圖像處理設備和圖像處理方法

專利名稱：圖像處理設備和圖像處理方法
技術領域：
本發明涉及一種用于幀速率轉換的圖像處理設備和圖像處理方法，尤其涉及一種 用于進行到更高幀速率的轉換，例如將60Hz圖像轉換成120Hz圖像，的轉換處理。
背景技術：
作為以電視接收器為代表的動畫顯示裝置，已知使用液晶裝置的顯示裝置(保持 型)和場發射型顯示裝置(脈沖型)。作為這些顯示裝置的驅動方法，已知如下方法基于頻率分量將幀圖像分配為兩 個子幀，以針對保持型顯示裝置采取運動模糊測量，或針對脈沖型顯示裝置采取閃爍測量。作為實現雙倍速度驅動保持型顯示裝置的方法的示例，已知專利文獻1 (日本特 開2006-184896號公報)中公開的技術。圖10示出了專利文獻1公開的電路設置的一部 分。LPF(低通濾波)處理器104基于輸入的幀圖像生成子幀圖像，該子幀圖像僅包括低頻 分量。差分檢測器105提取輸入的幀圖像和子幀圖像之間的差作為高頻分量，該子幀圖 像由LPF處理器104生成并且僅包括低頻分量。后續的加法器199將差分檢測器105提取 的高頻分量圖像與輸入的幀圖像相加，從而獲得強調高頻分量的子幀圖像。切換電路107以120Hz的周期切換僅包括低頻分量的子幀圖像和強調了高頻分量 的子幀圖像，并將選擇的圖像輸出到后續級。排除了高頻分量的子幀圖像與強調了高頻分 量的子幀圖像的交替顯示，等同于在以60Hz的時間周期查看時原始幀圖像的再現。然而，看起來像通過交替顯示兩個子幀圖像來合成兩個圖像一樣的幀圖像，通常 不與原始幀圖像相同。下面將參考圖IlA至IlF說明這一點。圖IlA示出了輸入的幀圖像的波形示例。圖IlB示出了作為由LPF處理器104處 理該輸入的幀圖像的結果的波形。圖IlC示出了當將具有圖IlA所示的波形的輸入的幀圖 像和具有圖IlB所示的波形的幀圖像輸入到差分檢測器105時，從差分檢測器105輸出的 幀圖像的波形。由于該幀圖像是高頻分量的圖像，因此其波形取正值和負值。圖IlD示出了 當將具有圖IlC所示的波形的幀圖像和具有圖IlA所示的波形的幀圖像輸入到加法器199 時，從加法器199輸出的幀圖像的波形。理論上，通過以120Hz的周期交替顯示圖IlB和IlC所示的波形，可見波形變得與 圖IlA所示的波形相同。然而，當圖IlA所示的波形中的低亮度(luminance)水平部分取等 于或接近于零的值時，圖IlD所示的波形取負值。由于不能顯示負值的圖像，因此如圖IlE 所示，實際上負值被顯示為零。然后，由于交替顯示具有圖IlB所示的波形的幀圖像和具有 圖IlE所示的波形的幀圖像，因此可見合成波形變為圖IlF所示的波形。當具有這種波形 的幀圖像例如是在黑背景上布置白字符的圖像時，該圖像被感知為這些字符的邊緣模糊的 圖像。以這種方式，基于輸入的幀圖像的波形，分布處理后的圖像不能被認為是與原始圖像 相同的圖像，而被感知為劣化圖像，從而產生問題。為了解決在劃分子幀圖像時生成的負值導致的該問題，在專利文獻2(日本專利申請第2008-119059號)中，如圖12所示，在LPF處理器104前面設置最小值濾波單元101， 以將最小值濾波處理應用到要由LPF處理器104處理的區域的內部。圖13A至13F示出了 由具有圖12所示的設置的設備在各個級獲得的幀圖像的波形。圖13A示出了輸入的幀圖像的波形。當最小值濾波單元101對該輸入的幀圖像應 用最小值濾波處理時，生成具有圖13B所示的波形的幀圖像。當LPF處理器104對具有圖 13B所示的波形的幀圖像應用低通濾波處理時，生成具有圖13C所示的波形的幀圖像。因為 通過最小值濾波處理，將邊緣導致的漸變區域向高信號值區域側移位半個區間長度，因此 具有該波形的幀圖像特征在于漸變(gradient)開始點與具有圖13A所示的波形的幀圖像 的邊緣匹配。差分檢測器105通過從具有圖13A所示的波形的幀圖像中減去具有圖13C所示的 波形的幀圖像，生成具有圖13D所示的波形的幀圖像。因為由于最小值濾波處理，具有圖 13C所示的波形的幀圖像在每個信號區域取低于具有圖13A所示的波形的幀圖像的值，因 此具有圖13D所示的波形的幀圖像總是取正值。加法器199通過將具有圖13D所示的波形的幀圖像加到具有圖13A所示的波形的 幀圖像，生成具有圖13E所示的波形的幀圖像。在顯示時，具有圖13E所示的波形的幀圖像和具有圖13C所示的波形的幀圖像作 為子幀圖像在時間上交替顯示。結果，具有圖13F所示的波形的幀圖像(可見幀圖像)可 以與具有圖13A所示的波形的幀圖像(輸入的幀圖像)匹配。以這種方式，最小值濾波處 理在子幀劃分時具有負值生成抑制功能，從而提高了圖像質量。然而，最小值濾波處理的該負值生成抑制功能遭受性能問題。也就是說，由于該功 能依賴于圖像上的圖片，并且最小值濾波處理選擇的像素值太低，因此邊緣區域中的像素 值的漸變區域被低通濾波處理不期望地延伸。下面將參考圖6A和6B解釋該問題。圖6A和6B是都示出作為線性信號波形的圖 像信息的圖，橫坐標繪制圖像坐標，縱坐標繪制像素值。圖6A示出了使用最小值濾波處理 時的圖像信息，圖6B示出了不使用最小值濾波處理時的圖像信息。圖6A和6B所示的圖像 信息都包括圖像坐標=10附近的邊緣。如圖6A和6B所示，對于僅包括低頻分量的信號(SL)，使用最小值濾波處理獲得 的像素值的漸變區域比不使用最小值濾波處理的情況下的像素值的漸變區域寬。當圖片 在時間上保持不變時，由于通過合成兩個子幀圖像獲得的可見幀圖像變為與原始幀圖像相 同，因此該現象在圖像質量方面沒帶來任何問題。然而，當圖片在時間上變化時，上述現象 在圖像質量方面帶來不利影響，并且觀察者作為與邊緣區域的運動相反的方向上的重影 (ghost)，感知到信號SL的像素值的漸變區域。然而，由于該不利影響是在子幀圖像劃分時 與負值生成問題的折衷(tradeoff)，因此允許進行負值生成抑制。問題是當使用最小值濾波處理進行子幀圖像劃分時，包括高頻分量的信號(SH) 的最小值取大于零的值。由于信號SL的像素值的更寬的漸變區域是與負值生成問題的折 衷，因此信號SH的最小值不需要大于零，并且如果可能，則最期望將信號SH的最小值設置 成零，以將信號SL的像素值的漸變區域最小化。然而，由于專利文獻2僅公開了選擇區間 中的像素的最小值的功能，因此專利文獻2公開的方法和設置難以實現這一點。

