專利名稱：圖像顯示裝置以及用于顯示的圖像變換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三角形排列型畫面的圖像顯示裝置，適合于平板顯示器的驅(qū)動。
電視廣播與包括各種視盤的視頻媒體正處于高分辨率化的進(jìn)程。與此同時，希望有高質(zhì)量的大畫面顯示并且價格便宜的圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
采用等離子體顯示板的圖像顯示裝置作為將產(chǎn)生放電的電壓施加到等離子體顯示板上的驅(qū)動電路的前級，具有接收來自電視調(diào)諧器與計算機(jī)等圖像輸出裝置的信號的輸入接口，輸入接口將模擬圖像信號變換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，將施加了γ校正的圖像數(shù)據(jù)傳送給驅(qū)動電路。
輸入圖像顯示裝置的圖像的像素排列一般是正交排列(所謂正方排列)。即，輸入圖像信號以矩陣顯示的構(gòu)成1行的單元和構(gòu)成一列的單元筆直地排列的正交排列型畫面顯示為前提，這里所謂的正交排列型包含著像素形狀并非正交形的情形。行距與列距之比不必是1∶1。
在具有正交排列型畫面的圖像顯示裝置中，進(jìn)行使輸入圖像的分辨率按照顯示畫面的分辨率進(jìn)行分辨率變換。水平方向的分辨率(點數(shù))的變換，在把模擬圖像信號變換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)時，通過調(diào)整抽樣時鐘的定時來實現(xiàn)。垂直方向的分辨率(行數(shù))的變換則通過基于多行數(shù)據(jù)的內(nèi)插運算來實現(xiàn)。根據(jù)上下兩行之間數(shù)據(jù)的平均值新作出1行數(shù)據(jù)，將其插入原來的2行之間后，能使行數(shù)加倍，另外若是將作出的1行數(shù)據(jù)取代原來的2行進(jìn)行輸出，則可以使行數(shù)減少1/2。
另一方面，關(guān)于平板顯示器的畫面結(jié)構(gòu)，在特開平9-50768號公報中公開了具有三角形排列型畫面的等離子體顯示板。這里所述的三角形排列是在稱作單元的顯示元件的集合的畫面中，在相鄰的單元列之間將單元的位置錯開半個間距的排列。半個間距即是各列單元間距的1/2。顏色表示雖由紅、綠與藍(lán)的單元組構(gòu)成像素，但注目于3色中的1種顏色時，則在三角形排列中于相鄰像素列之間，像素的發(fā)光中心位置錯開半個間距。等離子體顯示板中的三角形排列比正交排列可以有使開口率增大的優(yōu)點，是適合于提高亮度與發(fā)光效率的排列形式。下面將具有三角形排列型畫面的等離子體顯示板稱為三角形板。
在由三角形板的顯示中需要進(jìn)行所謂排列變換的圖像處理。排列變換是把顯示對象的正交排列的圖像置換為適合顯示畫面單元排列的圖像的處理，更詳細(xì)地說是把圖像的各像素值分配給畫面的各單元，對圖像的像素位置與畫面的單元位置的偏移進(jìn)行補(bǔ)償運算。特開2003-122293號公報中記述了在輸入接口與驅(qū)動電路之間具有用于排列變換的加權(quán)加法處理的變換電路的圖像顯示裝置。
與像素排列形式無關(guān)，在具有有限個像素離散排列的畫面的顯示裝置中，于所顯示的圖像中出現(xiàn)了所謂折疊性(aliasing)的偽頻率成分。在圖1概示的表示正交排列的畫面中，出現(xiàn)有圖2與圖3那種折疊現(xiàn)象。能真實地再現(xiàn)圖像的部分限于原信號頻譜中心的附近處。決定頻率空間能否真實地再現(xiàn)的邊界稱為乃奎斯特界限。如圖2所示，正交排列的乃奎斯特界限組成正方形。圖3清楚地表明了，乃奎斯特界限位于原信號的頻譜中心和與原信號頻譜鄰接的折疊的頻譜中心中間位置。即使是要顯示具有乃奎斯特界限以上頻率成分的圖像，由于與折疊的成分重合，也不能真實地表現(xiàn)圖像。因此，在由正交排列的畫面進(jìn)行顯示時，要進(jìn)行將圖像信號的水平方向與垂直方向各個的頻率成分納入乃奎斯特界限內(nèi)的低通濾波。
一般地，顯示裝置的濾波使用了根據(jù)輸入圖像中多個數(shù)據(jù)點的亮度進(jìn)行加權(quán)加法，算出畫面像素亮度的局部附近運算型的圖像濾波器。這與付里葉變換型相比能作高速處理，適宜于活動圖像顯示。

發(fā)明內(nèi)容
在具有三角形排列型的畫面的已有圖像顯示裝置中，輸入圖像之中空間頻率高的部分置換為假信號，重疊到原本理應(yīng)可以顯示的低的空間頻率的信息上，由此產(chǎn)生了這部分的圖像信息在顯示中完全欠缺的問題。
置換成假信號的問題可以通過使畫面高精細(xì)化，由此來擴(kuò)大可顯示的空間頻率范圍來解決。但是這種解決方法將導(dǎo)致圖像顯示裝置的價格大幅度上揚。
假信號的細(xì)節(jié)如以下所示。在圖4概示的三角形排列畫面的顯示中出現(xiàn)了圖5的折疊現(xiàn)象。由于頻率空間中折疊的頻譜中心的排列也成為三角形排列，乃奎斯特界限的形狀成為六邊形乃是三角形排列畫面的特征。因而為了真實地再現(xiàn)圖像，除對垂直方向與水平方向的帶寬加以限制外，還需對垂直方向上水平方向傾斜的“斜向”帶寬作出限制。但卻只是與正交排列相同地進(jìn)行了垂直方向與水平方向的帶寬限制而并未進(jìn)行斜向的帶寬限制。在具有三角形排列型畫面的顯示裝置中，并未實現(xiàn)過意圖使圖像真實再現(xiàn)的圖像濾波器來限制斜向上的帶寬。
用來將圖像信號的正交排列格式變換為三角形排列格式的某種運算，雖本意并非出于限制帶寬，但卻相當(dāng)于斜向的濾波。這種運算不僅是對垂直方也是對水平方向的像素間進(jìn)行輸入圖像的像素信息的分配的局部附近運算。下面具體說明這種運算。
最初進(jìn)行符號準(zhǔn)備。將某種顏色單元的色調(diào)等級記為Cn，m，將對應(yīng)于所注目顏色的單元的圖像信號記為Tn，m。腳標(biāo)n表示垂向位置，m表示水平方向位置，這些位置如圖6與7所定義的。在此應(yīng)注意的是，根據(jù)顏色，所添加的與位置相關(guān)的符號不相同。水平方向上偶數(shù)號單元和奇數(shù)號單元在垂直方向上的位置只有垂直方向的單元間距錯開。
對于圖像信號水平行的垂直位置，設(shè)定為如圖8所示的與單元相同位置的情形(類型A)以及相鄰單元間的中間位置的情形(類型B)。
既有的格式變換用的局部附近運算(又稱濾波器矩陣運算)，是相對于具有畫面的2倍水平行的隔行信號的運算，下面用T’n，m表示隔行的圖像信息，T’2n，m表示偶數(shù)場的信息，T’2n+1，m表示奇數(shù)場的信息。運算以下式表示。
(R，B單元)[式2] (G單元)[類型A中的奇數(shù)場][式3] (R，B單元)[式4] (G單元) [式5] (R，B單元)[式6] (G單元)[類型B中的奇數(shù)場][式7] (R，B單元)[式8] (G單元)當(dāng)由偶數(shù)場與奇數(shù)場平均化后，上述的運算便成為以下所述。算式共通于RGB三色。但是應(yīng)考慮到所加的腳標(biāo)。
Cn,m=1128Tn-1,m-1′+1564Tn-1,m′+1128Tn-1,m+1′]]>+164Tn,m-1′+1532Tn,m′+164Tn,m+1′]]>+1128Tn+1,m-1′+1564Tn+1,m′+1128Tn+1,m+1′]]>[類型B][式10]Cn,m=764Tn-2,m′]]>+164Tn-1,m-1′+2364Tn-1,m′+164Tn-1,m+1′]]>+164Tn,m-1′+2364Tn,m′+164Tn,m+1′]]>+764Tn+1,m-1′]]>用于這類格式變換的運算雖是具有作為低通濾波功能的，但并非作為低通濾波器設(shè)計的，因而是不能給予適合三角形排列畫面帶寬限制的。
