專利名稱：轉換彩色影像的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明與轉換彩色影像的方法及裝置有關，尤其是與一能夠將經由取樣一具有以第一網格(grid)排列的像素的彩色影像所產生的輸入數據轉換成輸出數據，以使具有以第二網格排列的像素的彩色影像的重新產生的裝置與方法。尤其是，本發明與用于具有次像素(sub-pixels)以用于不同組件的彩色顯示設備的影像尺寸調整裝置有關。
背景技術：
影像的尺寸調整，特別是用在屏幕上以顯示影像，而尺寸的調整是借由屏幕，例如液晶顯示器屏幕(LCD screen)上的控制電路來實施。這樣的顯示器(屏幕)包含一物理上特定網格的像素，每一像素包含三個相鄰的子像素(sub-pixels)以分別構成該影像像素的紅色、藍色與綠色的成分，而呈現于顯示器上。然而，讓包含這樣的屏幕的顯示器系統也能夠重新產生與原本屏幕上的取樣網格不同的影像數據也是需要的。假如要提供這樣的影像數據，顯示器的控制電路要在其內部提供一被驅動的影像尺寸調整裝置，以產生另一個版本的影像以借由例如重新取樣后而能適應于物理上的顯示網格。
傳統中能夠將高品質的影像重新取樣(影像的尺寸調整)的裝置通常是借由施加多閥的多階段數字濾光器來處理原始的影像數據(輸入數據)以計算出重新取樣后的影像數據(輸出數據)。雖然也可以利用二維的濾光器來達成上述目的，但通常借由施加兩個一維的濾光器，也就是一水平的尺寸調整濾光器提供到影像上的每一行或每一條線上，以及一垂直的尺寸調整率鏡提供到影像上的每一列可能會是比較經濟的。
圖1表示根據一傳統的方法而借由將輸入的像素轉換成輸出的像素而將彩色影像的尺寸調整的圖標表示。舉例來說，圖1表示造成原始的彩色影像以及呈現出該輸入數據或輸入像素的六個像素1001到1006。為了將這些像素表現在屏幕上，將輸入的像素的尺寸加以調整以使得像素的尺寸能映畫成與顯示裝置上的物理上的固定網格相同的尺寸是需要的，而如圖1所示，這個目的可以借由根據所述的六個輸入像素1001到1006所產生六個輸出像素1021到1026來達成。對于輸入像素1001到1006與輸出像素1021到1026來說，每一像素上的個別的色彩成分都應該是均勻地分布于該像素上。
例如，以輸出像素1024所產生的影像來說，為了在該像素1024上獲得一數值(例如亮度值)，一加權函數104必須施加到該輸入像素1001到1006上，而該加權函數104主要是與所述的輸出像素1024的中央位置有關，如圖1所示。在圖1所示的實施例中，y軸是一尺寸調整軸(scaling axis)，而與該受到尺寸調整的像素中央的距離，例如與所考慮的輸出像素1024的中央距離則是沿著x軸來表示。
圖1表示輸入像素數據(1001到1006的像素)與經由傳統的裝置或電路所產生的經過尺寸調整的輸出像素數據數學上的關系。例如輸出像素1024的亮度是由集中于該輸出像素1024周圍的輸入像素1001到1006的亮度加權總和所推導。對于指定到每一輸入像素精確的加權值是根據相對于該輸出像素1024中央的位置來決定，如同圖1的加權函數的104函數曲線所示。
利用加權函數104(濾光器核心)的最佳選擇與利用裝置的最佳選擇以有效率地實現在一維或多維的加權總合的計算的技術與本領域所熟知的技術相似。
根據這樣的裝置，如圖1所示用于重新取樣(尺寸調整)的彩色影像的轉換可借由在個別的輸入的像素數據中分別對其像素的色彩成分過濾而實現。在常見的操作上，如圖1所描述的方法，所有的色彩成分都利用相同的取樣位置(或取樣階段)來過濾，每一所述的相同的取樣位置與該被放大的輸出像素(例如在圖1中的像素1024)的中央點有關。假如這個畫面顯示在每一像素的色彩成分都是物理上的同等位置的顯示組件時，這個方法是最佳化的。
然而，這只在少數幾種例外的情況下才有意義，因此傳統中并沒有取樣方式可以達到影像取樣的最佳化，尤其是這些輸入數據或原始的彩色數據是經由一與顯示組件上的物理固定網格有所差異的取樣網格而產生的情況。在這樣的情況下，所顯示的影像的色彩鮮明度(sharpness)將會降低，而且會引起通過頻帶衰減的增加以及重疊效應(aliasing effect)的增加。
因此，根據這樣的先前技術的背景下，本發明的目的在于提供一種能夠于彩色影像的尺寸調整時增加其色彩鮮明度的改善方法及其裝置。
這個目的可以借由本案的裝置來達成。
發明內容