發明內容
考慮到上述問題做出了本發明，本發明提供一種技術，該技術通過將使用最小值 濾波處理將一個幀的圖像劃分成子幀圖像時的重影最小化，來消除圖像質量劣化。根據本發明第一方面，提供了一種圖像處理設備，其通過將輸入幀劃分成子幀并 輸出所述子幀來轉換幀速率，該圖像處理設備包括預處理單元，用于進行預處理，所述預 處理用輸入幀中的關注像素的周圍像素的最小像素值替換所述關注像素的像素值；合成單 元，包括合成生成單元，所述合成生成單元用于通過根據合成比率，對所述輸入幀和經受了 所述預處理的所述輸入幀進行合成處理，來生成合成圖像；低通濾波處理單元，用于通過對 所述合成圖像進行低通濾波處理，來生成第一子幀；生成單元，用于根據所述第一子幀和所 述輸入幀，生成第二子幀；以及切換單元，用于通過以預定定時切換所述第一子幀和所述第 二子幀，來輸出所述第一子幀和所述第二子幀。根據本發明第二方面，提供了一種用于圖像處理設備的圖像處理方法，該圖像處 理設備通過將輸入幀劃分成子幀并輸出所述子幀，來轉換幀速率，所述圖像處理方法包括 預處理步驟，用于進行預處理，所述預處理用輸入幀中的關注像素的周圍像素的最小像素 值替換所述關注像素的像素值；合成步驟，用于通過根據合成比率(a)，對所述輸入幀和經 受了所述預處理的所述輸入幀進行合成處理，來生成合成圖像；低通濾波處理步驟，用于通 過對所述合成圖像進行低通濾波處理，來生成第一子幀；生成步驟，用于根據所述第一子幀 和所述輸入幀生成第二子幀；以及切換步驟，用于通過以預定定時切換所述第一子幀和所 述第二子幀，來輸出所述第一子幀和所述第二子幀。從下面參考附圖對示例實施例的說明，本發明的其它特征將變得明顯。


圖1是示出根據第一實施例的圖像處理設備的功能設置的示例的框圖；圖2A至2F是示出根據第一實施例的圖像處理中的各個階段中獲得的幀圖像的波 形的圖；圖3是示出步驟S505中的處理的細節的流程圖；圖4是示出拉普拉斯(Laplacian)濾波器的配置的示例的圖；圖5是根據第一實施例的圖像處理設備進行的處理的流程圖；圖6A和6B是示出作為線性信號波形的圖像信息的圖；圖7是示出根據第二實施例的圖像處理設備的功能設置的示例的框圖；圖8A至8F是示出根據第二實施例的圖像處理中的各個階段中獲得的幀圖像的波 形的圖；圖9是根據第二實施例的圖像處理設備進行的處理的流程圖；圖10是示出專利文獻1中公開的電路設置的一部分的框圖；圖IlA至IlF是用于解釋通過交替顯示兩個子幀圖像，看起來像將該兩個子幀圖 像合成的幀圖像，沒有變為與原始幀圖像相同的情況的圖；圖12是示出添加了最小值濾波單元101時的設備設置的框圖；圖13A至13F是示出由具有圖12所示的設置的設備在各個階段獲得的幀圖像的 波形的圖14是示出根據第三實施例的圖像處理設備的功能設置的示例的框圖；以及圖15是示出根據第四實施例的圖像處理設備的功能設置的示例的框圖。
具體實施例方式下面將參考

本發明的實施例。注意，下面說明的實施例示出了實施本發 明時的示例，這些實施例是在權利要求的范圍內說明的設置的實際實施例。[第一實施例]本實施例將作為保持型顯示裝置來說明圖像處理設備。圖1是示出根據本實施例 的圖像處理設備的功能設置的示例的框圖。如圖1所示，根據本實施例的圖像處理設備包 括輸入端150、最小值濾波單元101、最小值強度控制器102、合成單元103、LPF處理器104、 幀存儲器106、差分檢測器105、加法器199和切換電路107。依次將構成動畫的各個幀的圖像(幀圖像)輸入到輸入端150。下面說明當將關 注幀圖像輸入到輸入端150時各個單元的操作。也就是說，針對各個幀圖像執行下面說明 的各個單元的操作。將通過輸入端150輸入的關注幀圖像輸入到差分檢測器105、加法器199、最小值 強度控制器102、最小值濾波單元101以及合成單元103。最小值濾波單元101通過對關注幀圖像應用最小值濾波處理，生成處理圖像，并 且將生成的處理圖像輸出到最小值強度控制器102和合成單元103。眾所周知，最小值濾波處理要對構成圖像的各個像素應用以下處理。也就是說，在 處理像素P時，參考總共九個像素的像素值，換句話說，圍繞該像素P的八個像素和像素P 的像素值，并且指定最小像素值。然后，由指定的最小像素值更新像素P的像素值。因此， 通過將該處理應用到構成圖像的各個像素，可將最小值濾波處理應用到該圖像，以生成處 理圖像。圖2A至2F是示出在根據本實施例的圖像處理中的各個階段中獲得的幀圖像的波 形的圖，橫坐標繪制圖像坐標，縱坐標繪制像素值。圖2A示出了關注幀圖像的波形，圖2B 示出了當將具有圖2A所示的波形的關注幀圖像輸入到最小值濾波單元101時，作為最小值 濾波單元101的處理結果的處理圖像的波形。通過最小值濾波處理，由于將高亮度和低亮 度像素值位于鄰近位置的邊緣區域中的像素值更新為低亮度像素值，因此邊緣向高亮度區 域移位塊的一半長度。合成單元103通過根據合成比率a，合成從輸入端150接收的關注幀圖像和從最小 值濾波單元101接收的處理圖像，來生成合成圖像。也就是說，假設M是處理圖像，A是關 注幀圖像，C是合成圖像，則合成單元103根據下式生成合成圖像C C = aXM+(l-a) XA該等式意為生成以構成處理圖像M的各個像素的像素值乘以a的積、與構成關注 幀圖像A的各個像素的像素值乘以(Ι-a)的積的和，作為各個像素值的圖像，來作為合成圖 像C。圖2C示出了合成圖像C的波形。最小值強度控制器102獲取從輸入端150接收的關注幀圖像A和從最小值濾波單 元101接收的處理圖像M，并且使用這些圖像執行用于計算合成比率a的處理。也就是說， 最小值強度控制器102在合成單元103中的合成處理之前確定合成比率a，并將確定的合成比率a輸出到合成單元103。因此，合成單元103使用從最小值強度控制器102輸入的合成 比率a，執行合成處理。稍后將說明最小值強度控制器102的細節。接著，LPF處理器104通過對合成單元103生成的合成圖像C應用二維低通濾波 處理，生成由低頻分量(僅包括低頻分量)構成的圖像(低頻分量圖像)。注意，低通濾波 函數不特別受限制，可使用高斯(Gaussian)函數或移動平均或加權移動平均濾波。