)FIR空間濾波過(guò)程得到人眼接受的圖像，這個(gè)FIR濾波器的單位脈沖響幀移動(dòng)的像素?cái)?shù)，目標(biāo)移動(dòng)速率越大模糊長(zhǎng)度就越大。該FIR濾波器的Z變換為<formula>formula see original document page 7</formula>
這里6';I'K""'W—\從數(shù)字濾波器的理論可知，該濾波器在單位圓上
存在N個(gè)零點(diǎn)。那么這個(gè)FIR的逆濾波器就是全極點(diǎn)濾波器，其逆濾波的Z變換為<formula>formula see original document page 7</formula>顯然該逆濾波器在單位圓上存在N個(gè)極點(diǎn)，會(huì)造成濾波器的不穩(wěn)定性問(wèn)題。為此在式(4)的分母中引進(jìn)一個(gè)系數(shù)F，如式(5)所示<formula>formula see original document page 7</formula>這樣就能保證極點(diǎn)落在單位圓內(nèi)，從而保證濾波器的穩(wěn)定。圖3 圖5示出
了幾個(gè)不同的速率與F系數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率響應(yīng)。從這些圖可看出，當(dāng)F越接
近1時(shí)，上式就越接近完全逆慮波，當(dāng)F較小時(shí)，上式就接近與一個(gè)純高
通濾波器。
通過(guò)將上述的逆濾波器先作用于視頻，然后再經(jīng)過(guò)LCD顯示器采樣保持特性與眼睛跟蹤效應(yīng)的共同作用，那么觀察者感知的圖像可能與原始圖像更接近，這個(gè)逆濾波過(guò)程如圖2所示。
圖6為極點(diǎn)聚焦全極點(diǎn)濾波器的實(shí)現(xiàn)框圖，首先對(duì)輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行移動(dòng)估計(jì)，針對(duì)移動(dòng)估計(jì)的速率來(lái)自適應(yīng)地確定濾波器的參數(shù)F。圖7 圖9為分別取F為0. 95、 0. 75、 0. 35時(shí)對(duì)移動(dòng)速率為7像素/幀的圖像進(jìn)行全極點(diǎn)濾波減少TFT-LCD運(yùn)動(dòng)模糊的仿真效果圖像，其中圖a是原始圖像，圖b是沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波直接顯示出來(lái)的效果，圖c是先對(duì)圖像進(jìn)行濾波后再顯示出來(lái)的效果。
對(duì)比這些仿真圖，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)F取值較大時(shí)，極點(diǎn)聚焦全集點(diǎn)濾波器接近與完全逆慮波，理論上F越大越好。但是從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)F取值超過(guò)0.8時(shí)，"振鈴效應(yīng)"就很明顯了，從而導(dǎo)致圖像的嚴(yán)重退化。當(dāng)F取值較小時(shí)，極點(diǎn)聚焦全極點(diǎn)濾波器，接近于一個(gè)純高通濾波器。總之，極點(diǎn)聚焦全極點(diǎn)濾波器是根據(jù)圖像源的情況來(lái)調(diào)整系數(shù)F的值，實(shí)用中F值可以通過(guò)調(diào)用F與圖像移動(dòng)速率V之間的對(duì)應(yīng)列表確定，使之得到最佳效果。
權(quán)利要求
1、一種利用濾波器處理LCD運(yùn)動(dòng)圖像模糊的方法，其特征在于，包括以下步驟A)建立LCD運(yùn)動(dòng)圖像模糊模型<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msubsup> <mi>I</mi> <mi>p</mi> <mi>f</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mover><msub> <mi>f</mi> <mi>x</mi></msub><mi>r</mi> </mover> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msubsup> <mi>I</mi> <mi>c</mi> <mi>f</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <msub><mover> <mi>f</mi> <mi>r</mi></mover><mi>x</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><msup> <mi>A</mi> <mi>f</mi></msup><mrow> <mo>(</mo> <msub><mover> <mi>f</mi> <mi>r</mi></mover><mi>x</mi> </msub> <mo>,</mo> <mover><mi>v</mi><mi>r</mi> </mover> <mo>·</mo> <msub><mover> <mi>f</mi> <mi>r</mi></mover><mi>x</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msubsup> <mi>I</mi> <mi>c</mi> <mi>f</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <msub><mover> <mi>f</mi> <mi>r</mi></mover><mi>x</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><mi>sin</mi><mi>c</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>π</mi> <mover><mi>v</mi><mi>r</mi> </mover> <mo>·</mo> <msub><mover> <mi>f</mi> <mi>r</mi></mover><mi>x</mi> </msub> <msub><mi>T</mi><mi>h</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths>其中 