本發明提供一種用于將借由取樣具有以第一網格排列的像素的一彩色影像所產生的輸入數據轉換成輸出數據，以使具有以第二網格排列的像素的彩色影像的重新產生的方法，其中輸入數據與輸出數據的每一像素包含多個子像素，而所述的像素的每一子像素與彩色影像的一色彩成分(藍色、綠色與紅色)有關，該方法包含利用與該輸出數據的一子像素局部相關的一濾波函數過濾該輸入數據中相對應的色彩成分的子像素，以產生該輸出數據的一色彩成分的一子像素。
本發明更提供一裝置以用于將一經由取樣具有以第一網格排列的像素的彩色影像所產生的輸入數據轉換成輸出數據，以使一具有以第二網格排列的像素的彩色影像的重新產生的裝置，其中輸入數據與輸出數據的每一像素包含多個子像素，而所述的像素的每一子像素與彩色影像的一色彩成分(藍色、綠色與紅色)有關，該裝置包含一處理單元用以接收所述的輸入數據并且利用與該輸出數據的該子像素局部相關的一濾波函數過濾該輸入數據中相對應的色彩成分的子像素，以產生該輸出數據的一色彩成分的一子像素。
不像前面所述的傳統用于調整彩色影像的方法，本發明提出一種新型的方法。根據本發明的構想，每一色彩成分都借由例如適當的過濾組件，利用對應現今一色彩成分的子像素上的物理位置的取樣位置或取樣階段來處理。本發明的優勢在于該具有發明性的方法顯然的在相同的顯示情況下，提供了一種較如前面所述的傳統方法更廉價的影像尺寸調整方法。在經由本發明所提供的方式所調整的影像中，因過濾所造成的通過頻帶(passband)衰減以及重疊效應(aliasing effect)都可以變得比較小。
通過本發明，一種用于彩色影像重新取樣或尺寸調整的改良方法與改良裝置，例如用于彩色顯示組件上的一最佳化的顯示的方法與裝置因此被提供，其中每一影像組件(像素)被區分成個別的子像素，且每一子像素與一特定的色彩成分有關。
根據本發明的一較佳的具體實施方式
，經過調整的輸出數據并不會受到修剪，也就是說不需要有影像修剪的功能施加到該輸出數據。在這樣的情況下，修剪誤差的減少因而可以獲得，根據本發明的較佳具體實施方式
，在將輸入數據轉換成調整過的輸出數據時，在每一個所產生的子像素上可能會發現畫面失真(distortion)或誤差的情況，而且這些失真或誤差可能會低于該輸出像素所預期或超過某一特定的最大可允許的強度。這些在子像素所產生的誤差隨后利用在鄰近的子像素上的一相反的失真或誤差來補償。
本發明較佳的發展可以借由附屬的權利要求中來界定。
本發明的較佳具體實施方式
得借由下列附圖詳細說明。這些附圖簡單說明如下圖1為根據一傳統的方法而將輸入的像素轉換成輸出的像素的一轉換方法的圖標表示；圖2表示一區塊圖用以描述根據本發明的一較佳具體實施例的用以將輸入像素轉換成輸出像素的方法；圖3為根據本發明的用以將輸入像素轉換成輸出像素的一轉換的圖標表示；圖4本發明的用以將輸入畫數轉換成輸出像素的裝置的具體實施例；圖5表示為根據本發明的用以在所產生的輸出像素降低失真/誤差的產生的裝置的具體實施例；圖6表示圖5的裝置的校正模塊的一第一具體實施例；以及圖7表示圖5的裝置的校正模塊的一第二具體實施例。
具體實施例方式
圖2表示描述根據本發明的較佳的一具體實施例中用以將輸入的像素轉換成輸出像素的改良方法的區塊圖，根據本發明的構想，其中子像素在第一個區塊108中經過過濾而一誤差的將低則執行于接下來的區塊110中。如圖2所示的具體實施例中，原始的影像數據先輸入至區塊108，因而在區塊108的輸出端，也就是在區塊110的輸入端可以提供未經過修剪，也就是沒有經過修剪函數校正的過濾影像，而在這樣的基礎下，修剪的誤差降低的結果因而可以被完成。而在區塊110的輸出端，經修剪與過濾的影像數據隨后以一調整過的尺寸來呈現，該影像數據通過根據本發明的較佳具體實施例中利用一維的誤差擴散的方法來校正，以使得能夠校正修剪所造成的扭曲(失真)。
在區塊108以區塊圖的方式來表示的過濾程序中，較佳的情況下是使個別的子像素使用多階段(polyphase)的調整濾光器。
如圖2所示，在本發明的用以調整彩色影像的裝置的結構方面，必須強調的是該圖標一個較佳的具體實施例的表示而不應用以限定本發明的范圍，該較佳的具體實施例最主要是在于與該區塊108所輸出的經調整的子像素的產生有關，而且在區塊110所重新制造的額外的誤差降低可以選擇性地在有誤差發生的情況下才執行。因此，本發明接下來將更詳細的討論關于子像素的產生的主要部分。