本發(fā)明正是鑒于以上所述事實而提出的，目的在于提供盡可能地降低導(dǎo)致三角形排列的畫面顯示中圖像信息失落的折疊效應(yīng)。
本發(fā)明中，將相對于表示輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行縮小空間頻率范圍的運算處理的圖像濾波器作為驅(qū)動電路的前級編入。此圖像濾波器由對于包含適合于數(shù)據(jù)排列型畫面顯示的斜向空間頻率限制的低通濾波，通過局部附近運算實現(xiàn)。為了將超過三角形排列中乃奎斯特界限的頻率成分基本上完全截止，對構(gòu)成局部附近運算的系數(shù)進(jìn)行了最佳化處理。濾波特性雖依賴于由顯示裝置數(shù)據(jù)決定的局部附近運算的規(guī)模，但按照本發(fā)明定義的系數(shù)則可求得任意規(guī)模的局部附近運算中的最佳濾波特性。
通過限制空間頻率，原圖像中空間頻率高的部分的圖像信息不再完全失落。若是適當(dāng)?shù)剡x定系數(shù)，則可以對從正交排列到非正交排列的變換與分辨率的變換，同空間頻率的限制同時地進(jìn)行。通過同時地進(jìn)行多種處理，可以減小電路規(guī)模和使裝置更廉價。
通過采用本發(fā)明，能夠盡可能減少導(dǎo)致三角形排列型畫面顯示中圖像信息失落的折疊效應(yīng)。


圖1示明正交排列。
圖2示明原信號與折疊的頻譜中心(正交排列)。
圖3示明m軸上的頻譜分布。
圖4示明三角形排列。
圖5示明原信號與折疊的頻譜中心(三角形排列)。
圖6示明有關(guān)單元位置的序號(R，B)。
圖7示明有關(guān)單元位置的序號(G)。
圖8示明圖像信號與單元的位置關(guān)系。
圖9示明本發(fā)明的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)。
圖10示明等離子體顯示板的單元結(jié)構(gòu)。
圖11示明等離子體顯示板的分隔壁的圖案。
圖12是概示單元排列的模式圖。
圖13是顏色顯示的亮燈圖案的結(jié)構(gòu)。
圖14示明單純的行顯示的亮燈圖案。
圖15是帶寬限制濾波器的功能說明圖。
圖16例示兼具排列變換與分辨率變換的處理。
圖17例示兼具排列變換、分辨率變換與3色共同的帶寬限制的處理。
圖18例示兼具排列變換、分辨率變換與相對于彩色R、B的帶寬限制的處理。
圖19示明驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)。
圖20示明輸入接口的結(jié)構(gòu)。
圖21示明圖像變換電路的結(jié)構(gòu)。
圖22示明圖像變換電路的另一結(jié)構(gòu)。
圖23示明彩色中另一種點結(jié)構(gòu)。
圖24例示另一分隔壁圖案。
圖25例示低通濾波器的結(jié)構(gòu)。
圖26示明單元位置與數(shù)據(jù)點的位置(類型A)。
圖27示明單元位置與數(shù)據(jù)點的位置(類型B)。
圖28示明單元與附近的數(shù)據(jù)點(類型A)。
圖29示明單元與附近的數(shù)據(jù)點(類型B)。
圖30示明帶寬限制例。
圖31示明乃奎斯特界限(細(xì)節(jié))。
圖32示明像素運算的權(quán)(實施例1)。
圖33示明像素運算的權(quán)(實施例2)。
圖34示明色標(biāo)的單元位置與數(shù)據(jù)點的位置(類型A)。
圖35示明色標(biāo)的單元位置與數(shù)據(jù)點的位置(類型B)。
圖36示明近似計算時色標(biāo)的單元位置與數(shù)據(jù)點的位置(類型A)。
圖37示明近似計算時色標(biāo)的單元位置與數(shù)據(jù)點的位置(類型B)。
圖38示明乃奎斯特界限(I＜K時)。
圖39例示相對于紅單元的系數(shù)(類型A)。
圖40例示相對于紅單元的系數(shù)(類型B)。
圖41例示相對于藍(lán)單元的系數(shù)(類型A)。
圖42例示相對于藍(lán)單元的系數(shù)(類型B)。
圖43示明兼用格式變換的例(類型1)。
圖44示明兼用格式變換的例(類型2)。
圖45示明兼用格式變換的例(類型3)。
圖46示明兼用格式變換的例(類型4)。
圖47示明兼用格式變換的例的紅單元的情形(類型1)。
圖48示明兼用格式變換的例的紅單元的情形(類型2)。
圖49示明兼用格式變換的例的紅單元的情形(類型3)。
圖50示明兼用格式變換的例的紅單元的情形(類型4)。
圖中各標(biāo)號的意義如下100，圖像顯示裝置；60，畫面；841，帶寬限制濾波器；842，排列、分辨率變換電路(排列變換電路)；70，驅(qū)動電路；1，等離子體顯示板(顯示板)；84，圖像變換電路；R，G，B，顏色；51，52，53，單元；418，存儲器控制器；84，圖像變換電路(圖像濾波器)；60，畫面；731，732，733，乘法器(乘法裝置)；734，加法器(加法裝置)；D83，圖像數(shù)據(jù)(輸入圖像)；D841，圖像數(shù)據(jù)(輸出的圖像)。
具體實施形式[第一形式]本形式實施不含斜向帶寬限制而簡化的低通濾波。
圖9示明本發(fā)明圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)。圖像顯示裝置100包括具有非正交排列型畫面60的顯示器件的等離子體顯示板1、將產(chǎn)生對應(yīng)于顯示內(nèi)容的級電的驅(qū)動電壓信號給予等離子體顯示板1的驅(qū)動電路70，以及從電視調(diào)諧器與計算機(jī)等圖像輸出裝置接收輸入圖像信號的輸入接口80。輸入接口80具有本發(fā)明中特有的濾波功能。
圖10示明等離子與顯示板的單元結(jié)構(gòu)，圖11示明分隔壁圖案。圖10是相對于等離子板1之中與1個像素顯示有關(guān)的3個單元所對應(yīng)的部分，為了看清其內(nèi)部結(jié)構(gòu)而把一對基板結(jié)構(gòu)體10、20相分離而畫出的。
等離子體顯示板1由一對基板結(jié)構(gòu)體10、20組成。基板結(jié)構(gòu)體是在玻璃基板上設(shè)有電極其他結(jié)構(gòu)要素的結(jié)構(gòu)體。在前側(cè)的基板結(jié)構(gòu)體10中玻璃基板11的內(nèi)表面上設(shè)有顯示電極(行電極)x、y，介質(zhì)層17與保護(hù)膜18，于后側(cè)的基板結(jié)構(gòu)體20中玻璃基板21的內(nèi)表面上設(shè)有地址電極(列電極)A、絕緣層24、隔壁29與熒光體層28R、28G、28B。顯示電極X、Y分別由形成表面放電間隙的透明導(dǎo)電膜41和作為總線導(dǎo)體的金屬膜42構(gòu)成。分隔壁29設(shè)于地址電極排列的每個電極間隙中，由這樣一些分隔壁29將放電空間區(qū)分成各個列的列空間31。各個列空間31橫跨所有的行并連續(xù)。熒光體層28R、28G、28B通過放電氣體的釋放的紫外線激勵發(fā)光。圖10中斜體字母R、G、B表示熒光體的發(fā)光顏色(紅、綠、藍(lán))。