圖2D示出了低頻分量圖像的波形。從LPF處理器104輸出的低頻分量圖像存儲 在幀存儲器106中，還輸出到差分檢測器105。差分檢測器105通過從輸入自輸入端150的關注幀圖像A中減去輸入自LPF處理 器104的低頻分量圖像，生成差分圖像。在圖2A至2F的示例中，從具有圖2A所示的波形 的關注幀圖像中減去具有圖2D所示的波形的低頻分量圖像而獲得的結果，是具有圖2E所 示的波形的差分圖像。差分檢測器105將計算的差分圖像輸出到后續的加法器199。加法器199通過合成從差分檢測器105接收的差分圖像和從輸入端150接收的關 注幀圖像A，生成由高頻分量構成的高頻分量圖像(強調其高頻分量)。在圖2A至2F的示 例中，通過合成具有圖2A所示的波形的關注幀圖像和具有圖2E所示的波形的差分圖像而 獲得的結果，是具有圖2F所示的波形的高頻分量圖像。然后，加法器199將高頻分量圖像 輸出到后續的切換電路107。切換電路107交替讀出從加法器199輸出的高頻分量圖像和存儲在幀存儲器106 中的低頻分量圖像，并顯示讀出的圖像。以這種方式，當各個幀圖像以例如60Hz輸入到輸 入端150時，切換電路107以120Hz顯示圖像(交替顯示高頻分量圖像和低頻分量圖像)。 注意，切換電路107讀出的圖像可用于除顯示之外的目的，并且可輸出到例如存儲器。然后，用戶可從視覺上感知切換電路107顯示的圖像，具有與以60Hz顯示的幀圖 像的波形(如圖2A所示)相同的波形。注意，當圖像的各個像素由多個顏色元素如R、G和B構成時，可針對各個顏色元素 進行上述處理。顏色元素不限于R、G和B，其還可以是Y、Cb和Cr。此外，上述處理可僅應 用于Y。此外，可根據R、G和B計算Y，可針對計算的Y進行上述處理，并且處理結果可應用 于R、G禾口 B。圖5是根據本實施例的圖像處理設備進行的處理的流程圖。在步驟S501，圖像處 理設備的控制器(未示出)初始化在下面描述的各個處理中使用的變量、參數等。例如，控 制器初始化在最小值濾波單元101中使用的最小值濾波器的尺寸和在LPF處理器104中使 用的低通濾波器的靜態屬性。控制器在步驟S502檢查是否結束該處理。可以使用用于結束該處理的各種條件。 然而，由于這些條件在本實施例中不重要，因此不給出其說明。作為該檢查的結果，如果要 結束處理，則控制器執行用于結束該處理的處理；否則，處理進行到步驟S503。在步驟S503中，輸入端150獲取關注幀圖像A，并將其輸出到差分檢測器105、加 法器199、最小值強度控制器102、最小值濾波單元101和合成單元103。在步驟S504，最小值濾波單元101通過對從輸入端150輸入的關注幀圖像A應用 最小值濾波處理，生成處理圖像M,并且將生成的處理圖像M輸出到最小值強度控制器102 和合成單元103。在步驟S505，最小值強度控制器102獲取從輸入端150接收的關注幀圖像A以及
10從最小值濾波單元101接收的處理圖像M，并使用這些圖像執行計算合成比率a的處理。下面，參考圖3所示的流程圖說明步驟S505中的處理的細節。圖3是示出步驟 S505中的處理的細節的流程圖。注意，當然，根據圖3所示的流程圖的處理的主體是最小值 強度控制器102。在步驟S301，最小值強度控制器102執行在下面的處理中使用的參數等的初始化 處理。例如，最小值強度控制器102在閾值thOl和th02中設置預定值，并將合成比率a初 始化成“1.0”。在步驟S302，最小值強度控制器102從輸入端150獲取關注幀圖像A。在步驟 S303，最小值強度控制器102從關注幀圖像A中，檢測在通過合成單元103合成處理圖像M 和關注幀圖像A而獲得的合成圖像C中最容易取負像素值的邊緣區域(陡峭邊緣區域)。根據關注幀圖像A中的內容，控制遭遇以下情況中的一個僅可指定一個陡峭邊 緣區域；指定多個陡峭邊緣區域；沒有指定陡峭邊緣區域。當通過以下兩個處理在關注幀 圖像中指定對比度(contrast)變化率等于或大于閾值的一個邊緣區域時，僅可指定一個 陡峭邊緣區域。(處理1)指定各個邊緣區域中的對比度變化率等于或大于從關注幀圖像A中檢測 的一個或更多個邊緣區域的閾值(閾值thOl)的邊緣區域。(處理2)指定各個邊緣區域中的最低對比度值等于或大于(處理1)指定的邊緣 區域的閾值(閾值th02)的邊緣區域。然后，將具有指定的邊緣區域的最小最低對比度值 的邊緣區域指定為陡峭邊緣區域。注意，可應用各種邊緣區域檢測技術。例如，可使用圖4示例的拉普拉斯濾波器實 現邊緣檢測。為了計算對比度變化率，可應用各種方法。例如，可使用利用拉普拉斯濾波器 的輸出結果的總和。當作為上述(處理1)和(處理2)的處理結果，指定了多個邊緣區域時，指定多個 陡峭邊緣區域。然而，由于即使當使用多個邊緣區域中的任何邊緣區域時，也應用相同的 后續處理，因此在這種情況下，可適當地選擇多個邊緣區域中的任何一個，作為陡峭邊緣區 域。當作為上述(處理1)和(處理2)的處理結果，沒有指定邊緣區域時，不指定陡峭 邊緣區域。在這種情況下，與設置為合成比率a的值無關，作為結果的圖像的圖像質量差異 非常小，并且其效果低。最小值強度控制器102在步驟S304檢查是否在步驟S303沒有指定陡峭邊緣，是 否確定合成比率a，以及合成比率a是否變為0.0( 士 ε <<0)。作為該檢查的結果，如果 滿足這些條件中的一個，則處理進行到步驟S390。另一方面，如果這些條件都不滿足，則處 理進行到步驟S306。在步驟S390，最小值強度控制器102將此時的合成比率a輸出到合成單元103。在 步驟S306，最小值強度控制器102以合成比率a，合成來自輸入端150的關注幀圖像A中的 陡峭邊緣區域中的圖像(第一圖像)和來自最小值濾波單元101的處理圖像M中對應于陡 峭邊緣區域的區域中的圖像(第二圖像)。除了在陡峭邊緣區域之間，而不是圖像之間進行 合成之外，該合成處理(第一單元)基本上與合成單元103執行的上述合成處理相同。與 整個圖像的合成處理相比，根據該處理，合成處理可加速。