圖3呈現根據本發明用以將輸入像素轉換成輸出像素的圖標表示。在圖3中，與前面的圖1所表示的相同或類似的組件也將會以相同或類似的圖標符號來表示。
如同從圖3所看到的，同樣的也有六個接收來自原始影像數據的輸入像素1001到1006用來舉例說明。而原始的影像數據中，所有的色彩成分都是均勻的分布于每一個像素上。
除此之外，用以調整的輸出像素1021到1026也被舉例來表示，而這里也呈現與個別的色彩像素相關而用以表示個別色彩成分的子像素，每一像素1021到1026與三個子像素相關，在這個實施例中，一第一子像素是與該紅色的色彩成分相關，一第二子像素是與該綠色的色彩成分相關，一第三子像素是與該藍色的色彩成分相關，例如參考圖上的像素1026所示的圖標符號R、G、B。為了將這些輸入像素1001到1006轉換成輸出像素，這里的調整輸出像素1024也應以如圖1的實施例的方式來考慮。
從與圖1的比較中也許可以看出，本發明的方法不再根據使每一調整的輸出像素相關于一加權函數，因而使每一色彩成分相關于局部的固定加權函數；而相反的，根據本發明之構想，輸出像素1024的每一子像素是相關于其本身的一加權函數與一調整軸，以在這個分層(stage)中決定每一子像素的與該子像素相關聯的輸入像素的比例。如同圖中所示，該用以舉例說明的輸出像素1024中，其紅色的色彩成分具有相關的尺寸調整軸106a，而在該尺寸調整軸106a周圍，與該子像素相關的加權函數108a規劃呈中央對稱的方式。而該輸出像素1024的黃色成分的子像素則具有取樣軸(sampling axis) 106b與該黃色成分的子像素相關的加權函數，而該輸出像素1024的藍色成分的子像素則具有取樣軸(sampling axis)106c以及該藍色成分的子像素相關的加權函數。
到個別的尺寸調整的子像素中央的距離沿著圖3所示的x軸畫出。而個別的加權函數108a到108c形成在輸入像素的個別的輸入色彩成分的一對應的加權函數。
不像先階段的技術領域、如同根據圖1所討論的，不只是輸入數據而且還有調整過的輸出數據都是假設呈具有均勻的色彩分布，而在本發明的轉換方法中將這個通常不會發生的前述實例列入考慮。由于本發明的轉換型式，該調整過的影像數據映像出尺寸調整輸出像素上的子像素的位置。
因此，圖3表示該輸入像素1001到1006與經由本發明的尺寸調整所產生輸出像素1021到1026之間的數學關系。該尺寸調整以類似圖1的方來實施，但用以產生每一輸出像素的色彩成分的這些輸入像素的照度(luminace)值的加權函數是相關于在所述的所產生的輸出像素1024的子像素的中央位置。在圖3所述的具體實施例中，所述的實際的關系與一顯示裝置有關，其中該像素沿著尺寸調整軸分別被分成紅色、綠色與藍色的子像素。
圖4描述根據本發明之用以將輸入像素轉換成輸出像素的裝置的具體實施例，其中所述的具體實施例執行根據圖3所詳細解釋的方法。圖4表示用于一維的子像素尺寸調整裝置的區塊圖，在所呈現的具體實施例中，該裝置被假設成每一像素包含三個色彩成分，因此，本發明的裝置包含三個濾光單元110a、110b與110c，以分別接收該輸入像素數據的色彩成分。所述的濾光單元110a到110c較佳者是多階段的濾光器以接收例如輸入數據或者是在原始影像中的個別的色彩成分的光線強度。一取樣階段的插補裝置112(sampling phase interpolationapparatus)有效地連接到各該濾光器110a到110b以提供每一色彩成分適當的取樣位置，也就是在根據每一個子像素的想要的區域位置轉移(shift)個別的加權函數。較佳者，該濾光函數與一子像素的中央位置有關，如圖3圖中所示。
在所述的輸出像素數據所包含的尺寸調整的子像素中分別出現在濾光器110a到110b的輸出上。所述的濾光器表示出個別的子像素，也就是經尺寸調整過的影像中的個別影像色彩成分中未經修剪的強度(也就是表示未歷經修剪函數的強度)。
在圖4所描述的本發明的裝置的具體實施是一維的子像素尺寸調整裝置，其中適當的多階段濾光器與階段插補組件的精確的設計與精確的執行方式是當前的相關領域中所熟知的技術。
在本發明的方法與本發明的裝置的一方面與傳統的尺寸調整方法在另一方面的主要的差異性在于其一，為每一色彩成分產生個別的階段或取樣位置，也就是說，針對每一多階段的濾光器110a到110c，借由該些濾光器可以確保該取樣位置或階段能對應該用于個別的色彩成分的子像素的中央位置，而不是如同現階段的技術領域中的對應到所有的輸出像素的中央位置。第二點，所述的多階段濾光器演算單元根據一較佳的具體實施例是執行成使得不需要有結束值以及/或是中間值的修剪函數被執行，以使得該濾光結構的演算單元配置來使它們包含一較大的數值范圍以讓其尺寸能足夠處理即使這樣的演算結果遠大于可允許的范圍。
