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CN101727819B - 提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法 - Google Patents

提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法 Download PDF

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CN101727819B
CN101727819B CN200810225035XA CN200810225035A CN101727819B CN 101727819 B CN101727819 B CN 101727819B CN 200810225035X A CN200810225035X A CN 200810225035XA CN 200810225035 A CN200810225035 A CN 200810225035A CN 101727819 B CN101727819 B CN 101727819B
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王付生
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Abstract

本发明提供了一种提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法，包括以下步骤：计算该灰度级图像的APL值，还包括以下步骤：步骤S102，根据图像的输入灰度级计算图像的维持脉冲数；以及步骤S104，根据计算结果将相应数量的维持脉冲分配到图像的各个子场。通过该技术方案实现了图像过渡平滑且避免产生闪烁，并且能够实现同幅画面灰度级线性变化的要求，从而提高了画面灰度级质量。

Description

提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法
技术领域
本发明涉及等离子显示器图像显示处理方法，具体地涉及提升交流型等离子显示器(AC-PDP)图像灰度级质量的方法。
背景技术
目前，交流型等离子显示器采用的是多子场显示技术以实现图像的多灰度级显示。根据以往理论，亮度显示由维持脉冲多少来决定，特别是维持脉冲数是决定一幅画面亮度的关键因素，因此维持脉冲数也就决定了整个等离子显示器(PDP)的功耗，而PDP随着图像明暗变化其功耗是动态变化的，这对电源要求非常苛刻，同时对画面质量的提升也极为不利。
以255灰度级图像为例，若图像A每个像素的灰度级均为100，而相邻图像B每个像素的灰度级均为255，如果想增强图像A的对比度，需要维持脉冲数为1000个，在不采用APL控制的情况下图像B使用的维持脉冲数也为1000个，这样在灰度级100时如果整机功耗是300瓦的话，到图像B时整机功耗就上升为600-800瓦。这种动态的功耗要求其使用的电源必须有很大的冗余，而且如果需要提升画面对比度就要使用更大的电源。因此对整机可靠性和画面质量提升均为不利。
此外，在此理论情况下，单就图像A或B本身来说，它们10子场编码会有多种编码形式，选用不同的编码形式在实际的显示中会产生不同的亮度效果，这种影响对亮画面影响并不大但对低灰度级画面的影响却不容忽视，因此需要采用理论计算来选择编码实现同幅画面灰度级线性变化的要求，以实现图像过渡平滑且避免产生闪烁，从而提高画面灰度级质量。
发明内容
本发明目的是提供一种提升AC-PDP图像灰度级质量的方法，以实现图像平滑过渡且避免产生闪烁。
根据本发明的一个方面，提供了一种提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法，包括以下步骤：计算该灰度级图像的APL值，其特征在于，还包括以下步骤：步骤S102，根据图像的输入灰度级计算图像的维持脉冲数；以及步骤S104，根据计算结果将相应数量的维持脉冲分配到图像的各个子场。
其中，在上述方法中，按照以下公式
Snum＝K1×Gray3+K2×Gray2+K3×Gray+C1    Gray≥400；
Snum＝C2                                  Gray<400；
来计算图像的维持脉冲数，
其中，Gray为整幅图像灰度级，-10<K1<10，-10<K2<10，-10<K3<10，0<C1<900，0<C2<1200。
其中，在上述方法中，得出灰度级与维持脉冲数之间的关系曲线，从关系曲线中确定维持脉冲数，并将所确定的相应数量的维持脉冲分配到图像的各个子场。
根据本发明的另一个方面，提供了一种提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法，包括以下步骤：计算该灰度级图像的APL值，还包括以下步骤：
步骤S102，根据图像的输入灰度级计算图像的维持脉冲数；
步骤S106，对灰度级图像的灰度级的亮度进行计算，根据所计算的亮度值统计出每个灰度级的实际显示亮度，根据所计算的实际显示亮度来调整维持脉冲数；以及
步骤S108，将调整后的相应数量的维持脉冲分配到图像的各个子场。
其中，在上述的方法中，按照以下公式
Snum＝K1×Gray3+K2×Gray2+K3×Gray+C1    Gray≥400；
Snum＝C2                                 Gray<400；
来计算图像的维持脉冲数，
其中，Gray为整幅图像灰度级，-10<K1<10，-10<K2<10；
-10<K3<10，0<C1<900；0<C2<1200。
其中，在上述的方法中，在步骤S102中，得出灰度级与维持脉冲数之间的关系曲线，从关系曲线中确定出维持脉冲数。
其中，在上述的方法中，灰度级图像的灰度级的亮度为维持亮度与维持脉冲数之积、复位亮度和寻址亮度三者之和。