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在步驟S307，最小值強度控制器102通過對由步驟S306中的合成處理生成的部分 合成圖像應用二維低通濾波處理，生成由低頻分量(僅包括低頻分量)構成的圖像(低頻 分量部分圖像)(第二單元)。在步驟S309，最小值強度控制器102通過從自輸入端150輸入的關注幀圖像A中 的陡峭邊緣區域中的圖像(第一圖像)中，減去步驟S307中生成的低頻分量部分圖像，生 成差分圖像。然后，最小值強度控制器102通過合成該差分圖像和從輸入端150接收的關 注幀圖像A中的陡峭邊緣區域中的圖像(第一圖像)，生成由高頻分量構成的高頻分量部分 圖像(強調其高頻分量)(第三單元)。在步驟S310，最小值強度控制器102參考構成在步驟S309中生成的高頻分量部分 圖像的各個像素值，檢查構成高頻分量部分圖像的所有像素值是否等于或大于零。也就是 說，最小值強度控制器102檢查是否發生下溢。作為檢查的結果，如果構成高頻分量部分圖 像的像素包括像素值小于零的像素，則處理進行到步驟S350。另一方面，如果構成高頻分量 部分圖像的所有像素的像素值都等于或大于零，則處理進行到步驟S311。在步驟S350，最小值強度控制器102通過將預定值b(0<b< 1)加到合成比率a 的值來更新合成比率a。然后，最小值強度控制器102將更新的合成比率a設定為最終結 果。另一方面，在步驟S311，最小值強度控制器102通過從合成比率a的值中減去預定值b 來更新合成比率a。然后，在步驟S311或S350中的處理之后，處理返回步驟S304。注意，用于計算(求得)合成比率a的處理是示例，可通過其他方法計算合成比率 a，只要可實現同樣的目的即可。也就是說，可使用其他方法計算合成比率a，只要可計算最 小合成比率a，使得構成對應于合成圖像中的陡峭邊緣區域的高頻分量圖像中的區域的所 有像素值變為等于或大于零即可。返回參考圖5，在步驟S506，合成單元103通過根據步驟S505中計算的合成比率 a，合成從輸入端150接收的關注幀圖像A和從最小值濾波單元101接收的處理圖像M，來生 成合成圖像C。在步驟S507，LPF處理器104通過對合成單元103生成的合成圖像C應用二維低 通濾波處理來生成由低頻分量(僅包括低頻分量)構成的圖像(低頻分量圖像)。將所生 成的低頻分量圖像存儲在幀存儲器106中，還將其輸出到差分檢測器105。在步驟S508，差分檢測器105通過從自輸入端150輸入的關注幀圖像A中減去從 LPF處理器104輸入的低頻分量圖像，生成差分圖像。差分檢測器105將計算的差分圖像輸 出到后續的加法器199。加法器199通過合成從差分檢測器105接收的差分圖像和從輸入 端150接收的關注幀圖像A，生成由高頻分量構成的高頻分量圖像(強調其高頻分量)。然 后，加法器199將高頻分量圖像輸出到后續的切換電路107。切換電路107在步驟S510檢查在當前顯示定時(timing)，要顯示高頻分量圖像 (第二子幀圖像)和低頻分量圖像(第一子幀圖像)中的哪個。如上所述，由于切換電路 107以例如120Hz交替顯示第一和第二子幀圖像，因此檢查在當前定時要顯示哪個子幀圖 像。如果要顯示第一子幀圖像，則處理進行到步驟S511 ；如果要顯示第二子幀圖像，則處理 進行到步驟S512。在步驟S511，切換電路107顯示作為第一子幀圖像的低頻分量圖像。在步驟S512， 切換電路107顯示作為第二子幀圖像的高頻分量圖像。
也就是說，代替關注幀圖像A，切換電路107依次輸出高頻分量圖像和低頻分量圖 像，從而實現了雙倍速度顯示。在保持型顯示裝置的情況下，在第一 1/120秒期間顯示第一 子幀圖像，并且在下一 1/120秒期間顯示第二子幀圖像。注意，通過改進液晶的應答屬性或控制背光的方法，可在短于1/120秒的時間內 顯示子幀圖像。然而，本實施例的典型特征，換句話說，以1/60秒的時間周期生成與輸入波 形明顯相同的波形保持不變。如上所述，根據本實施例，即使當使用最小值濾波器執行驅動分配處理(雙倍速 度顯示)時，也可通過最小化圖片移動時的重影來消除圖像質量劣化。[第二實施例]本實施例將說明作為脈沖型顯示裝置的圖像處理設備。圖7是示出根據本實施例 的圖像處理設備的功能設置的示例的框圖。注意，圖7中相同的附圖標記表示與圖1中相 同的部件。此外，在本實施例中沒有特別描述的點與第一實施例相同或相似。將通過輸入 端150輸入的關注幀圖像輸入到差分檢測器105、最小值強度控制器102、最小值濾波單元 101和合成單元103。最小值濾波單元101通過對關注幀圖像應用與第一實施例相同的最小值濾波處 理，生成處理圖像，并將生成的處理圖像輸出到最小值強度控制器102和合成單元103。圖8A至8F是示出在根據本實施例的圖像處理中的各個階段中獲得的幀圖像的波 形的圖，橫坐標繪制圖像坐標，縱坐標繪制像素值。圖8A示出了關注幀圖像的波形，圖8B 示出了當將具有圖8A所示的波形的關注幀圖像輸入到最小值濾波單元101時，作為最小值 濾波單元101的處理結果的處理圖像的波形。通過最小值濾波處理，由于將高亮度像素值 和低亮度像素值位于鄰近位置的邊緣區域中的像素值更新為低亮度像素值，因此邊緣向高 亮度區域移位塊的一半長度。合成單元103通過根據合成比率a，合成從輸入端150接收的關注幀圖像和從最小 值濾波單元101接收的處理圖像，生成合成圖像。該合成處理如第一實施例中所述。圖8C 示出了合成圖像的波形。最小值強度控制器102獲取從輸入端150接收的關注幀圖像和從最小值濾波單元 101接收的處理圖像，使用這些圖像執行計算合成比率a的處理。在本實施例中，最小值強 度控制器102的操作與第一實施例稍有不同。最小值強度控制器102執行在下面的處理中使用的參數等的初始化處理。例如， 最小值強度控制器102在閾值thOl和th02中設置預定值，并將合成比率a初始化成“ 1. 0”。最小值強度控制器102獲取來自輸入端150的關注幀圖像，并且如在第一實施例 中，從該關注幀圖像中獲取陡峭邊緣區域。然后，最小值強度控制器102檢查是否沒有指定陡峭邊緣，是否確定了合成比率 a，以及合成比率a是否變為0.0( 士 ε << 0)。如果滿足這些條件中的一個，則最小值強度 控制器102將此時的合成比率a輸出到合成單元103。另一方面，如果這些條件都不滿足， 則最小值強度控制器102以合成比率a，合成來自輸入端150的關注幀圖像中的陡峭邊緣區 域中的圖像和來自最小值濾波單元101的處理圖像中的對應于陡峭邊緣區域的區域中的 圖像。最小值強度控制器102通過對由該合成處理生成的部分合成圖像應用二維低通