在這一重點中必須再強調的是，在該子像素的中央位置能符合該尺寸調整軸的事件中，本發明的裝置提供如同借由一傳統的尺寸調整濾光器所提供的相同的結果。
根據借由裝置112所提供的取樣階段，必須特別指出的是該借由多階段的濾光器110a到110c所提供的取樣階段的關系是根據真正的尺寸調整因子所決定。假設該色彩成分c的子像素組件包含借由從中央到像素的像素寬度Oc所間隔的中央，該色彩成分c的多階段濾光器的轉移(shift)Φc將如下式所示Φc＝Φ+Oc/s其中s為濾光器的尺寸調整因子(輸入的取樣的空間到輸出的取樣的空間的比例)，以及Φ為一完整的像素的傳統過濾取樣階段本發明的裝置以及本發明的方法的一較佳的具體實施例將會參照下列圖5到圖7的圖標詳細的解釋，其中該非經修剪的子像素歷經額外的誤差降低。
雖然如同前面所述，本發明可能會制造出更鮮明的尺寸調整影像，該歷經尺寸調整的濾光器組件或任何使用一相似原理的尺寸調整濾光器(如圖4所示的濾光鏡110a到110c)所操作的輸出信號可能容易在顯示器上由于所謂的畫面修剪(clipping)而產生可以看見的色彩的加工品。在本文中可能會闡述設計良好的濾光器核心的外型將選擇成使該輸入像素的權重可以超出1個近似值到濾光器的中央(核心中央)，而且該遠離該濾光器的中央(核心中央)的像素的權重是負的。假如輸入影像具有色彩鮮明且色彩成分的強度接近最大或最小強度值而且可能仍然實際的顯示出來的邊緣或邊線，這樣的的核心將會創造出經過濾且信號的強度高于該最大的可允許強度值或小于該最小的可允許強度值的輸出信號。這樣的偏離可允許范圍之內的強度值隨后經過畫面修剪，也就是受到一修剪的運算。根據這樣的修剪運算所述的大于該最大可允許強度值的強度將被視為的最大的強度值，而小于該最小的可允許強度值的強度將被視為最小的強度值。這個修剪運算可能是該顯示裝置的操作中的部分模式。然而，在數字的設備中，其中非修剪的數據傳統上將因子值上的超額或不足而導致相當嚴重的扭曲，該修剪運算傳統上是很明確地在該濾光器運算的最后一個步驟來執行。
經由針對所呈現的影像進行修剪運算所造成的扭曲對于傳統的運作在所有的像素上的尺寸調整裝置通常是看不到的。該項畫面扭曲只是經由尺寸調整本身所引起的模糊不清(更大的強度)所造成的額外的屏蔽模糊的增加。隨著更高的色彩對比邊緣，該修剪運算可能引起畫面扭曲，這些很少是可實行的，然而，因為它們只在邊緣的像素發生，而且因為人類的視覺敏銳度對于接近的空間具有色彩強度的替代物并不敏銳。
然而，借由子像素的尺寸調整組件，每一色彩成分都以一不同的階段(phase)來濾光的事實造成該修剪運算所引起的扭曲在量值與可視的程度上都更大以及更明顯。該扭曲的程度會變得更大是因為借由該修剪運算或造成的扭曲在不同的色彩成分上可能會具有不同的表示。最大的所引起的色彩扭曲引此可能會幾乎是所有的像素尺寸調整所引起的兩倍。而且，由該修剪運算所引起的扭曲變得更清楚因為該項扭曲將在黑色與白色的邊緣發生，因而該呈現在非色彩區域的邊緣所造成的色彩框邊將更大幅度的快速察覺到比在色彩區域的顏色邊緣扭曲。
在本發明中，在根據下面所描述的具體實施例中，如前面所描述經由畫面修剪運算所引起的色彩扭曲的問題可以被解決，借由經過濾光器110a到110c(圖4)所輸出的經過尺寸調整后的輸出信號的后處理。根據一較佳的具體實施例中，一一維的誤差擴散單元用來校正修剪的誤差，借此畫面的扭曲可以降低到不再可以被察覺的某一程度。
圖5描述本發明用以降低根據本發明的一較佳具體實施例的彩色信道的修剪扭曲。該用以降低所述的修剪扭曲的裝置包含一第一模塊A，該所述的修剪模塊用來在輸入端接收非修剪的、經過濾光的，而且也就是尺寸調整過的一像素i的強度。模塊A決定分別出現在該模塊A的出口的一修剪誤差Ei以及一修剪強度Ci，如圖5所示。該裝置更包含一第一鎖存器112用以鎖存該信號Ei。除此之外，一模塊B提供來決定一目標的校正。在一第一輸入，模塊B接收該修剪誤差Ei-1，該誤差為鎖存在該第一鎖存器112，以形成緊接在模塊A所接收的像素的強度之前的像素。除此之外，模塊B接一之前的像素的未經校正的修剪誤差Ui-2，借由兩個像素，該像素的強度在模塊A的輸入端被接收。