如圖11所示，所有的分隔壁29蜿蜓地形成寬廣部與狹窄部交互排列的列空間，相鄰的列空間的相互之間，寬廣部的列向位置在列向上錯開半個單元間距。單元形成各寬廣部。圖11中作為代表以虛線的圓表示一行部分中的單元51、52、53。行在表示水平方向最小寬度(1像素寬度)的直線時是應(yīng)該亮燈的單位的集合。
圖12概示單元的排列。圖12中，單元51、52、53的發(fā)光顏色分別為R(紅)、綠(G)、藍(lán)(B)。如圖12所示，等離子體顯示板1中，對應(yīng)于各列空間的單元的集合即單元列即沿垂直方向排列成直線狀的單元，它們的發(fā)光顏色相同，而相鄰單元列發(fā)光顏色不同，在同一發(fā)光顏色的單元的集合(例如R的單元51的集合)中相鄰單元列相互之間，沿列向的單元位置錯開。用于彩色顯示的三色配置形式是三角形排列。
圖13例示彩色顯示的點結(jié)構(gòu)，如圖13所示，圖面60區(qū)分成沿各垂向有2個單元而沿水平方向有3個單元，構(gòu)成以3個單元為1組的點(對應(yīng)于輸入圖像的像素的發(fā)光單位)50A、50B。沿水平方向排列的兩個相鄰點50A、50B中，一方的點50A成為倒三角形型的三角形排列的單元組，另一位的點50B成為正三角形型的三角形排列的單元組。點50A中，相對于作為掃描電極的顯示電極Y，R單元與B單元的中心位于上側(cè)而G的單元的中心則位于下側(cè)。相反，點50B中，相對于顯示電極Y，G單元的中心位于上側(cè)而R單元與B單元的中心則位于下側(cè)。
圖14A、14B示明單純的行顯示的亮燈圖案。圖14A、14B的右側(cè)是正交排列畫面的顯示，左側(cè)是三角形排列畫面的顯示。如圖14A所示，在白色的水平行顯示中，由于白色是3色的混合色，構(gòu)成點的3個單元亮燈。在紅、綠或藍(lán)的單色水平行顯示中，如圖14B所示，構(gòu)成各點的三單元之一亮燈。這時在三角形排列畫面的顯示呈現(xiàn)鋸齒形。對于這種情形，可通過數(shù)據(jù)校正來改進(jìn)顯示質(zhì)量。
下面說明本發(fā)明特有的帶寬限制濾波器，圖15A示明正交排列與三角形排列的單元中心的位置關(guān)系。這里三角形排列的垂直單元間距P1與正交排列的這種間距的相等，對于水平單元間距P2也是如此。但當(dāng)著眼于1種發(fā)光顏色(垂直方向排列的1行)時，三角形排列垂向上的單元間隔即垂向上點的節(jié)點P則為垂向單元間距P1的2倍。這樣，由于正交排列的垂向點數(shù)比三角形排列的多，能顯示的空間頻率范圍(頻率界限的內(nèi)側(cè))如圖15B所示，正交排列情形的就比三角形排列的廣。即以正交排列能再現(xiàn)的精細(xì)條紋來置換為三角形排列下單色的均勻圖案(假信號)，則原本理應(yīng)能顯示的低的空間頻率的圖像信息便消失。
盡可能減少使起因于排列差異的圖像信息的消失的裝置是帶寬限制濾波器。圖15C例示濾波器特性。此例中只沿垂向截止高頻成分，圖像空間頻率范圍近似于三角形排列可能再現(xiàn)的范圍。就斜向而論，雖然截止頻率比三角形排列的頻率界限高，但只是圖像的空間頻率范圍較窄的范圍內(nèi)才難以導(dǎo)致圖像的消失。這一例子具有能由簡易結(jié)構(gòu)的濾波器實現(xiàn)的優(yōu)點。此外，若是采用后述的最佳化系數(shù)，則能使圖像的空間頻率范圍與三角形排列可再現(xiàn)的范圍一致。
相對輸入圖像的空間頻率的限制可與將正交排列圖像置換為三角形排列的圖像的排列變換同時進(jìn)行。
圖16A、16B示明排列變換的例子。圖中的排列變換兼用于2∶1分辨率的變換。圖16A的顯示圖案是2像素周期的交錯圖案。圖16B的顯示圖案是1像素周期的交錯圖案，是最細(xì)小的圖案。圖示的變換不進(jìn)行將輸入像素值分配到多個單元的運算，而是通過使像素值對應(yīng)于位置關(guān)系最相似的單元的方法進(jìn)行。三角形排列中相鄰的列相互之間沿列向的單元位置只錯開1/2間距，因而在垂向的點間距P的三角形排列畫面中能將垂向像素間距P/2的正交排列的圖像數(shù)據(jù)通過保持亮燈像素位置的信息來顯示。
但如圖16B所示，在顯示具有高頻成分的圖像時，三角形排列畫面再現(xiàn)的交錯圖案中三色的配置位置不均等，使顏色的不均勻顯著起來。即，交錯圖案的上側(cè)呈綠色，下側(cè)呈紅與藍(lán)的混合色。顏色的不一致性是假信號的一種。由此可知，在由三角形排列畫面顯示正交排列的圖像時，需要進(jìn)行限制空間頻率的低通濾波。
圖17例示與圖16A或圖16B的變換一起進(jìn)行空間頻率限制的數(shù)據(jù)處理。圖17中的空間頻率限制對R、G、B三色是共通的。這里的空間頻率的限制是通過相對于垂向的鄰接單元的運算將亮度分散到多個單元中以縮小垂向的空間頻帶寬度的處理。例如順次注意三角形排列中的各個單元，應(yīng)用正交排列圖像中對應(yīng)位置的亮度數(shù)據(jù)與位于所注意的單元上下而有最接近的光顏色的2個單位(相鄰單元)的亮度數(shù)據(jù)，對所注意單元的亮度進(jìn)行加權(quán)加法運算。計算式子的一個例子是[(上鄰接數(shù)據(jù))+(對應(yīng)位置數(shù)據(jù))×2+(下鄰接數(shù)據(jù))]/3。圖17中，通過低通濾波能抑制垂向上的發(fā)光分散、顏色不均勻的問題。
進(jìn)行了低通濾波后，清晰度必然降低。特別是當(dāng)發(fā)光顏色的綠色(G)單元的清晰度降低，使圖像顯著模糊。這是由于人的視覺的敏感度與分辨率相對于綠色高這種普遍性特性所致。對于清晰度的降低，至少相對于綠色，進(jìn)行不同于其他發(fā)光顏色特性的濾波處理是有效的。
圖18與圖16A或圖16B的變換一起，例示相對于發(fā)光顏色R、B進(jìn)行空間頻率限制的數(shù)據(jù)處理。對于發(fā)光顏色G不進(jìn)行空間頻率的限制。對于發(fā)光顏色R、B進(jìn)行共通的限制。每種發(fā)光顏色的濾波特性的切換通過變更加權(quán)加法運算的系數(shù)容易實現(xiàn)。相對于發(fā)光顏色R、B的計算公式的一個例子為[(上鄰接數(shù)據(jù))×5+(對應(yīng)位置的數(shù)據(jù))×7+(下鄰接數(shù)據(jù))]/12。圖18中，保持了發(fā)光顏色G的清晰度，抑制了發(fā)光顏色R、B發(fā)光分散所致的顏色不均勻問題。
下面說明圖像顯示裝置100的電路結(jié)構(gòu)。
圖19示明驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)。驅(qū)動電路70具有驅(qū)動器控制器71、子幀處理部72、放電用電源73、X驅(qū)動器74、Y驅(qū)動器76與A驅(qū)動器78。來自輸入接口80的三角形排列的圖像數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)D80提供給驅(qū)動電路70。子幀處理部72將幀數(shù)據(jù)D80變換為用于色調(diào)顯示的子幀數(shù)據(jù)Dsf。子幀數(shù)據(jù)Dsf示明表示幀(多值圖像)的多個子幀(2值圖像)各個中的單元是否要亮燈，嚴(yán)格地說是否要地址放電。X驅(qū)動器74對顯示電極X施加驅(qū)動電壓，Y驅(qū)動器76對顯示電極Y施加驅(qū)動電壓。Y驅(qū)動器77包括能對顯示電極Y進(jìn)行分別電位控制的掃描電路。A驅(qū)動器78將與子幀數(shù)據(jù)Dsf相對應(yīng)的驅(qū)動電壓施加給地址電極A。