本发明的技术方案具有以下有益效果：通过本发明的技术方案，实现了图像过渡平滑且避免产生闪烁，并且能够实现同幅画面灰度级线性变化的要求，从而提高了画面灰度级质量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的将输入灰度级图像由RGB转换为YcrCb的电路示意图；
图2是根据本发明一个实施例的维持脉冲数和整图输入灰度级关系曲线图；
图3是根据本发明一个实施例的实测的亮度和输入灰度之间关系曲线图；
图4a是根据本发明一个实施例的存在灰阶反转问题的实际输出灰阶图像；
图4b是根据本发明一个实施例的灰阶反转问题消除后的实际输出图像；
图5是根据本发明一个实施例的提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法；以及
图6是本发明另一个实施例的提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法。
具体实施方式
下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。
图1是根据本发明实施例的将输入灰度级图像由RGB转换为YcrCb的电路示意图；
在输入灰度级图像进行处理过程中首先要对其进行由RGB到YcrCb的转换。
如图1所示，在本发明实施例中，输入灰度级图像经过RGB转YcrCb后计算APL值，计算出的APL值输出到维持脉冲控制单元，通过APL值动态调整图像的维持脉冲数；并且输入的RGB图像经过视频增强、子场映射后以10位子场编码的形式输出。通过上述的方案可提高PDP功率的稳定性，实现图像的灰度级质量提升。
下面详细描述根据本发明实施例的提升图像灰度级质量的具体方法。
首先，本发明实施例的APL计算方式如下：
PDP的对比度以及亮度提高主要采用增加维持脉冲数的方式。但维持脉冲数越多，整个屏的功耗就要增加。根据人眼的视觉特征，人在观看整幅亮画面的时候，画面的对比度对画面影响不大，因此可以采用小维持脉冲数来实现亮画面低功耗效果；人在观看整幅暗画面的时候，需要提升各个灰阶之间的层次感，因此图像对比度对画面质量影响很大。
为了提升暗图像对比度同时降低亮图像的功耗，需要使用动态对比度解决方案，比较常见的方法是采用动态维持脉冲控制来实现此过程。即根据统计结果在暗画面的时候采用较多的维持脉冲数来实现画面的对比度增强，在亮画面的时候采用较少的维持脉冲数来实现画面的功耗降低。整个实现方法对图像观看质量影响不大。该控制方法被称为APL(Average Power Level-平均功率级)控制方法。显示图像的APL值统计公式为：
APL ( I ( x , y ) ) = 1 C &times; L &Sigma; x , y I ( x , y ) - - - ( 1 )
其中x为图像显示位置横坐标，y为图像显示位置纵坐标，I(x，y)为该位置上图像的亮度，C为整个画面的列数，L为整个画面的行数；
通过计算出的APL值来动态调整图像的维持脉冲数，以实现对比度和亮度的控制，并且由此实现功率控制。通过APL实现的功率控制主要完成任务是在从256-1000灰度级进行白场显示时，虽然灰度级从221变化到1000，但整个全白场时亮度变化幅度递增不大于60cd/m2。而PDP模组功耗和显示亮度密切相关，当亮度变化不大的时候模组的功耗基本保持不变，通过这种方法可以很好的控制PDP电源模组，使得输出功率变化相对稳定。
同时，根据Weber人眼的生理视觉理论，在暗图像的部分即使是一样的亮度差也有比较大的感觉，在一定亮度以上的亮图像中察觉不到同样的亮度差。例如，亮度1cd/m2和2cd/m2虽然是1cd/m2差异，但人看的时候，觉得亮度差很大，100cd/m2和101cd/m2两个亮度差虽然也是1cd/m2，但人眼区分不了。因此，比线性增加的亮度特性更重要的是，在暗的亮度上更细微的分灰阶，在亮的画面上加大亮度差，这样才能区分灰阶。
测试发现人眼对大于110cd/m2画面的亮度变化不敏感而对小于110cd/m2的画面变化非常敏感，因此在整幅图像灰度级为400处设置APL变化的节点可以使显示图像在低灰度级时功耗变化剧烈，实现暗场画面层次感更加丰富，动态对比度得到增强，而此时因为亮度小于100cd/m2，根据PDP亮度和功耗成正比的特点，模组功耗也远远小于正常显示图像亮度所需功耗，因此灰度级小于400时，APL控制将不起作用，以最大维持脉冲数来实现图像显示，此APL设置对PDP模组的元器件和电源寿命不会产生影响，同时可以拉开低灰度级时图像的层次感。同样道理在灰度级大于800时需要调整APL使得APL变化缓慢，维持脉冲最少，确保整机功耗变化不剧烈。
APL控制方法可以很好的解决PDP动态图像显示中功耗变化不均衡对器件和电源的稳定性和可靠性产生的影响，同时针对暗画面又可以动态的提升画面的对比度和亮度，提升画面质量，因此APL的使用对功耗和画质提高都有很大的好处。
但因为APL的使用需要动态地根据帧统计进行维持脉冲调整，如果在使用中对维持脉冲随着图像变化处理不好就会造成整个画面的闪烁现象。因此，APL算法需要根据各个灰度级图像做调整，各个公司针对此图像的调整都有一些独特的算法。
通过多次实践，本发明得出了以下APL曲线，如公式(2)所示，利用此曲线实现的图像过渡比较平滑而且不会产生闪烁感。
Snum＝K1×Gray3+K2×Gray2+K3×Gray+C1     Gray≥400；
Snum＝C2                                  Gray<400；(2)
Snum：维持脉冲数Gray：整图输入灰度级
其中，Gray为整幅图像灰度级，-10<K1<10，-10<K2<10；-10<K3<10，0<C1<900；0<C2<1200。
通过该式计算得到的维持脉冲数和整图输入灰度级关系如图2所示，当然此公式对不同的屏需要做系数上的调整，通过系数调整可以实现一致的显示质量。需要指出，上述公式(2)中的系数并不限于该公式中所列出的值，上述值仅仅为一组优选值。