根據這些輸入信號，模塊B決定所有的修剪誤差Pi-1，以形成緊接在模塊A所接收的強度的像素之前的像素。因此，所有所決定的修剪誤差輸入到該校正模塊C，以形成在模塊A所收的像素的強度之前兩個像素的像素，該輸出強度Oi-2重新制造像素最后經過校正、修剪輸出的強度。除此之外，模塊C創造像素的未經校正的修剪誤差Ui-1，以形成隨即在模塊A所接收該像素的強度之前的像素。這個值鎖存在一第二鎖存器114。除此之外，模塊C創造出部分校正的、修剪的強度C’i鎖存在第三與第四鎖存器116與118，以使得所述的部分校正、修剪的強度C’i-2可以再一次提供到模塊C以形成早于當前兩個像素的像素。
在圖5所描述的裝置的操作模式將在下列進行更詳細的說明。本發明用以降低因為修剪操作所造成的色彩扭曲的裝置是本發明的具體實施例的基本特征。這個裝置的設計的好處來自于人類在色彩變化方面的空間敏銳度具有相對較小的程度。一特定像素在色彩上的扭曲(或失真)也許可以根據人類眼睛的可視程度借由誤差擴散的程序加以補償，其中針對某一特定的像素，一可逆的以及因此補償的扭曲被引入該先前的像素的附近的像素。圖5表示前面所述的用以降低一色彩影像的一單一色彩成分的修剪誤差的裝置的區塊圖。一完整的裝置對于每一彩色成分將包含如圖5所示的裝置排列。例如，針對所產生的RGB彩色數據，將會因此需要具有一紅色、藍色以及綠色成分的誤差降低裝置。
在圖5所示的裝置分別與在圖4所示的濾光器的每一輸出線路有關，因此借由如圖4所示的該一維的尺寸調整濾光器所輸出的與非經過修剪的色彩成分相關的對應的數據受到對應的修剪扭曲的降低。所述的經過濾光后的色彩成分的強度數據隨后在輸入端(模塊A)以每一單位時間一像素的數量被提供。隨后，經過修剪與校正的濾光色彩成分的強度的數據以一兩個像素的延遲時間而輸出。在每一排的像素的開始端，鎖存器112與114重設為零，而該裝置的輸出信號則被封鎖直到第三個像素處理結束。在每一行的結束端，最后兩個輸出像素值必須從鎖存器116與118讀出。對于水平的一維尺寸調整濾光器而言，每一行對應到一排的像素，而對于一垂直的一維的尺寸調整率光器，每一行對應到一直列的像素。所述的經過修剪與校正的輸出信號Oi-2借由如圖5所示的裝置排列以接下來所描述的方式可以獲得。
在每一操作的過程中，模塊A為下一個要處理的像素(像素i)接收強度Pi。從所接收的強度中，模塊A利用下列方程式為該要被處理的像素i決定經過修剪的強度Ci以及修剪誤差EiEi＝Pi-CiCi=MinifPi<MinMaxifPi>MaxPielse]]>其中，Min為最小可以描述的強度，Max為最大可以描述的強度。
而在目前像素i之前的像素i-1的修剪誤差Ei-1隨著目前的像素i的兩個像素之前的未經校正的修剪誤差Ui-2從鎖存器112通過而到演算單元B。所述的演算單元B計算必須在像素i-1的周圍計算的所有誤差Ti-1。該計算是根據下列的計算式Ti-1＝Ei-1+δ(Ui-2)其中δ傳統上是選擇成δ(x)＝x÷2，該值很容易執行而且可以與傳統的尺寸調整的核心產生良好的結果。
不同的數值或規格書的δ值也可能供來維持相同的符號并且降低程度。選擇不同的δ使得能夠在未經校正的誤差與傾向于產生一可視的誤差擴散的加工品之間取得一折衷的方式。一降低強度到一較低的程度的函數會降低該未經校正的誤差但也會傾向于出現可視的誤差擴散的加工品，假如它們在一特定的誤差圖樣中發生。
另外一種也是可行的但不實際的狀況是選擇 使得它能夠降低強度到超過一半的程度。在可以看見的范圍內無法區別的類似結果也許可以更有效地借由忽略Ui-1與Ui-2的計算以及使用Ti-1＝Ei-1的關系是的取代來得到。
模塊C校正所有針對像素i-1所盡可能累計的修剪誤差Ti-1。這樣的校正是借由設定鄰近的像素，特別是像素i與像素i-2的強度來執行。對于像素i，所述的修剪強度Ci是設定來創造出一部份校正、修剪的強度C’i。而對于像素i-2，在前面的計算步驟中所決定的部分校正、修剪的強度C’i-2是設定來獲得這個像素最后經過校正、修剪輸出的強度Oi-2。
所有所使用的設定是選擇來使得其相當于-Ti-1，而提供這樣的數值可以使得所造成的強度不會超過物理上可以被描述的強度范圍。假如全部的設定都相當于-Ti-1是可能的，則兩相鄰的像素的設定是選擇成使得它們都是僅可能的相等的。