圖20示明輸入接口的結(jié)構(gòu)。輸入接口80由模擬/數(shù)字變換器81、選擇器82、上變頻器83、圖像變換電路84、γ校正電路85、幀存儲器86與定時控制器87組成。輸入接口80接收電視圖像為代表的交錯形式的圖像和以計算計輸出為代表的順序形式圖像。這些圖像經(jīng)模擬/數(shù)字變換后，由選擇器82選擇，所選擇的一方的圖像傳送給上變頻器83。上變頻器83用于使后級的濾波精密化而提高圖像的分辨率。此時利用暫時存儲圖像的幀存儲器86。圖像變換電路84起到用于本發(fā)明所持有的限制空間頻率的圖像濾波器(低通濾波器)的作用。γ校正電路85調(diào)整圖像的亮度以適合等離子體顯示板1的顯示特性。輸入接口80中的信號處理由定時控制器87控制。
定時控制器87判別輸入圖像是否是標(biāo)準(zhǔn)電視圖像、高視頻圖像、VGA規(guī)格圖像、XGA規(guī)格圖像以及其他某種圖像。判別圖像規(guī)格也是判別分辨率。電視圖像與計算機(jī)圖像由于令人滿意的像質(zhì)不同，最好進(jìn)行與圖像相適應(yīng)的處理。例如在主要是自然圖像的電視圖像的情形，適于采用進(jìn)行空間頻率限制(帶寬限制)的第一方式來減少圖像信號的部分丟失。在包含1個像素寬圖的線條畫的計算機(jī)輸出情形，由于優(yōu)先考濾的是清晰度，因而適于采用不進(jìn)行空間頻率限制的第二方式。對于圖像判別結(jié)果應(yīng)進(jìn)行怎樣的相應(yīng)處理，應(yīng)預(yù)先客觀地評價種種圖像的顯示結(jié)果來決定。此外，在本例中也可根據(jù)用戶的意愿進(jìn)行選擇處理。
圖21示明圖像變換電路84的結(jié)構(gòu)。圖像變換電路84由存儲器電路411、運算電路412以及運算控制電路415組成。存儲器電路411具有存儲2行輸入數(shù)據(jù)的2級結(jié)構(gòu)的行存儲器，在將按像素排列順序輸入的圖像數(shù)據(jù)D83直接輸出的同時，還輸出加上1行傳輸時間延遲的圖像數(shù)據(jù)D83和加有2行傳輸時間延遲的圖像數(shù)據(jù)D83。由此，總計為3行的水平方向同一位置的像素數(shù)據(jù)同時供給運算電路412。在運算電路412中，乘法器531、532、533分別對輸入數(shù)據(jù)與系數(shù)K1、K2、K3進(jìn)行乘法運算。加法器534則求出乘法所得3個積之和。系數(shù)K1、K2、K3是預(yù)先存儲于運算控制電路415的系數(shù)存儲器419中多個系數(shù)組G1、G2、…、GN中的一組。運算控制電路415中根據(jù)通過點·行判定電路417，基于對運算電路412的數(shù)據(jù)輸入相對應(yīng)的同頻信號S3判定圖像數(shù)據(jù)的行位置與像素位置。對應(yīng)于點·線判定電路417的輸出和經(jīng)由定時控制器輸入的方式指定信號94的組合，存儲器控制器418從系數(shù)存儲器419讀出1組系數(shù)K1、K2、K3。例如在進(jìn)行上述的圖17的變換時，讀出(1，2，1)作為系數(shù)(K2、K1、K3)，在進(jìn)行圖18的變換時讀出與發(fā)光顏色R、B的數(shù)據(jù)輸入的相應(yīng)的(5，7，1)。此外不限于圖中所示的，相應(yīng)系數(shù)K1、K2、K3提供給乘法器而由加法器535求出這些系數(shù)K1、K2、K3的和(K1+K2+K3)再供給除法器536的結(jié)構(gòu)，也可以預(yù)先對所有系數(shù)組求出系數(shù)的和存儲于系數(shù)存儲器419中，讀出系數(shù)組與系數(shù)的和而提供給運算電路412。運算求得的圖像數(shù)據(jù)D84傳送給γ校正電路。
對于上面的電路結(jié)構(gòu)有以下變形例。
圖像數(shù)據(jù)D83對于1個像素由R數(shù)據(jù)、G數(shù)據(jù)、B數(shù)據(jù)三者組成。將此1個像素部分的數(shù)據(jù)按R、G、B的順序作串行傳輸，可由1個運算電路412順序地處理。這種情形下，圖21的電路1個即可。或者，可將圖21的電路設(shè)置3個，而取對R數(shù)據(jù)、G數(shù)據(jù)、B數(shù)據(jù)作并行處理的結(jié)構(gòu)。這時，點·行判定電路417、存儲器控制器418以及系數(shù)存儲器419可以是三者共用的電路，有對三種不同的運算處理一齊進(jìn)行的構(gòu)成即可。當(dāng)把電路設(shè)有3個時，這同只有1個電路的情形相比則可使運算處理的速度提高約3倍(使處理時間是只有1個電路時的1/3)。
作為存儲器電路411的變形例有取代行存儲器而設(shè)置幀存儲器的結(jié)構(gòu)。具有幀存儲器的結(jié)構(gòu)，對運算用的數(shù)據(jù)的行數(shù)并無限制，能在輸入圖像內(nèi)廣范圍數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行運算。當(dāng)輸入圖像為高分辨率時，希望進(jìn)行以廣范圍的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的運算。
有關(guān)圖像變換的電路結(jié)構(gòu)，如圖22的圖像變換電路84b所示，也可采用具有低通濾波器841與排列·分辨率變換電路842的2級結(jié)構(gòu)。據(jù)此可以設(shè)計適用于濾波與排列·分辨率變換各個的電路。
本發(fā)明的圖像變換電路84、84b中可以將分別設(shè)定的多個運算操作合成作為1次運算執(zhí)行。這就是說，也可以將帶寬限制(低通濾波)、排列變換與分辨率變換在一起，構(gòu)制成將防止直線出現(xiàn)鋸齒形的平滑化以及具有邊緣強(qiáng)化濾波效應(yīng)的運算處理加以合成的系數(shù)組。
濾波與排列·分辨率變換的加權(quán)加法處理(卷積運算)的內(nèi)容不僅可根據(jù)分辨率與幀形式切換，還可以根據(jù)輸入圖像的信息內(nèi)容的分類(例如靜態(tài)圖像還是動態(tài)圖像、自然圖像還是計算機(jī)圖像、字符信息的多少、等等)以及用戶的指示進(jìn)行切換。通過切換，可以有效地提高顯示圖像的質(zhì)量。
等離子體顯示板1的畫面60中點的排列不限于圖13的例子，也可如圖23A所示由點50A、50B的排列形式，以及如圖23B所示的由3個單元排成一列的50C所組成的形式。
此外，本發(fā)明也不限于具有蜿蜓形式的分隔壁的顯示裝置，還可以適用于如圖24所示，由直線式帶狀壁體的集合的分隔壁59形成單元排列為三角形排列型畫面的顯示裝置。輸入圖像終端數(shù)可在3個以上。
本形式的實施包括比實行三角形排列畫面顯示板的顯示質(zhì)量作更進(jìn)一步提高的帶寬限制的低通濾波。