图3是经过上述公式调整后，实测的亮度和输入灰度之间关系。通过实际数据可以看到输入亮度的图像的实际输出是比较平滑的，但是在个别灰度级上还需要做更细致的调整。因为计算参数有需要进位或者取整的部分，此外在低灰度级的处理需要考虑将暗场亮度降低，所以该表格需要手动调整。通过实际应用调整后可以实现在同一APL下各个灰阶之间的过渡平稳，层次感过渡均衡。经过以上算法后可以得到维持表格如表1所示。
从图3中可以看到，输入亮度的图像的实际输出是比较平滑的，但是个别的灰度级处出现了灰阶反转，这会影响到图像输出质量。
解决同一APL下灰阶反转比较好的矫正方法是PDP亮度计算方法，此方法主要是通过对PDP显示过程中的复位、寻址、维持过程中产生的各种发光现象进行计算，统计出每个灰度级实际显示亮度来调整各个子场的映射关系，通过调整后的发光亮度统计来进行维持脉冲数的按子场分配、灰阶调整，以实现在每个具体APL情况下灰阶的线性变化。此种调整主要依靠子场映射方式来实现。
本发明中对灰阶实际发光效率的计算如公式3所示：
Lu(Codeword)＝Lpri+Ladd+Lsus×Num(Sus)     (3)
其中Lpri为复位亮度；Ladd为寻址亮度；Lsus为维持亮度；Num为维持数目。
利用公式(3)计算出灰度级的亮度值后进行前后灰度级输出亮度比较，当输出亮度不满足输入灰度级亮度递增关系的时侯，认为此子场编码存在灰阶反转问题需要进行调整。经过调整后整屏的灰阶反转问题就会消除，图像质量会大大提高。
例如：在PDP的驱动波形中每次复位放电将会产生0.2cd/m2亮度，而每个维持放电将产生0.6cd/m2亮度，每次寻址放电将会产生0.6cd/m2亮度。而在正常显示60％APL的时候维持脉冲的分布又将按1-2-3-6-11-19-29-40-54-90的分布方式进行，这样灰度级6的子场编码可以写作0001000000或者1110000000，它们产生的相应发光亮度分别为4.4cd/m2和5cd/m2而灰度级5的子场编码形式可以为0110000000，此编码方案产生的亮度是4.4cd/m2，这样如果灰度级6采用第一种编码方式就会出现灰度级5和6无法区分甚至在某些情况下，灰度级5要比灰度级6更亮的现象造成了灰阶反转。因此在子场编码的时候灰度级6就需要选取1110000000的编码形式来防止灰阶反转。这样通过PDP亮度公式对静态图像的各个灰度级进行逐级的子场编码调整就可以将实际的发光线性调整好。
图4中，左图为存在灰阶反转问题的实际输出灰阶图像，而右图为灰阶反转问题消除后的实际输出图像，从图像可以看出该技术可以在APL一定的情况下通过子场编码的调整改进灰度级之间的相互关系，实现正常的灰度级显示。调整后本发明的实际子场编码形式如表2所示。此方案下，图像的灰阶反转现象将明显消除，配合表1所示的维持脉冲编码方案可以很好的实现图像的灰阶质量提升。
图5是根据本发明一个实施例的提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法。
根据本发明一个实施例的提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法，包括以下步骤：计算该灰度级图像的APL值，并且还包括以下步骤：步骤S102，根据图像的输入灰度级计算图像的维持脉冲数；以及步骤S104，根据计算结果将相应数量的维持脉冲分配到图像的各个子场。
其中，在上述方法中，按照以下公式
Snum＝K1×Gray3+K2×Gray2+K3×Gray+C1         Gray≥400；
Snum＝C2                                      Gray<400；
来计算图像的维持脉冲数，
其中，Gray为整幅图像灰度级，-10<K1<10，-10<K2<10；-10<K3<10，0<C1<900；0<C2<1200。
其中，在上述方法中，得出灰度级与维持脉冲数之间的关系曲线，从关系曲线中确定维持脉冲数，并将所确定的相应数量的维持脉冲分配到图像的各个子场。通过上述步骤实现图像的平滑显示。
图6是根据本发明另一个实施例的提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法。
在经过上述的处理所得到的图像，仍然有可能存在极个别的点处不平滑的现象，换句话说，存在所谓的灰阶反转现象。为此，本发明提供了进一步的解决方案，以消除灰阶反转现象。下述实施例即为该消除灰阶反转的技术方案。
该实施例的技术方案中，包括以下步骤：计算该灰度级图像的APL值，并且还包括以下步骤：
步骤S102，根据图像的输入灰度级计算图像的维持脉冲数；以及步骤S106，对灰度级图像的灰度级的亮度进行计算，根据所计算的亮度值统计出每个灰度级的实际显示亮度，根据所计算的实际显示亮度来调整维持脉冲数；步骤S108，将调整后的相应数量的维持脉冲分配到图像的各个子场。
其中，在上述的方法中，按照以下公式
Snum＝K1×Gray3+K2×Gray2+K3×Gray+C1     Gray≥400；
Snum＝C2                                  Gray<400；
来计算图像的维持脉冲数，
其中，Gray为整幅图像灰度级，-10<K1<10，-10<K2<10；-10<K3<10，0<C1<900；0<C2<1200。
其中，在上述的方法中，在步骤S102中，得出灰度级与维持脉冲数之间的关系曲线，从关系曲线中确定出维持脉冲数。
其中，在上述的方法中，灰度级图像的灰度级的亮度为维持亮度与维持脉冲数之积、复位亮度和寻址亮度三者之和。
综上所述，通过本发明的技术方案实现了以下技术效果：
通过本发明的技术方案，实现了等离子显示器显示过程中图像过渡平滑且避免产生闪烁，并且能够实现同幅画面灰度级线性变化的要求，从而提高了画面灰度级质量。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
表1
 