如圖5所示的執行模塊C的兩個具體實施例將參照接下來的圖6與圖7加以詳細說明。假如該執行只存在于在模塊C的個別的演算操作的精確的型態的不同的差異性被忽略的話，則兩個基本的執行方式存在于這個模塊C。
參照圖6所詳細說明的一第一方法為最初計算可能被校正的所有設定，并且接著盡可能的在部分校正的強度Ci與Ci-2之間均勻的分布這所有的校正。
圖6表示一利用這個方法的模塊C的執行方式的區塊圖。
根據圖6所描述的具體實施例，模塊C包含一第一MaxC子模塊120與一第二MaxC子模塊122。借由模塊120與122，最大可能的正數與負數的校正都被計算。子模塊120決定該輸入值C’i-2的最大可能的正數的校正C+與最大可能的負數的校正C-，而該輸入值也許執行于沒有創造出在該可以顯示的范圍之外的強度。同樣的，模塊122創造Ci所對應的最大可能的正數的與負數的校正值。在子模塊120與122中，前面所述的計算是利用下列的計算是來執行C+＝MAX-x
C-＝MIN-x其中，x分別為輸入信號Ci與Ci-2。
經由子模塊120與122所決定的最大可能的校正C+借由加法器124所累加以獲得最大可能的正數的校正T+。同樣的，分別經由子模塊120與122所決定的最大的負數的校正值借由加法器126所累加以決定最大可能的負數的校正T-。
以此所計算的該最大可能的正數與負數的所有校正值T+與T-被輸入到一選擇模塊128以根據這些輸入信號Ti-1、T+與T-計算真正可能被執行的校正Δ。如果它的強度很小的話，選擇的結果可能是Ti-1，否則所選擇的結果可能是T+或T-，將視哪一個值與Ti-1的符號相同。選擇子模塊128依照下列的計算式以建立真正的校正。
Δ=Max(T+,Ti-1)ifTi-1<0Min(T-,Ti-1)ifTi-1>=0]]>選擇子模塊128所選擇的結果提供到除法子模塊130以建立所選擇的真正的校正Δ的一接近相等的部分而區分成根據下列的計算式的校正值ΔL與ΔR。
ΔL＝Δ/2ΔR＝(Δ+1)/2該區分成ΔL與ΔR的部分也可能以一與上述的計算式相反的方式來執行。
校正值ΔL經由減法器132從C’i-2中被減去，而且該結果提供到修剪模塊134以限制或修剪該差值形成的結果到一介于最小的可允許到最大的可允許的強度的范圍之內。
修剪子模塊134根據下列的計算式來操作[x]＝max(min(x，MAX)，MIN)E＝x-[x]其中，x表示由減法器132所提供的修剪子模塊134的輸入變量。[x]表示該數入變量的修剪范圍到可以被闡述的強度范圍，而E代表該修剪的輸入值與該非經過修剪的輸入值之間的差值。
相同于該校正值ΔL，該校正值ΔR也在減法器136中經由該值Ci所減去，而且該差值提供到修剪子模塊138，該子模塊與前面所述描述的修剪模塊一樣的操作方式來操作。
修剪子模塊134與138的值E表示Δ必須不均勻分布的程度以達到最大可羺的校正。因此在單元134與138的各該值E被加上其它模塊134與138的修剪的輸出值[x]以確保校正Δ的正確的分不可以達到。
一加法器140接收該修剪到可視化的強度程度的信號C’i-2而且在該值中加上經由子模塊138所提供的值E以獲得像素i-2最后經過校正、修剪的強度Oi-2。
另一個加法器142接收修剪到最大可闡述的強度范圍的信號Ci，而在該程度下經由修剪子單元134所創造的信號E被加入，因此可以得到像素i的部分校正、修剪的強度C’i。除此之外，在圖6所示的模塊C的具體實施例中，一減法器144被提供來接收該真正的校正Δ以及該輸入信號Ti-1并且互相減去它們，因此該像素i-1未經校正、修剪的扭曲Ui-1被產生，而該值需要用來進行像素i的校正。
在圖5所示的模塊C的一第二具體實施例將參照下列的圖7的圖標說明加以詳細解釋。在這個模塊C的替代的操作方法中，所有的所決定的校正誤差Ti-1將盡可能平均的分布，并且隨后運算的結果將經過修剪與校正以獲得一最大的可能的校正而不會創造出超出可以顯示的范圍之外的強度。在圖7所表示的模塊C的操作中，一除法器的子模塊146被提供來接收像素i-1的所有所計算的誤差Ti-1以根據下列的計算式創造出該校正值TLi-1與TRi-1。
TLi-1＝Ti-1/2TRi-1＝(Ti-1+1)/2這兩個部分在相反的順序下也可以有效。
該校正值TLi-1被加到部分的校正值C’i-2而該經由加法器148所輸出的數值將提供到一修剪子模塊150。該修剪子模塊150完全像前面參照圖6所示的子模塊一樣的操作而創造出一經過修剪的結果，特別是進一步校正的像素值Fi-2，以及該維持的未經校正誤差的Li-1。該數值C’i-2是像素i-2中間的校正值，該值為兩個操作步驟之前所計算。