id="icf0002" file="A2008100299440002C2.tif" wi="11" he="5" top= "70" left = "39" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>是實(shí)際場(chǎng)景， id="icf0003" file="A2008100299440002C3.tif" wi="11" he="5" top= "70" left = "84" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>是人眼感知的圖像， id="icf0004" file="A2008100299440002C4.tif" wi="1" he="4" top= "72" left = "143" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>是目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度， id="icf0005" file="A2008100299440002C5.tif" wi="3" he="6" top= "81" left = "34" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>是圖像的空間頻率，Th為顯示器的采樣保持時(shí)間，B)定義一個(gè)逆濾波<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msubsup> <mi>H</mi> <mi>inv</mi> <mi>f</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mover><msub> <mi>f</mi> <mi>x</mi></msub><mi>r</mi> </mover> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mrow><mi>sin</mi><mi> c</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>π</mi> <mover><mi>v</mi><mi>r</mi> </mover> <mo>·</mo> <mover><msub> <mi>f</mi> <mi>x</mi></msub><mi>r</mi> </mover> <msub><mi>T</mi><mi>h</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac> </mrow>]]></math> id="icf0006" file="A2008100299440002C6.tif" wi="43" he="10" top= "94" left = "78" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>C)建立一個(gè)極點(diǎn)聚焦全極點(diǎn)濾波的逆濾波器。D)將上述逆濾波器作用于視頻。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用濾波器處理LCD運(yùn)動(dòng)圖像模米其特征在于，所述步驟C)中逆濾波器的建立過(guò)程如下l方法，<formula>formula see original document page 2</formula>其中，參數(shù)N為濾波器長(zhǎng)度；F為
區(qū)間內(nèi)設(shè)定的常數(shù)。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用濾波器處理LCD運(yùn)動(dòng)圖像模糊的方法，其特征在于，所述參數(shù)N與F根據(jù)圖像源的情況來(lái)調(diào)整，其中N取目標(biāo)前后兩幀之間移動(dòng)的像素，F(xiàn)根據(jù)移動(dòng)估計(jì)的速率V查表調(diào)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用濾波器處理LCD運(yùn)動(dòng)圖像模糊的方法。根據(jù)LED運(yùn)動(dòng)圖像模糊模型如右公式(1)所示關(guān)系，通過(guò)對(duì)實(shí)際場(chǎng)景I<sub>c</sub>(x,t)采樣后，將視頻輸入給一逆濾波器，如右公式(2)所示，同時(shí)通過(guò)對(duì)輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行移動(dòng)估值得到濾波器長(zhǎng)度N，從而確定一個(gè)極點(diǎn)聚焦全極點(diǎn)濾波器，如上公式(3)所示。通過(guò)該可調(diào)參數(shù)F的全極點(diǎn)濾波器補(bǔ)償人眼視覺系統(tǒng)和LCD顯示器對(duì)視頻的低通濾波效應(yīng)，從而達(dá)到減少LED運(yùn)動(dòng)圖像模糊的效果。
文檔編號(hào)G09G3/36GK101640031SQ20081002994
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者劉志軍, 鐘翊煒 申請(qǐng)人:Tcl集團(tuán)股份有限公司