apl sf1 sf2 sf3 sf4 sf5 sf6 sf7 sf8 sf9 sf10
0 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
2 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
4 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
6 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
8 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
10 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
12 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
14 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
16 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
18 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
20 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
22 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
24 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
26 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
28 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
30 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
32 1 4 7 19 36 59 99 149 199 268
34 1 4 7 19 35 58 97 146 195 264
36 1 4 7 18 34 57 95 143 191 259
38 1 4 7 18 34 56 93 140 188 254
40 1 4 7 17 33 54 91 138 184 248
42 1 4 7 17 32 53 90 135 180 243
44 1 3 6 17 32 52 88 132 177 239
46 1 3 6 16 31 51 86 130 173 234
48 1 3 6 16 30 50 84 127 170 229
 
50 1 3 6 16 30 49 83 125 166 225
52 1 3 6 15 29 48 81 122 163 221
54 1 3 6 15 29 47 80 120 160 217
56 1 3 6 15 28 46 78 118 157 213
58 1 3 5 15 27 46 77 115 154 209
60 1 3 5 14 27 45 75 113 151 205
62 1 3 5 14 26 44 74 111 149 201
64 1 3 5 14 26 43 73 109 146 197
66 1 3 5 13 25 42 71 107 143 194
68 1 3 5 13 25 42 70 105 141 190
70 1 2 5 13 25 41 69 103 138 187
72 1 2 5 13 24 40 67 102 136 184
74 1 2 5 12 24 39 66 100 134 181
76 1 2 5 12 23 39 65 98 131 177
78 1 2 4 12 23 38 64 96 129 174
80 1 2 4 12 22 37 63 95 127 171
82 1 2 4 12 22 37 62 93 125 169
84 1 2 4 11 22 36 61 92 123 166
86 1 2 4 11 21 35 60 90 121 163
88 1 2 4 11 21 35 59 89 119 160
90 1 2 4 11 21 34 58 87 117 158
92 1 2 4 11 20 34 57 86 115 155
94 1 2 4 10 20 33 56 85 113 153
96 1 2 4 10 20 33 55 83 111 151
98 0 2 4 10 19 32 54 82 110 148
100 0 2 4 10 19 32 53 81 108 146
102 0 2 3 10 19 31 53 79 106 144
104 0 2 3 10 18 31 52 78 105 142
106 0 2 3 9 18 30 51 77 103 139
108 0 2 3 9 18 30 50 76 102 138
110 0 2 3 9 18 29 50 75 100 136
112 0 1 3 9 17 29 49 74 99 134
114 0 1 3 9 17 29 48 73 97 132
116 0 1 3 9 17 28 47 72 96 130
118 0 1 3 9 17 28 47 71 95 128
120 0 1 3 8 16 27 46 70 93 126
122 0 1 3 8 16 27 46 69 92 125
124 0 1 3 8 16 27 45 68 91 123
126 0 1 3 8 16 26 44 67 90 121
128 0 1 3 8 15 26 44 66 88 120
130 0 1 3 8 15 26 43 65 88 119
132 0 1 3 8 15 25 43 65 86 117
134 0 1 3 8 15 25 42 64 85 116
136 0 1 3 8 15 25 42 63 84 114
138 0 1 3 7 14 24 41 62 83 113
140 0 1 2 7 14 24 41 62 82 112
142 0 1 2 7 14 24 40 61 81 110
144 0 1 2 7 14 23 40 60 80 109
146 0 1 2 7 14 23 39 59 80 108
 