13濾波處理，生成由低頻分量(僅包括低頻分量)構成的圖像(低頻分量部分圖像)。然后，最小值強度控制器102降低構成該低頻分量部分圖像的像素的亮度值(例 如將其降低50% )，以更新該低頻分量部分圖像。然后，最小值強度控制器102通過從自 輸入端150輸入的關注幀圖像中的陡峭邊緣區域中的圖像中，減去更新的低頻分量部分圖 像，生成差分圖像。然后，最小值強度控制器102參考構成該差分圖像的各個像素值，檢查構成差分 圖像的所有像素值是否等于或大于零。也就是說，最小值強度控制器102檢查是否發生下 溢。作為檢查的結果，如果構成差分圖像的像素包括像素值小于零的像素，則最小值強度控 制器102通過將預定值b(0<b< 1)加到合成比率a的值，來更新合成比率a。然后，最小 值強度控制器102將更新的合成比率a設定為最終結果。另一方面，如果構成差分圖像的 所有像素的像素值等于或大于零，則最小值強度控制器102通過從合成比率a的值中減去 預定值b，來更新合成比率a。然后，最小值強度控制器102重復使用更新的合成比率a生 成部分合成圖像的后續處理，除非合成比率a設定。由此，最小值強度控制器102設定合成 比率a。當然，同樣在本實施例中，計算合成比率a的處理是示例，可通過其他方法計算合 成比率a，只要可實現同樣的目的即可。然后，如在第一實施例中，最小值強度控制器102在合成單元103中設置以這種方 式設定的合成比率a。接著，LPF處理器104通過對合成單元103生成的合成圖像應用二維 低通濾波處理，生成由低頻分量(僅包括低頻分量)構成的圖像(低頻分量圖像)。注意， 低通濾波器的函數不受特別限制，可使用高斯函數或移動平均或加權移動平均濾波器。圖8D示出了低頻分量圖像的波形。將從LPF處理器104輸出的低頻分量圖像輸出 到增益校正單元706。增益校正單元706經由通過降低構成從LPF處理器104輸出的低頻 分量圖像的各個像素的亮度值(例如，降低50% )，對該低頻分量圖像應用增益校正處理， 來更新該低頻分量圖像。圖8E示出了通過將構成具有圖8D所示的波形的低頻分量圖像的 各個像素的像素值乘以0. 5而獲得的圖像的波形。注意，由增益校正單元706獲得的更新 的低頻分量圖像通常稱作第一子幀圖像。增益校正單元706將計算的第一子幀圖像輸出到 后續的切換電路107。另一方面，差分檢測器105通過從自輸入端150輸入的關注幀圖像中減去增益校 正單元706獲得的第一子幀圖像，計算差分圖像，作為第二子幀圖像。圖8F示出了通過從 具有圖8A所示的波形的關注幀圖像中減去具有圖8E所示的波形的更新的低頻分量圖像而 獲得的第二子幀圖像的波形。然后，差分檢測器105將計算的第二子幀圖像輸出到后續的 切換電路107。在以60Hz輸入的情況下，切換電路107例如以120Hz的周期，以期望的定時交替 顯示兩個子幀(第一和第二子幀圖像)。當高速交替顯示具有圖8F所示的波形的子幀圖像 和具有圖8E所示的波形的子幀圖像時，用戶可從視覺上感知其具有與以60Hz顯示的輸入 幀圖像(圖8A)相同的波形。以這種方式，盡管保持型和脈沖型具有子幀圖像的不同生成模式，但是其具有共 同的處理，即通過從輸入幀圖像中減去僅包括低頻分量的子幀圖像獲得的差分圖像不取負值。
圖9是示出根據本實施例的圖像處理設備執行的處理的流程圖。在步驟S901，圖 像處理設備的控制器(未示出)初始化在下面描述的各個處理中使用的變量、參數等。例 如，控制器初始化在最小值濾波單元101中使用的最小值濾波器的尺寸、在LPF處理器104 中使用的低通濾波器的靜態屬性以及在增益校正單元706中使用的增益校正量。控制器在步驟S902檢查是否結束該處理。可以使用結束該處理的各種條件。然 而，由于在本實施例中這些條件不重要，因此不給出其說明。作為該檢查的結果，如果要結 束處理，則控制器執行用于結束該處理的處理；否則，處理進行到步驟S903。在步驟S903，輸入端150獲取關注幀圖像，并將其輸出到差分檢測器105、最小值 強度控制器102、最小值濾波單元101和合成單元103。在步驟S904，最小值濾波單元101通過對從輸入端150輸入的關注幀圖像應用最 小值濾波處理，來生成處理圖像，并且將生成的處理圖像輸出到最小值強度控制器102和 合成單元103。在步驟S905，最小值強度控制器102獲取從輸入端150接收的關注幀圖像以及從 最小值濾波單元101接收的處理圖像，并且執行使用這些圖像計算合成比率a的處理。在步驟S906，合成單元103通過根據在步驟S905計算的合成比率a，合成從輸入 端150接收的關注幀圖像和從最小值濾波單元101接收的處理圖像，來生成合成圖像。在步驟S907，LPF處理器104通過對合成單元103生成的合成圖像應用二維低通 濾波處理，生成由低頻分量(僅包括低頻分量)構成的圖像(低頻分量圖像)。將生成的低 頻分量圖像輸出到增益校正單元706。在步驟S908，增益校正單元706通過降低構成從LPF處理器104輸出的低頻分量 圖像的各個像素的亮度值(例如降低50%)，對該低頻分量圖像應用增益校正處理。以這 種方式，增益校正單元706更新作為第一子幀圖像的該低頻分量圖像。在步驟S909，差分檢測器105通過從自輸入端150輸入的關注幀圖像中減去增益 校正單元706獲得的第一子幀圖像，計算差分圖像，作為第二子幀圖像。切換電路107在步驟S910檢查在當前顯示定時，要顯示高頻分量圖像(第二子幀 圖像)和低頻分量圖像(第一子幀圖像)中的哪個。如上所述，由于切換電路107以例如 120Hz交替顯示第一和第二子幀圖像，因此檢查在當前定時要顯示哪個子幀圖像。如果要顯 示第一子幀圖像，則處理進行到步驟S911 ；如果要顯示第二子幀圖像，則處理進行到步驟 S912。在步驟S911，切換電路107顯示作為第一子幀圖像的低頻分量圖像。在步驟S912， 切換電路107顯示作為第二子幀圖像的高頻分量圖像。本實施例的典型特征在于，將邊緣漸變區域和第一子幀圖像中的邊緣之間的增益 差最小化。