圖25例示低通濾波器的結(jié)構(gòu)。圖像變換電路84由存儲電路711、運算電路712與運算控制電路715組成。存儲器電路711具有存儲2行輸出數(shù)據(jù)2段結(jié)構(gòu)的行存儲器。將按像素排列順序輸入的圖像數(shù)據(jù)D83作直通輸出，同時輸出加有1行傳輸時間延遲的圖像數(shù)據(jù)D83以及加有2行傳輸時間延遲的圖像數(shù)據(jù)D83。由此將共計3行中水平方向同一位置的像素數(shù)據(jù)同時提供給運算電路712。運算電路712具有9個乘法器、加法器810、除法器812以及6個寄存器。此時，水平方向鄰接點之間的運算成為可能。寄存器是像素期間部分的數(shù)據(jù)延遲裝置，能進(jìn)行相對于水平方向鄰接像素的運算。根據(jù)存儲器電路711中2級的行存儲器與運算電路T12中各兩個串行連接的三組寄存器，基于水平·垂直3×3點合計9個數(shù)據(jù)點的信息，能進(jìn)行算出1個像素亮度的局部附近運算。運算電路712中，乘法器801、802…，809分別進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)與系數(shù)ρ1、ρ2、…ρ9相應(yīng)的乘法。加法器810將乘法所得的9個積相加。系數(shù)ρ1、ρ2、…ρ9是局部附近運算的系數(shù)，是預(yù)先存儲于運算控制電路715的系數(shù)存儲器719中多個系數(shù)組G1b、G2b，…GNb中的一組。運算控制電路415通過點·行判定電路717響應(yīng)對運算電路712的數(shù)據(jù)輸入，基于同步信號S3判定圖像數(shù)據(jù)的行位置與點位置。根據(jù)點·行判定電路717的輸出與經(jīng)由定時控制器輸入的方式指定信號S4的組合，存儲器控制器718從系數(shù)存儲器719讀出1組系數(shù)ρ1、ρ2、…ρ9。將系數(shù)ρ1、ρ2、…ρ9提供給乘法器相對應(yīng)，由加法器744求得這些系數(shù)ρ1、ρ2、…ρ9的和供給除法器。由運算求得的圖像數(shù)據(jù)D841輸出給后級電路。
下面詳述低通濾波。
首先，作為目標(biāo)的理想濾波器的特性乃是使圖5所示的乃奎斯特界限內(nèi)的空間頻率成分無衰減地透過。而將乃奎斯特界限外的空間頻率成分完全截止。
下面示明稱之為在附近區(qū)域中像素運算的局部附近運算與低通濾波器特性的關(guān)系。圖26所示的是數(shù)據(jù)點位置與單元位置。白圓與黑圓表示數(shù)據(jù)點的位置，黑圓表示單元的位置。這就是說，黑圓的位置上存在數(shù)據(jù)點與單元兩者。這種數(shù)據(jù)點與單元的位置關(guān)系與先有例的類型A對應(yīng)，在本發(fā)明中也稱作類型A?，F(xiàn)來考慮一種顏色的單元(例如G)。再假定考慮靜止圖像的情形，對于數(shù)據(jù)為隔行格式時，將偶數(shù)場與奇數(shù)場兩方的數(shù)據(jù)點相結(jié)合考慮。例如設(shè)奇數(shù)行的數(shù)據(jù)為奇數(shù)場的數(shù)據(jù)，同時設(shè)偶數(shù)行的數(shù)據(jù)為偶數(shù)場的數(shù)據(jù)。
首先將輸入圖像即原圖像設(shè)為h(x，y)且以其付立葉變換為H(μ，υ)。
H(μ，ν)＝∫h(x，y)exp(2πixμ)exp(2πiyν)dxdy這里的μ為頻率空間X軸方向(水平方向)的坐標(biāo)，υ為頻率空間中Y軸方向(垂向)的坐標(biāo)。
各單元的設(shè)定亮度根據(jù)附近的數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)計算。如圖28所示。設(shè)以單元位置為基準(zhǔn)的用于計算的附近數(shù)據(jù)點的坐標(biāo)為(ξj，φj)，則顯示裝置的畫面所顯示的圖像如以下所示。
hc(x,y)=ΣmΣnΣj{δ(x-mx0,y-ny0)ρjh(x+ξj,y+ψj)]]>+δ(x-(m+12)x0,y-(n+12)y0)ρjh(x+ξj,y+ψj)}]]>這里的m，n為整數(shù)，是單元位置的地址號碼。單元數(shù)雖為有限，但當(dāng)考慮充分大的畫面時，則設(shè)單元近似無窮多個。j為表示單元附近的數(shù)據(jù)點的地址號碼，為有限個。此外，ρj表示將附近的數(shù)據(jù)點加和時的權(quán)。
Σjρj=1]]>而由此規(guī)一化。
現(xiàn)在應(yīng)用[式14]Σm=-∞∞δ(x-m)=Σk=-∞∞exp(-2πikx)]]>的關(guān)系。則可將(12)式改寫如下。
hc(x,y)=1x0y0ΣkΣiΣj{(1+exp(kπi)exp(lπi))exp(-2πikxx0)exp(-2πilyy0)]]>×ρjh(x+ξj,y+ψj)}]]>從而顯示于畫面的圖像的付立葉變換Hc(μ，υ)以下式表示。
Hc(μ,ν)=∫exp(2πixμ)exp(2πiyν)hc(x,y)dxdy]]>=1x0y0ΣkΣiΣj{(1+(-1)k+l)ρjexp(-2πi(μ-kx0)ξj)exp(-2πi(ν-1y0)ψj)]]>×H(μ-kx0,ν-ly0)}]]>式(16)中，(k，1)＝(0，0)的項對應(yīng)原信號頻譜，其他的項對應(yīng)于折疊頻譜(參看圖2與5)。只是K+1為偶數(shù)的項才不為0則是三角形排列中折疊頻譜的特征。
表示低通濾波器特性F(μ，υ)的項為以下的項。
F(μ,ν)=1x0y0Σj(1+(-1)k+l)ρjexp(-2πi(μ-kx0)ξj)exp(-2πi(ν-ly0)ψj)]]>式(17)中，(k，1)＝(0，0)時表示相對于原信號頻譜的濾波器特性、但式(17)的濾波器特性只是頻譜中心不同，相對于頻譜的以及相對于折疊頻譜的都相同。下面以相對于原信號頻譜特性為代表，將式(17)改為[式18]F(μ,ν)=2x0y0Σjρjexp(-2πiμξj)exp(-2πiνψj)]]>再規(guī)一化為F(0，0)＝1而改寫為[式19]F(μ,ν)=Σjρjexp(-2πiμξj)exp(-2πiνψj)]]>使用這種規(guī)一化的F(μ，υ)重新描述理想的低通濾波器特性時，即成為 一般，對原信號本身由于沿垂向與水平方向有帶寬限制，式(20)的乃奎斯特界限以外的區(qū)域可以認(rèn)為在圖30所示的帶寬限制之內(nèi)，因此為了評價濾波器特性，由以下的式子評價偏離理想特性的誤差E。E的值小時便為良好的函數(shù)。
E=∫σ{F(μ,ν)-1}2dμdν+∫τ{F(μ,ν)}2dμdν]]>式中，σ表示乃奎斯特界限內(nèi)的區(qū)域，τ表示帶寬限制內(nèi)乃奎斯特界限外的區(qū)域。乃奎斯特界限的細(xì)節(jié)示明于圖31。在圖31的第一象限中，乃奎斯特界限的斜近是通過(1/2x0，1/2y0)點的任意直線。在其他象限，也通過對象位置的點。因此，設(shè)K為比1/2大的任意常數(shù)時，乃奎斯特界限的斜邊以下式表示[式22] K的值如何設(shè)定關(guān)系到于垂向與水平方向兩者哪個方向上加權(quán)的設(shè)計。通常為1/2＜K＜1。K的值越大，垂向分辨率越高。低通濾波器的設(shè)計只能去求使式(21)的值最小的系數(shù)ρj。但由于式(21)的積分范圍因K的值而變化，從而各個K值因最佳系數(shù)ρj的不同而異。
本實施例1中考慮通過單元附近9個數(shù)據(jù)運算構(gòu)成的低通濾波器，這與先有例子的式(9)的運算相對應(yīng)。圖32中示明本實施例的像素運算的權(quán)。下標(biāo)根據(jù)像素位置的坐標(biāo)表示為ρr，s。由于配置的對稱性，對于權(quán)也必須有以下的對稱性。
根據(jù)此對稱性，新寫出濾波器特性(式(19))，成為下式(式24)F(μ,ν)=ρ0,0+2ρ1,0cos(πx0μ)+2ρ0,1cos(πy0ν)+4ρ1,1cos(πx0μ)cos(πy0ν)]]>然后將式(24)代入式(21)，積分后成為[式25]E=4x0y0{6ρ1,02+6ρ0,12+20ρ1,12+8ρ1,0ρ0,1+16ρ1,0ρ1,1+16ρ0,1ρ1,1]]>-(8(2K-1)π2+2)ρ1,0+(8cos(Kπ)(2K-1)π2-2)ρ0,1-4ρ1,1+12}]]>在此再考慮式(13)。