該校正值TRi-1被加到部分校正值Ci而且該加法器152的輸出被提供一修剪子模塊154的輸入。所述的修剪子模塊154產生一修剪的結果，該結果代表像素i的部分校正的值P’I以及一維持未經校正的誤差值Ri-1。
在加法器156中，該維持的誤差Ri-1以及該校正的像素值Fi-2被加進來而且經由該加法器156所制造出的總和被提供到一更進一步的修剪子模塊158，該子模塊根據如參照圖6所述的計算方式所操作。模塊158制造一修剪的結果并且輸出像素i-2的最后的校正值Oi-2。除此之外，模塊158輸出TLi-1的未經校正的部分ULi-1。
在加法器160中，該維持的誤差Li-1以及該部分校正值P’I被加進來，而且該結果被提供到該修剪子模塊162，該子模塊產生一修剪的結果并且輸出像素i該經過校正的中間值C’i并且輸出TRi-1的未經校正的部分URi-1。
在所有的誤差Ti-1的未經校正的部分在加法器164中被加進來以得到該像素i-1未經校正的修剪扭曲，而該值是用來校正像素i。
在前面所述的本發明的較佳的具體實施例中，只有一輸出像素的個別的子像素受到仔細的考量。在一顯示器裝置上，由原來的影像數據中創造出一彩色影像來顯示的情況中，再一方面必須根據本發明的方法針對每一像素轉換與每一情況相關的子像素。除此之外，所有的輸出像素隨后根據本發明的說明而產生并且獲得經過尺寸調整的彩色影像。
雖然參照前面所描述的本發明的具體實施例是相關于包含RGB成分的彩色系統，但本發明很顯然的不局限于此應用，而是也可能可以執行于使用其它色彩參數的彩色成分的系統，例如CMY、HSV。
本發明借由一維的具體實施例中加以說明，為了處理一完整的影像，本發明也可以操作于二維的方式，或者是如同前面所述的，可以以一維的方式分別執行行與列的方式。
權利要求
1.一種用于將借由取樣具有以第一網格排列的像素(1001到1006)的一彩色影像所產生的輸入數據轉換成輸出數據以使具有以第二網格排列的像素(1021到1026)的彩色影像的重新產生的方法，其中輸入數據與輸出數據的每一像素包含多個子像素，而所述的像素的每一子像素與彩色影像的一色彩成分(R、G、B)有關，該方法包含(a)借由利用與該輸出數據的一子像素局部相關的一濾波函數(108a、108b、108c)來過濾該輸入數據中相對應的色彩成分的子像素，進以產生該輸出數據的一色彩成分(R、G、B)的一子像素。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述的濾波函數(108a、108b、108c)與待產生的子像素的一中央有關。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的濾波函數(108a、108b、108c)依輸入數據的子像素它們與待產生的子像素的局部位置的關系而加權該輸入數據的子像素。
4.如權利要求1到3任一項所述的方法，其特征在于包含(b)決定在所產生的子像素中的一扭曲；以及(c)借由對鄰近于具有所產生的子像素的像素的輸出數據的像素中的子像素執行一相反的扭曲以補償在步驟(b)所決定的扭曲。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于在步驟(b)，決定一相關于所產生的子像素的一強度(Pi)，決定受限在所產生的子像素的一最小或最大強度(MIN、MAX)的一強度(Ci)，以及重新產生扭曲的一誤差(Ei)是根據該所產生的子像素(Pi)的強度與該受限制的強度(Ci)的差值而決定。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于在一步驟(c1)中，該所產生的子像素的一全部的誤差(Ti-1)是根據在步驟I(b)所產生的誤差以及根據一前面所產生的子像素的一非經過校正的誤差(Ui-2)而決定，而且其中在一步驟(c2)中，所決定的全部誤差(Ti-1)借由設定前面所產生的子像素以及隨后所產生的子像素的強度而決定。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于在步驟(c2)，執行設定所述的強度使得全部的誤差(Ti-1)被校正，所述的強度不會短缺或超過該子像素的最大或最小的可允許強度。