148 0 1 2 7 14 23 39 59 79 106
150 0 1 2 7 13 23 38 58 78 105
152 0 1 2 7 13 22 38 57 77 104
154 0 1 2 7 13 22 38 57 76 103
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表2
 
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252 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
253 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
254 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
255 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Claims (5)

1.一种提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法，包括以下步骤：计算该灰度级图像的APL值，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤S102，根据所述图像的输入灰度级计算所述图像的维持脉冲数；以及
步骤S104，根据计算结果将相应数量的所述维持脉冲分配到所述图像的各个子场，
其中，按照以下公式
Snum＝K1×Gray3+K2×Gray2+K3×Gray+C1    Gray≥400；
Snum＝C2                                Gray＜400；
来计算所述图像的维持脉冲数，
其中，Gray为整幅图像灰度级，-10＜K1＜10，-10＜K2＜10，-10＜K3＜10，0＜C1＜900，0＜C2＜1200。
2.根据权利要求1所述的提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法，其特征在于，得出所述灰度级与所述维持脉冲数之间的关系曲线，从所述关系曲线中确定所述维持脉冲数，并将所确定的相应数量的所述维持脉冲分配到所述图像的各个子场。
3.一种提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法，包括以下步骤：计算该灰度级图像的APL值，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤S102，根据所述图像的输入灰度级计算所述图像的维持脉冲数；
步骤S106，对所述灰度级图像的灰度级的亮度进行计算，根据所计算的亮度值统计出每个所述灰度级的实际显示亮度，根据所计算的实际显示亮度来调整所述维持脉冲数；以及
步骤S108，将调整后的相应数量的所述维持脉冲分配到所述图像的各个子场，
其中，按照以下公式
Snum＝K1×Gray3+K2×Gray2+K3×Gray+C1    Gray≥400；
Snum＝C2                                Gray＜400；
来计算所述图像的维持脉冲数，
其中，Gray为整幅图像灰度级，-10＜K1＜10，-10＜K2＜10，-10＜K3＜10，0＜C1＜900，0＜C2＜1200。
4.根据权利要求3所述的提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法，其特征在于，在步骤S102中，得出所述灰度级与所述维持脉冲数之间的关系曲线，从所述关系曲线中确定出所述维持脉冲数。
5.根据权利要求3或4所述的提升交流型等离子显示器图像灰度级质量的方法，其特征在于，
所述灰度级图像的灰度级的亮度为维持亮度与所述维持脉冲数之积、复位亮度和寻址亮度三者之和。
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