下面為了求出使誤差E最小化的權(quán)，解以下聯(lián)立方程。
解此聯(lián)立方程，按以下所示可求出權(quán)。
對此，在先有例的式(9)中，局部附近運算的系數(shù)即權(quán)如以下所示。
在先有例子中由于沒有考慮低通濾波器特性，不論如何設(shè)定K的值，式(28)的值與式(27)的值即最優(yōu)值相異。
在此定義系數(shù)的誤差Ec定義為[式29]Ec=minK(Σj(ρj-ρoptj(K))2Σj(ρoptj(K))2)]]>ρjopt(K)是根據(jù)K的值決定的ρj的最優(yōu)值，例如本實施例中式(27)的值。然后式(29)中的ρj是成為評價對象的系數(shù)，此外，于式(29)中將誤差定義為與K相關(guān)的最小值。能給出最接近式(28)的值的最優(yōu)值的K值為0.64，在先有例式(28)的系數(shù)的誤差為15.7％。
在實際的顯示裝置中，為了降低進(jìn)行局部附近運算裝置的價格或是為了縮短計算時間，是減少系數(shù)的有效位數(shù)而用其近似值。此時，式(29)說明，當(dāng)與真正的最優(yōu)值的誤差小于15.7％時，與已有例相比更為有效。
此外，當(dāng)數(shù)據(jù)為隔行格式時，若著眼于一個單元的情形，在圖32中，例如在偶數(shù)場中使用該場中存在的數(shù)據(jù)點ρ-1.0、ρ0.0、ρ1.0的數(shù)據(jù)點，則在奇數(shù)場中使用其他的數(shù)據(jù)點。這時取系數(shù)的值為2倍。
本實施例以圖29所示類型B的情形說明單元與數(shù)據(jù)點的關(guān)系。
像素運算的權(quán)示明于圖33中。這同先有例的(10)式對應(yīng)。本實施例中也由于位置關(guān)系而有下述的對稱性。
寫下此時的濾波器特性則成為 F(μ,ν)=2ρ0,1/2cos(πy02ν)+2ρ0,3/2cos(3πy02ν)+4ρ1,1/2cos(πx0μ)cos(πy02ν)]]>將此式(31)代入式(21)，積分后[式32]E=1x0y0[3ρ0,1/22+3ρ0,3/22+2ρ0,1/2ρ0,3/2]]>-{162K-1(sin(Kπ2)-cos(Kπ2))+8(12K-3+12K+1)(sin(Kπ2)+cos(Kπ2))+1}ρ0,1/2]]>+{169(2K-1)(sin(3Kπ2)+cos(3Kπ2))-8(12K-3+12K+1)(sin(Kπ2)+cos(Kπ2))-1}ρ0,3]]>+4π2(12K-3+12K+1)(sin(Kπ2)+cos(Kπ2))-1π2+14]]]>得到式(32)這時再考慮式(13)。
為了求出使誤差E最小化的權(quán)，解下面的聯(lián)立方程[式33]
解此聯(lián)立方程，如以下所示求出權(quán)。
時此，在先有例的式(10)中，局部附近運算的系數(shù)即權(quán)如以下所示。
此先有例式(35)的系數(shù)相對于最優(yōu)解式(34)的系數(shù)的誤差為11.30％。此外，式(35)中最接近的最優(yōu)解是在K＝0.69時。
在此實施例2中，若此近似解與最優(yōu)解的誤差＜11.3％，則可以說與先有例相比更為有效。
當(dāng)數(shù)據(jù)為交替格式的情形，當(dāng)著眼于一個單元時，在圖33中例如對于偶數(shù)場使用該幀中存在的數(shù)據(jù)點ρ-1，1/2，ρ0，1/2，ρ1，1/2，ρ1，-3/2的數(shù)據(jù)，而在奇數(shù)場則使用其他數(shù)據(jù)點。這時使系數(shù)的值為2倍。
在實施例1與2中，對于單元顏色的數(shù)據(jù)點與單元的相對位置的差異進(jìn)行了近似處理，但還可以就這種相對位置的不同作出更正確的處理。
首先于圖34、35中示明類型A、類型B時單元顏色的數(shù)據(jù)點與單元的相對位置的差異。從圖可知，綠單元時是與水平方向的數(shù)據(jù)位置相一致的配置，但對于紅與藍(lán)的單元則不是與水平方向的數(shù)據(jù)位置相一致的配置。在實施例1與2中是忽視這種差別，對于水平方向是把紅與藍(lán)的單元視作為處在數(shù)據(jù)點的位置。圖36、37中所示的N則是進(jìn)行近似計算時紅與藍(lán)單元假想的位置。
但是嚴(yán)格地說，由于單元未在應(yīng)有的位置，就會產(chǎn)生使輪廓顏色少量淺淡的缺陷。本實施例中說明了對單元與數(shù)據(jù)點的位置關(guān)系進(jìn)行嚴(yán)格處理的方法。
首先求出局部附近運算的最佳系數(shù)的一般式。在此實施例中是把數(shù)據(jù)點的間距作為單元間距的1/2的整數(shù)倍。這里的單元間距對X方向為Xo，對Y方向為Yo。
最初根據(jù)式(21)求濾波器特性的誤差。但是，F(xiàn)(μ，υ)一般處理為復(fù)變函數(shù)。
E=∫σ|F(μ,ν)-1|2dμdν+∫τ|F(μ,ν)|2dμdν]]>=∫σ+τF(μ,ν)F*(μ,ν)dμdν-∫σ{F(μ,ν)+F*(μ,ν)}dμdν+2x0y0]]>
寫下式(36)的第一項，如以下所示。
∫σ+τF(μ,ν)F*(μ,ν)dμdν]]>=∫-1/y01/y0∫-1/x01/x0Σj,kρjρkexp(2πiμ(ξk-ξj))exp(2πiν(ψk-ψj))dμdν]]>這里將Xjk定義為[式38]χjk=x0y04∫-1/y01/y0∫-1/x01/x0exp(2πiμ(ξk-ξj))exp(2πiν(ψk-ψj))dμdν]]>而成為[式39]χjk=P(2π(ξk-ξj)x0)P(2π(ψk-ψj)y0)]]>式中的P(χ)由下式定義[式40] 在上述情形下，由于數(shù)據(jù)點的間距成為單元間距的1/2的整數(shù)倍，因而若ξj與ξk相等，使n成為非0的某個整數(shù)故成為[式41]2π(ξk-ξj)x0=nπ]]>于是成了 同樣有[式43] 從而成為[式44]χjk＝δjk式中δjk為克羅內(nèi)克(Kronecker)三角形。歸納起來。式[36]的第一項成為[式45]∫σ+τF(μ,ν)F*(μ,ν)dμdν=4x0y0Σjρj2]]>寫出式(36)第二項即[式46]-∫σ{F(μ,ν)+F*(μ,ν)}dμdν]]>=-2∫σΣjρjexp(-2πiμξj)exp(-2πiνψj)dμdν]]>式中ωj由下式定義[式47]ωj=-x0y02∫σexp(-2πiμξj)exp(-2πiνψj)dμdν]]>此ωj的具體表示式將于以后求出，首先用ωj求出ρj的最優(yōu)值。首先改寫E成為 E=4x0y0{Σjρj2+Σjωjρj+12}]]>在約束條件[式49]Σjρj-1=0]]>下求使此E為最小的ρj。用拉格朗日(Lagrange)待寫系數(shù)法。設(shè)入為待定系數(shù)，定義于下式中[式50]E′=x0y04E+λ(Σjρj-1)=Σjρj2+Σjωjρj+λ(Σjρj-1)+12]]>應(yīng)解的方程為[式51]∂E′∂ρj=2ρj+ωj+λ=0]]>考慮約束條件式(49)，解方程(51)得到[式52]ρj=-12ωj+12N{Σkωk+2}]]>式中的N為計算中所用的數(shù)據(jù)點數(shù)。