在脈沖型顯示裝置的情況下，在第一 1/120秒的瞬間顯示第一子幀圖像，并且在 接著的1/120秒的瞬間顯示第二子幀圖像。1/60秒的時間平均處的可見波形與輸入幀圖像 的可見波形相同。[第三實施例]本實施例將說明作為保持型顯示裝置的圖像處理設備。注意，本實施例與第一實 施例相似，不再重復對與第一實施例相同的部分的說明。圖14是示出根據本實施例的圖像處理設備的功能設置的示例的框圖。注意，圖14中相同的附圖標記表示與圖1中相同的部件，不給出其說明。如在第一實施例中，合成單元103基于合成比率a，合成最小值濾波單元101生成 的處理圖像和關注幀圖像。在這種情況下，假定將合成比率a初始化為0.0。稍后可由最小 值強度控制器2202更新該合成比率a。假定將最小值強度控制器2202中使用的合成比率 a初始化為0.0。通過在將合成比率a初始化為0.0時，操作最小值濾波單元101、合成單元103、 LPF處理器104、差分檢測器105和加法器199，幀存儲器106存儲低頻分量圖像。此外，最 小值強度控制器2202從加法器199接收高頻分量圖像。在從加法器199接收到高頻分量圖像時，最小值強度控制器2202參考構成該高頻 分量圖像的各個像素值，檢查是否包括具有小于零的像素值的像素。如果不包括該像素，則 最小值強度控制器2202按原樣將從加法器199接收的高頻分量圖像輸出到后續的切換電 路107。另一方面，如果包括該像素，則最小值強度控制器2202通過將預定值b (0 < b < 1) 加到合成比率a的值，更新在自身中設置的合成比率a。然后，最小值強度控制器2202將更 新的合成比率a設定為最終結果，并在合成單元103中設置設定的合成比率a。然后，最小 值強度控制器2202控制合成單元103使用新設置的合成比率a再次執行合成處理。當然，LPF處理器104使用通過合成單元103再次執行的合成處理(使用最小值強 度控制器2202更新的合成比率a的合成處理)生成的合成圖像，生成新的低頻分量圖像。 加法器199使用新生成的低頻分量圖像和關注幀圖像，生成新的高頻分量圖像。最小值強 度控制器2202將新生成的高頻分量圖像輸出到后續的切換電路107。通過這種配置，當用戶查看從切換電路107輸出并顯示的圖像時，用戶可從視覺 上感知其具有與以60Hz顯示的輸入幀圖像的波形(圖13A)相同的波形。本實施例與第一實施例大的不同之處在于，第一實施例分析關注幀圖像以計算合 成比率a，而本實施例分析高頻分量圖像以計算合成比率a。換句話說，根據第一實施例的 圖像處理設備執行前饋控制，而根據本實施例的圖像處理設備執行反饋控制。此外，在本實 施例中，由于最小值強度控制器2202執行的處理比第一實施例更簡單，因此可進一步簡化 整個圖像處理設備的配置。[第四實施例]本實施例將說明作為脈沖型顯示裝置的圖像處理設備。注意，本實施例與第二實 施例相似，不再重復對與第二實施例中相同的部分的說明。圖15是示出根據本實施例的圖像處理設備的功能配置的示例的框圖。注意，圖15 中相同的附圖標記表示與圖1和圖7中相同的部件，不再給出其說明。如在第一實施例中，合成單元103基于合成比率a，合成最小值濾波單元101生成 的處理圖像和關注幀圖像。在這種情況下，假定將合成比率a初始化為0.0。稍后可由最小 值強度控制器2302更新該合成比率a。假定將最小值強度控制器2302中使用的合成比率 a初始化為0.0。通過在將合成比率a初始化為0.0時，操作最小值濾波單元101、合成單元103、 LPF處理器104、增益校正單元706以及差分檢測器105，增益校正單元706輸出低頻分量圖 像。此外，差分檢測器105將差分圖像輸入到最小值強度控制器2302。在從差分檢測器105接收到差分圖像時，最小值強度控制器2302參考構成該差分圖像的各個像素值，檢查是否包括具有小于零的像素值的像素。如果不包括該像素，則最 小值強度控制器2302按原樣將從差分檢測器105接收的差分圖像輸出到后續的切換電路 107。另一方面，如果包括該像素，則最小值強度控制器2302通過將預定值b(0<b< 1) 加到合成比率a的值，更新在自身中設置的合成比率a。然后，最小值強度控制器2302將更 新的合成比率a設定為最終結果，并且在合成單元103中設置設定的合成比率a。然后，最 小值強度控制器2302控制合成單元103，使用新設置的合成比率a再次執行合成處理。當然，LPF處理器104使用通過合成單元103再次執行的合成處理(使用最小值強 度控制器2302更新的合成比率a的合成處理)生成的合成圖像，生成新的低頻分量圖像。 差分檢測器105使用新生成的低頻分量圖像和關注幀圖像，生成新的差分圖像。最小值強 度控制器2302將新生成的差分圖像輸出到后續的切換電路107。通過這種配置，當用戶查看從切換電路107輸出并顯示的圖像時，用戶可從視覺 上感知其具有與以60Hz顯示的輸入幀圖像的波形(圖13A)相同的波形。本實施例與第二實施例大的不同之處在于，第二實施例分析關注幀圖像以計算合 成比率a，而本實施例分析差分圖像以計算合成比率a。換句話說，根據第二實施例的圖像 處理設備執行前饋控制，而根據本實施例的圖像處理設備執行反饋控制。此外，在本實施例 中，由于最小值強度控制器2302執行的處理比第二實施例更簡單，因此可進一步簡化整個 圖像處理設備的配置。本發明的實施例可提供一種用于處理構成動畫的各個幀的圖像的圖像處理設備， 其特征在于包括合成單元，用于通過合成關注幀圖像和通過對關注幀圖像應用最小值濾 波處理而獲得的處理圖像，生成合成圖像；用于通過對合成圖像應用低通濾波處理，生成由 低頻分量構成的低頻分量圖像的單元；用于通過生成關注幀圖像和低頻分量圖像之間的 差分圖像，并將生成的差分圖像加到關注幀圖像上，來生成由高頻分量構成的高頻分量圖 像的單元；以及輸出單元，用于輸出高頻分量圖像和低頻分量圖像，來代替關注幀圖像，所 述合成單元包括用于從關注幀圖像中指定對比度變化率不小于閾值的一個邊緣區域的單 元；第一單元，用于通過將指定的邊緣區域中的圖像定義為第一圖像，并將處理圖像中的對 應于邊緣區域的區域中的圖像限定為第二圖像，并且以合成比率a合成第一圖像和第二圖 像，來生成部分合成圖像；第二單元，用于通過對部分合成圖像應用低通濾波處理，生成由 低頻分量構成的低頻分量部分圖像；第三單元，用于通過生成第一圖像和低頻分量部分圖 像之間的差分圖像，并將生成的差分圖像加到第一圖像，來生成由高頻分量構成的高頻分 量部分圖像；以及計算單元，用于計算最小合成比率a，使得構成高頻分量部分圖像的所有 像素值都不小于零，其中，所述合成單元通過以所述計算單元計算的合成比率a合成處理 圖像和關注幀圖像，來生成合成圖像。