8.如權利要求6或7所述的方法，其特征在于在步驟(c2)中，所述的最大可能的校正(T+、T-)先被計算，而且所計算的最大的校正(T+、T-)隨后大致上均勻地(ΔL、ΔR)分布于鄰近的像素的子像素。
9.如權利要求6或7所述的方法，其特征在于在步驟(c2)中，所述的全部的誤差(Ti-1)大致上均勻地(ΔL、ΔR)分布于鄰近的像素的子像素，而且其中這些子像素的強度隨后是被設定以用來校正所述的所分布全部的誤差。
10.如權利要求1到9之任一項所述的方法，其特征在于步驟(a)到步驟(c)是重復對輸出數據的一像素(1024)的所有的子像素進行。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于前述的處理步驟是重復地對輸出數據所有的像素(1021到1026)執行。
12.一種用于將借由取樣具有以第一網格排列的像素的彩色影像所產生的輸入數據轉換成輸出數據以使一具有以第二網格排列的像素的彩色影像重新產生的裝置，其特征在于輸入數據與輸出數據的每一像素包含多個子像素，而所述的像素的每一子像素與彩色影像的一色彩成分(R、G、B)有關，該裝置包含一處理單元(110a、110b、110c、112)，其接收所述的輸入數據并且利用一濾波函數/與該輸出數據的該子像素局部相關的濾波函數(108a、108b、108c)來過濾該輸入數據中相對應的色彩成分(R、G、B)的子像素，進以產生該輸出數據的一色彩成分的一子像素。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于該處理單元包含多個濾光裝置(110a、110b、110c)，每一濾光裝置與在彩色影像中的色彩成分(R、G、B)其中之一有關并且用來從該輸入數據中接收一對應的色彩成分的子像素，而裝置(122)是操作性地連接到多個濾光裝置(110a、110b、110c)的每一裝置上，以使一對應的濾波函數(110a、110b、110c)能與所述的多個濾光裝置的每一個相關。
14.如權利要求12或13所述的裝置，其特征在于該濾波函數(108a、108b、108c)與待產生的子像素的中央有關。
15.如權利要求12至14之任一項所述的裝置，其特征在于所述的濾波函數(108a、108b、108c)依輸入數據的子像素它們與待產生的子像素的局部位置的關系而加權該輸入數據的子像素。
16.如權利要求12至15之任一項所述的裝置，其特征在于包含裝置(A)，用以決定在所產生的子像素中的一扭曲；以及裝置(B、C)用以借由對鄰近于具有所產生的子像素的像素的輸出數據的像素中的子像素執行一相反的扭曲，補償扭曲。
17.如權利要求16所述的裝置，其特征在于所述的裝置(A)決定與待產生的子像素有關的一強度(Pi)，決定限制在待產生的子像素的一最小或最大的強度(MIN、MAX)的一強度(Ci)，以及根據該所產生的子像素(Pi)的強度與該受限制的強度(Ci)的差值決定重新產生扭曲的一誤差(Ei)。
18.如權利要求17所述的裝置，其特征在于所述的裝置(B、C)包含裝置(B)，其用以根據所產生的誤差(Ei-1)以及根據一前面所產生的子像素的一非經過補償的誤差(Ui-2)決定該所產生的子像素的一誤差(Ti-1)，而裝置(C)用以校正借由設定前面所產生的子像素與隨后所產生的子像素的強度校正所決定的全部誤差(Ti-1)。
19.如權利要求18所述的裝置，其特征在于所述的裝置(C)設定所述的強度以使得全部的誤差(Ti-1)大體上完全被補償，所述的強度不會短缺或超過該子像素的最大或最小的可允許強度。
20.如權利要求18或19所述的裝置，其特征在于所述的裝置(C)最初先計算最大可能的校正(T+、T-)，而且隨后將所計算得到的最大的校正(T+、T-)大致上均勻地(ΔL、ΔR)分布于鄰近的像素的子像素。
21.如權利要求18或19所述的裝置，其特征在于所述的裝置(C)將全部的誤差(Ti-1)均勻地(ΔL、ΔR)分布于鄰近的像素的子像素，而且隨后設定這些子像素的強度以校正所述的分布的全部誤差。
全文摘要
一種用于將借由取樣具有以第一網格排列的像素(100
文檔編號G09G3/36GK1679052SQ03820962
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月29日 優先權日2002年9月6日
發明者安德魯·史蒂文斯 申請人:荷商皇家菲利浦電子有限公司