下面去求ωj的具體表示式。為簡化表示式，參看圖32，以單元間距的1/2為單位的坐標(biāo)值置換下標(biāo)。即在 (ξj,ψj)=(x02r,y02s)]]>時，表現(xiàn)為[式54]ωj＝ωrs首先，于1/2＜K≤1的情形，于奈奎斯特界限內(nèi)的區(qū)域即積分區(qū)域如圖31所示的情形，對式(47)積分即得到[式55] 再考慮1＜K的情形。此時，乃奎斯特界限內(nèi)的區(qū)域即積分區(qū)如圖38所示，界限的斜邊以下式表示。
在此即[式57]K′=K2K-1]]>對式(47)進(jìn)行積分，可按以下所示求得ωrs[式58] 從以上結(jié)果即可求出ρj的表示式。
下面相對于紅單元給出局部附近運算的系數(shù)。首先，對于類型A的情形參看圖32，以紅單元為中心時的數(shù)據(jù)點的位置與系數(shù)則示明于圖39中。與綠單元相比，只是數(shù)據(jù)點的位置朝X方向相對地移動了X0/6。當(dāng)設(shè)計項目的K值確定之后，即可由式(52)、(55)或式(58)求得ρrs的值。
類型B的情形如圖40所示。
藍(lán)單元只是位置移動的方向相反，與紅單元是相同的。例子示明于圖41和圖42中。
根據(jù)本實施例，能夠進(jìn)行考慮到了因單元顏色不同導(dǎo)致有差異時的像素運算。
計算中所用的數(shù)據(jù)點的選擇方式不限于例示情形。也可以隨各單元的不同而不是。不論選擇方式如何，都能由式(12)、(55)或式(58)決定系數(shù)。
在實施例1、2與3中示明了數(shù)據(jù)點的間距是畫面單元間距的1/2的情形，現(xiàn)在例示數(shù)據(jù)點的間距與畫面的間距不配合時的結(jié)構(gòu)。具體地說，對于畫面格式與數(shù)據(jù)格式相異的情形，例如畫面格式為1024行×1024行而數(shù)據(jù)格式為1280行×768行時，構(gòu)成兼具格式變換的低通濾波器運算。
與實施例3不同，由于不存在數(shù)據(jù)點的間距是單元節(jié)的1/2的關(guān)系，式(42)與(43)不成立。這樣，E的表示式如下式所示[式59]E=4x0y0{Σj,kχjkρjρk+Σjωjρj+12}]]>其中表示ωj的式子不變，由式(55)或(58)給出，χjk則可由式(39)與(40)給出。
式(59)中括號內(nèi)的第一項為二次型，它的值由下式給出。
Σj,kχjkρjρk=x0y04∫-1/y01/y0∫-1/x01/x0|F(μ,ν)|2dμdν≥0]]>此二次型式的值為零即F(μ，υ)＝0時亦即所有的系數(shù)為ρj等于0時。因此，此二次型式為正定的，矩陣χik具有逆矩陣χjk-1。
其次在約束條件式(49)下求使式(59)中的E最小化的ρj。與實施例3相同，應(yīng)用拉格朗日(Lagrange)的待定系數(shù)法。設(shè)λ表示此待定系數(shù)，由下式定義。
E′=x0y04E+λ(Σjρi-1)=Σj,kχjkρjρk+Σjωjρj+λ(Σjρj-1)+12]]>應(yīng)求解的方程成為[式62]∂E′∂ρj=2Σkχjkρk+ωj+λ=0]]>χjk由于具有逆矩陣，式(52)可就ρj求解，成為[式63]ρl=-12Σjχ-1ljωj-λ2Σjχ-1lj]]>然后對式(63)的兩邊求和使其為1，考慮式(49)而成為[式64]1=-12Σl,jχ-1ljωj-λ2Σl,jχ-1lj]]>在此注意到χjk為正定的，因而χjk-1也為正定的。另一方面，應(yīng)用所有為1的矢量 pj＝1(j)改寫為[式66]Σl,jχ-1lj=Σl,jχ-1ljPlPj>0]]>于是，式(66)成為正定二次型，即對于非0矢量其值為正，這樣，可由式(64)求出入的值，將此值代入式(63)即可由下式求得ρl的值。
ρl=Σjχ-1ljΣj,kχ-1jk{12Σj,kχ-1jkωk+1}-12Σjχ-1ljωj]]>對于畫面與原圖像的垂直行數(shù)相等而水平行數(shù)相異的情形，單元和數(shù)據(jù)點、系數(shù)的關(guān)系如圖43、44、45與46所示。畫面的水平數(shù)行為1024行而原圖像的水平行數(shù)為768的情形。與畫面的水平行距為Y0/2相對應(yīng)，原圖像的水平行距為2Y0/3(畫面的行距是單元間距的1/2)。單元與數(shù)據(jù)點的位置關(guān)系產(chǎn)生有4種。
圖47、48、49與50是紅單元的情形。與實施例3相同，對比綠單元的情形，數(shù)據(jù)點的位置只沿水平方向移動X0/6。藍(lán)單元的情形僅僅移動方向相反，故略去圖示。此外，上述實施例中是通過式(49)使系數(shù)的值規(guī)一化，但若在使用求出的系數(shù)的常數(shù)倍系數(shù)，則濾波器效果相同。
工業(yè)實用性本發(fā)明可用于提高具有三角形排列型畫面的顯示裝置的顯示質(zhì)量，可以使三角形排列型的等離子體顯示板能對原圖像實現(xiàn)高保真度的再現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，它是將像素排列為正交排列的輸入圖像置換為非正交排列的圖像來顯示的圖像顯示裝置，其特征在于包括具有配置了用于顯示控制的電極矩陣的非正交排列型畫面的顯示器件；對于表示上述輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行縮小空間頻率范圍的運算處理的帶寬限制濾波器；對于上述帶寬限制濾波器的輸出將像素的排列進(jìn)行從正交排列變換到上述畫面的單元排列的排列變換電路；根據(jù)上述排列變換電路的輸出而給上述電極矩陣施加驅(qū)動電壓的驅(qū)動電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于，上述排列變換電路進(jìn)行兼具像素排列變換與分辨率變換的運算處理。
3.一種圖像顯示裝置，它是將像素排列為正交排列的輸入圖像置換為非正交排列的圖像來顯示的圖像顯示裝置，其特征在于包括具有配置了用于顯示控制的電極矩陣的非正交排列型畫面的顯示器件；對于表示上述輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行縮小空間頻率范圍且將像素的排列從正交排列變換為上述畫面的單元排列的加權(quán)加法處理的圖像變換電路；根據(jù)上述圖像變換電路的輸出對上述電極矩陣施加驅(qū)動電壓的驅(qū)動電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像顯示裝置，其特征在于，上述排列變換電路進(jìn)行兼具進(jìn)行空間頻率限制、像素排列變換與分辨率變換的運算處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像顯示裝置，其特征在于，上述畫面由顏色不同的三種單元組成；構(gòu)成上述畫面中矩陣顯示各列的單元的顏色相同，且相鄰單元列相互之間的列方向上的單元位置錯開；上述圖像變換電路為使至少一種顏色與其他顏色的空間頻率范圍不同而進(jìn)行對于上述圖像數(shù)據(jù)的加權(quán)加法處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像顯示裝置，其特征在于，它具有切換上述圖像變換電路處理內(nèi)容的控制器；上述變換電路在由上述控制器指定第一方式時，對于上述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行限制空間頻率的加權(quán)加法處理，而在指定第二方式時對于上述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行不限制空間頻率的加權(quán)加法處理。