優選地，輸出單元通過依次輸出高頻分量圖像和低頻分量圖像，代替關注幀圖像， 來實現雙倍速度顯示。優選地，當構成所述第一單元、所述第二單元和所述第三單元計算的高頻分量部 分圖像的所有像素的像素值都不小于零時，所述計算單元通過從合成比率a的值中減去預 定值來更新合成比率a，并進行控制以使用更新的合成比率a再次執行所述第一單元、所述 第二單元和所述第三單元，而當構成所述第一單元、所述第二單元和所述第三單元計算的 高頻分量部分圖像的像素包括具有小于零的像素值的像素時，所述計算單元通過將預定值
17加到合成比率a的值來更新合成比率a，并將更新的合成比率a設置為最小合成比率a。本發明的實施例可提供一種用于處理構成動畫的各個幀的圖像的圖像處理設備， 其特征在于包括合成單元，用于通過合成關注幀圖像和通過對關注幀圖像應用最小值濾 波處理而獲得的處理圖像，來生成合成圖像；第一單元，用于通過對合成圖像應用低通濾波 處理，來生成由低頻分量構成的低頻分量圖像；第二單元，用于通過生成關注幀圖像和低頻 分量圖像之間的差分圖像，并且將生成的差分圖像加到關注幀圖像，來生成由高頻分量構 成的高頻分量圖像；用于計算最小合成比率a，使得構成高頻分量圖像的所有像素值都不 小于零的單元；控制單元，用于控制所述合成單元，使用合成比率a再次執行合成處理；以 及輸出單元，用于輸出由所述第一單元使用所述控制單元控制的所述合成單元生成的合成 圖像而生成的低頻分量圖像，以及由所述第二單元使用低頻分量圖像和關注幀圖像而生成 的高頻分量圖像，來代替關注幀圖像。在該實施例中，當構成所述第二單元生成的高頻分量圖像的所有像素的像素值都 不小于零時，所述控制單元控制所述合成單元跳過合成處理，并且所述輸出單元輸出所述 第一單元生成的低頻分量圖像和所述第二單元生成的高頻分量圖像，來代替關注幀圖像。優選地，該實施例中的設備是保持型顯示裝置。本發明的另一實施例可提供一種用于處理構成動畫的各個幀的圖像的圖像處理 設備，其特征在于包括合成單元，用于通過合成關注幀圖像和通過對關注幀圖像應用最小 值濾波處理而獲得的處理圖像，來生成合成圖像；用于通過對合成圖像應用低通濾波處理 來生成由低頻分量構成的低頻分量圖像的單元；更新單元，用于通過對低頻分量圖像應用 增益校正處理，來更新低頻分量圖像；用于生成所述更新單元更新的低頻分量圖像和關注 幀圖像之間的差分圖像的單元；以及輸出單元，用于輸出差分圖像和低頻分量圖像，來代替 關注幀圖像，所述合成單元包括用于從關注幀圖像中指定對比度變化率不小于閾值的一 個邊緣區域的單元；第一單元，用于通過將指定的邊緣區域中的圖像定義為第一圖像，并將 處理圖像中的對應于邊緣區域的區域中的圖像定義為第二圖像，并且以合成比率a合成第 一圖像和第二圖像，來生成部分合成圖像；第二單元，用于通過對部分合成圖像應用低通濾 波處理，來生成由低頻分量構成的低頻分量部分圖像；第三單元，用于通過對低頻分量部分 圖像應用增益校正處理，來更新低頻分量部分圖像，并生成更新的低頻分量部分圖像和第 一圖像之間的差分圖像；以及計算單元，用于計算最小合成比率a，使得構成所述第三單元 生成的差分圖像的所有像素值都不小于零，其中，所述合成單元通過以所述計算單元計算 的合成比率a合成處理圖像和關注幀圖像，來生成合成圖像。在該實施例中，當構成所述第一單元、所述第二單元和所述第三單元計算的差分 圖像的所有像素的像素值都不小于零時，所述計算單元通過從合成比率a的值中減去預定 值來更新合成比率a，并進行控制以使用更新的合成比率a再次執行所述第一單元、所述第 二單元和所述第三單元，而當構成所述第一單元、所述第二單元和所述第三單元計算的差 分圖像的像素包括具有小于零的像素值的像素時，所述計算單元通過將預定值加到合成比 率a的值來更新合成比率a，并將更新的合成比率a設置為最小合成比率a。本發明的另一實施例可提供一種用于處理構成動畫的各個幀的圖像的圖像處理 設備，其特征在于包括合成單元，用于通過合成關注幀圖像和通過對關注幀圖像應用最小 值濾波處理而獲得的處理圖像，來生成合成圖像；第一單元，用于通過對合成圖像應用低通
18濾波處理，來生成由低頻分量構成的低頻分量圖像；更新單元，用于通過對低頻分量圖像應 用增益校正處理，來更新低頻分量圖像；第二單元，用于生成所述更新單元更新的低頻分量 圖像和關注幀圖像之間的差分圖像；計算單元，用于計算最小合成比率a，使得構成差分圖 像的所有像素值都不小于零；控制單元，用于控制所述合成單元，使用合成比率a再次執行 合成處理；以及輸出單元，用于輸出由所述第一單元和所述更新單元使用所述控制單元控 制的所述合成單元生成的合成圖像而生成的低頻分量圖像，以及由所述第二單元使用低頻 分量圖像和關注幀圖像而生成的差分圖像，來代替關注幀圖像。優選地，在該實施例中，所述設備是脈沖型顯示裝置。本發明的另一實施例可提供一種由用于處理構成動畫的各個幀的圖像的圖像處 理設備執行的圖像處理方法，該方法的特征在于包括合成步驟，通過合成關注幀圖像和通 過對關注幀圖像應用最小值濾波處理而獲得的處理圖像，來生成合成圖像；通過對合成圖 像應用低通濾波處理，來生成由低頻分量構成的低頻分量圖像的步驟；通過生成關注幀圖 像和低頻分量圖像之間的差分圖像，并將生成的差分圖像加到關注幀圖像上，來生成由高 頻分量構成的高頻分量圖像的步驟；以及輸出步驟，輸出高頻分量圖像和低頻分量圖像，來 代替關注幀圖像，所述合成步驟包括從關注幀圖像中指定對比度變化率不小于閾值的一 個邊緣區域的步驟；第一步驟，通過將指定的邊緣區域中的圖像定義為第一圖像，并將處理 圖像中的對應于邊緣區域的區域中的圖像定義為第二圖像，并且以合成比率a合成第一圖 像和第二圖像，來生成部分合成圖像；第二步驟，通過對部分合成圖像應用低通濾波處理， 來生成由低頻分量構成的低頻分量部分圖像；第三步驟，通過生成第一圖像和低頻分量部 分圖像之間的差分圖像，并將生成的差分圖像加到第一圖像，來生成由高頻分量構成的高 頻分量部分圖像；以及計算步驟，計算最小合成比率a，使得構成高頻分量部分圖像的所有 像素值都不小于零，其中，在合成步驟中，通過以計算步驟計算的合成比率a合成處理圖像 和關注幀圖像，來生成合成圖像。