7.一種圖像濾波器，它是由多個像素組成的三角形排列型的畫面進(jìn)行顯示的圖像濾波器，其特征在于，它把輸入圖像變換為抑制了超過由上述畫面中垂直方向的像素間距、水平方向的像素間距以及相對于垂直方向與水平方向預(yù)先設(shè)定的權(quán)這三個要素所確定的乃奎斯特界限的空間頻率成分的圖像。
8.一種圖像濾波器，它是由多個像素組成的三角形排列型的畫面進(jìn)行顯示的圖像濾波器，其特征在于，它具有對輸入圖像的數(shù)據(jù)值乘以系數(shù)的乘法裝置；以及將此乘法運算求得的N個積進(jìn)行加法運算的加法裝置；根據(jù)上述輸入圖像中N個數(shù)據(jù)點的亮度進(jìn)行算出上述畫面中各上述像素的顯示亮度的局部附近運算；輸出抑制了超過由上述畫面中垂直方向的像素間距、水平方向的像素間距以及對于垂直方向與水平方向預(yù)先設(shè)定的權(quán)這三個要素所確定的乃奎斯特界限的空間頻率的圖像。
9.一種圖像變換方法，它是由多個像素組成的三角形排列型畫面進(jìn)行顯示的圖像變換方法，其特征在于，此方法包括下述步驟作為將輸入圖像變換成限制其空間頻率的圖像的操作，根據(jù)上述輸入圖像中N個數(shù)據(jù)點的亮度進(jìn)行計算出上述畫面中上述各像素的顯示亮度的局部附近運算；上述輸入圖像中垂直方向的數(shù)據(jù)點間距是上述畫面中垂直方向的像素間距Y0的1/2且上述輸入圖像中水平方向的數(shù)據(jù)點間距是上述畫面中水平方向的像素間距X0的1/2，以及在上述局部附近運算中，將下式表示的系數(shù)ρj乘以上述輸入圖像的數(shù)據(jù)點的亮度，[式1]ρj=1N{12Σjωj+1}-12ωj]]>式中，ωj為在預(yù)先設(shè)定的乃奎斯特界限內(nèi)區(qū)域σ上的積分值，定義為ωj=-x0y02∫σexp(-2πiμξj)exp(-2πνψj)dμdν]]>ξj，ψj為以應(yīng)計算亮度的像素為基準(zhǔn)時系數(shù)ρj的位置坐標(biāo)(ξj，ψj)的分量，μ，υ為頻率空間的坐標(biāo)(μ，υ)的分量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像變換方法，其特征在于，在上述局部附近運算中，取代上述系數(shù)ρj，將相對于上述系數(shù)ρj具有誤差小于11.3％的近似系數(shù)乘以上述輸入圖像的數(shù)據(jù)點的亮度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像變換方法，其特征在于，上述輸入圖像是構(gòu)成隔行格式中的幀的多個場中之一。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像變換方法，其特征在于，上述畫面由顯示顏色不同的多個像素組成；在上述局部附近運算中去乘上述輸入圖像的數(shù)據(jù)點的亮度的系數(shù)因像素的顯示顏色而異。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像變換方法，其特征在于，在上述局部附近運算中，基于上述畫面的像素排列的規(guī)則性重復(fù)利用多個系數(shù)組成的系數(shù)組。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像變換方法，其特征在于，上述系數(shù)是把上述畫面中像素位置假定為從實際位置移離開的位置時進(jìn)行計算給出的值。
15.一種圖像變換方法，它是由多個像素組成的三角形排列型畫面進(jìn)行顯示的圖像變換方法，其特征在于，此方法包括下述步驟作為將輸入圖像變換成限制其空間頻率的圖像的操作，根據(jù)上述輸入圖像中N個數(shù)據(jù)點的亮度進(jìn)行計算出上述畫面中上述各像素的顯示亮度的局部附近運算；上述輸入圖像中垂直方向的數(shù)據(jù)點間距與上述畫面中垂直方向的像素間距Y0的1/2不同，或者上述輸入圖像中水平方向的數(shù)據(jù)點間距與上述畫面中水平方向的像素間距X0的1/2不同，并且在上述局部附近運算中，將下式所表示的系數(shù)ρj乘以上述輸入像素的數(shù)據(jù)點的亮度；[式2]ρl=Σjχ-1ljΣj,kχ-1jk{12Σj,kχ-1jkωk+1}-12Σjχ-1ljωj]]>式中ωj是預(yù)先設(shè)定的乃奎斯特界限內(nèi)區(qū)域σ上的積分值，定義為ωj=-x0y02∫σexp(-2πiμξj)exp(-2πiνψj)dμdν]]>ξj，ψj為以應(yīng)計算亮度的像素為基準(zhǔn)時系數(shù)ρj的位置坐標(biāo)(ξj，ψj)的分量，μ，υ為頻率空間的坐標(biāo)(μ，υ)的分量，Xjk-1為ωj與像素間距決定的積分區(qū)域的積分值所定義的矩陣Xjk的逆矩陣。χjk=x0y04∫-1/y01/y0∫-1/x01/x0exp(2πiμ(ξj-ξk))exp(2πiν(ψj-ψk))dμdν]]>
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖像變換方法，其特征在于，在上述局部附近運算中，取代上述系數(shù)ρj，將相對于上述系數(shù)ρj具有誤差小于11.3％的近似系數(shù)乘以上述輸入圖像的數(shù)據(jù)點的亮度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像變換方法，其特征在于，上述輸入圖像是構(gòu)成隔行格式中的幀的多個場中之一。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像變換方法，其特征在于，上述畫面由顯示顏色不同的多個像素組成；在上述局部附近運算中去乘上述輸入圖像的數(shù)據(jù)點的亮度的系數(shù)因像素的顯示顏色而異。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像變換方法，其特征在于，在上述局部附近運算中，根據(jù)上述畫面的像素排列的規(guī)則性重復(fù)利用多個系數(shù)組成的系數(shù)組。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像變換方法，其特征在于，上述系數(shù)是把上述畫面中像素位置假定為從實際位置移離開的位置時進(jìn)行計算給出的值。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有三角形排列型畫面的圖像顯示裝置以及用于顯示的圖像變換方法。在具有三角形排列型畫面的顯示裝置中，為了盡可能地降低折疊效應(yīng)，將進(jìn)行局部附近運算的圖像濾波器編入畫面驅(qū)動電路的前級。圖像濾波器實現(xiàn)了包含適合于三角形排列型畫面顯示的斜向空間頻率限制的低通濾波。為了將超過三角形排列中乃奎斯特界限的頻率成分基本上完全截止，對構(gòu)成局部附近運算的系數(shù)進(jìn)行了最優(yōu)化處理。由數(shù)式定義了能給出任意規(guī)模的局部附近運算中最佳濾波器特性的系數(shù)。
文檔編號G06T5/20GK1573857SQ200410031548
公開日2005年2月2日 申請日期2004年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者橋本康宣, 入江克哉, 粟本健司 申請人:富士通株式會社