本發明的又一實施例可提供一種由用于處理構成動畫的各個幀的圖像的圖像處 理設備執行的圖像處理方法，該方法的特征在于包括合成步驟，通過合成關注幀圖像和通 過對關注幀圖像應用最小值濾波處理而獲得的處理圖像，來生成合成圖像；第一步驟，通過 對合成圖像應用低通濾波處理，來生成由低頻分量構成的低頻分量圖像；第二步驟，通過生 成關注幀圖像和低頻分量圖像之間的差分圖像，并將生成的差分圖像加到關注幀圖像，來 生成由高頻分量構成的高頻分量圖像；計算最小合成比率a，使得構成高頻分量圖像的所 有像素值都不小于零的步驟；控制步驟，使用合成比率a再次執行合成處理；以及輸出步 驟，輸出在第一步驟中使用控制步驟控制的合成步驟中生成的合成圖像而生成的低頻分量 圖像，以及在第二步驟中使用低頻分量圖像和關注幀圖像而生成的高頻分量圖像，來代替 關注幀圖像。本發明的另一實施例可提供一種由用于處理構成動畫的各個幀的圖像的圖像處 理設備執行的圖像處理方法，該方法的特征在于包括合成步驟，通過合成關注幀圖像和通 過對關注幀圖像應用最小值濾波處理而獲得的處理圖像，來生成合成圖像；通過對合成圖 像應用低通濾波處理，來生成由低頻分量構成的低頻分量圖像的步驟；更新步驟，通過對低 頻分量圖像應用增益校正處理，來更新低頻分量圖像；生成在更新步驟中更新的低頻分量 圖像和關注幀圖像之間的差分圖像的步驟；以及輸出步驟，輸出差分圖像和低頻分量圖像，來代替關注幀圖像，合成步驟包括從關注幀圖像中指定對比度變化率不小于閾值的一個 邊緣區域的步驟；第一步驟，通過將指定的邊緣區域中的圖像定義為第一圖像，并將處理圖 像中的對應于邊緣區域的區域中的圖像定義為第二圖像，并且以合成比率a合成第一圖像 和第二圖像，來生成部分合成圖像；第二步驟，通過對部分合成圖像應用低通濾波處理，來 生成由低頻分量構成的低頻分量部分圖像；第三步驟，通過對低頻分量部分圖像應用增益 校正處理，來更新低頻分量部分圖像，并生成更新的低頻分量部分圖像和第一圖像之間的 差分圖像；以及計算步驟，計算最小合成比率a，使得構成在第三步驟中計算的差分圖像的 所有像素值都不小于零，其中，在合成步驟中，通過以計算步驟中計算的合成比率a合成處 理圖像和關注幀圖像，來生成合成圖像。本發明的又一實施例可提供一種由用于處理構成動畫的各個幀的圖像的圖像處 理設備執行的圖像處理方法，該方法的特征在于包括合成步驟，通過合成關注幀圖像和通 過對關注幀圖像應用最小值濾波處理而獲得的處理圖像，來生成合成圖像；第一步驟，通過 對合成圖像應用低通濾波處理，來生成由低頻分量構成的低頻分量圖像；更新步驟，通過對 低頻分量圖像應用增益校正處理，來更新低頻分量圖像；第二步驟，生成在更新步驟中更新 的低頻分量圖像和關注幀圖像之間的差分圖像；計算步驟，計算最小合成比率a，使得構成 差分圖像的所有像素值都不小于零；控制步驟，使用合成比率a再次執行合成步驟；以及輸 出步驟，輸出在第一步驟和更新步驟中使用控制步驟控制的合成步驟中生成的合成圖像而 生成的低頻分量圖像，以及在第二步驟中使用低頻分量圖像和關注幀圖像而生成的差分圖 像，來代替關注幀圖像。本發明的又一實施例可提供一種用于圖像處理設備的圖像處理方法，該圖像處理 設備通過將輸入幀劃分成子幀并輸出子幀來轉換幀速率，該圖像處理方法包括預處理步 驟(S504)，用于進行預處理，預處理用輸入幀中的關注像素的周圍像素的最小像素值替換 關注像素的像素值；合成步驟(S505，S506,圖3)，用于通過根據合成比率(a)，對輸入幀和 經受了預處理的輸入幀進行合成處理，來生成合成圖像；低通濾波處理步驟(S507)，用于 通過對合成圖像進行低通濾波處理，來生成第一子幀；生成步驟(S508，S509)，用于根據第 一子幀和輸入幀生成第二子幀；以及切換步驟(S510)，用于通過以預定定時切換第一子幀 和第二子幀，來輸出第一子幀和第二子幀。優選地，在該實施例中，在生成步驟中，通過將第一子幀和輸入幀之間的差加到輸 入幀，來生成第二子幀。優選地，在該實施例中，在低通濾波處理步驟中，通過對作為低通濾波處理的結果 的幀應用增益校正(706)，來生成第一子幀，并且在生成步驟中，通過從輸入幀中減去第一 子幀，來生成第二子幀。優選地，該方法還包括計算步驟，用于計算最小合成比率(a)，使得第二子幀的 像素值不小于零。優選地，該方法還包括計算步驟，用于基于輸入幀和經受了預處理的輸入幀，計 算最小合成比率(a)；并且其中，在合成步驟中，根據計算的最小合成比率(a)生成合成圖像。優選地，該方法還包括計算步驟，用于基于來自生成步驟的輸出，確定第二子幀 是否包括具有小于零的像素值的像素；其中，在計算步驟中，如果在第二子幀中包括該像
20素，則通過將預定值(b)加到合成比率(a)的值來更新合成比率(a)，并且其中，合成步驟、 低通濾波處理步驟和生成步驟根據更新的合成比率(a+b)，重復其各自的處理，以將更新的 第二子幀輸出到切換步驟。優選地，在該方法中，在計算步驟中，如果確定在第二子幀中不包括該像素，則將 第二子幀輸出到切換步驟。參照示例性實施例說明了本發明，應當理解，本發明不限于所公開的示例性實施 例。所附權利要求的范圍應符合最寬的解釋，以覆蓋所有這種變型、等同結構和功能。
權利要求
一種圖像處理設備，其通過將輸入幀劃分成子幀并輸出所述子幀來轉換幀速率，該圖像處理設備包括預處理單元，用于進行預處理，所述預處理用輸入幀中的關注像素的周圍像素的最小像素值替換所述關注像素的像素值；合成單元，包括合成生成單元，所述合成生成單元用于通過根據合成比率(a)，對所述輸入幀和經受了所述預處理的所述輸入幀進行合成處理，來生成合成圖像；低通濾波處理單元，用于通過對所述合成圖像進行低通濾波處理，來生成第一子幀；生成單元，用于根據所述第一子幀和所述輸入幀，生成第二子幀；以及切換單元，用于通過以預定定時切換所述第一子幀和所述第二子幀，來輸出所述第一子幀和所述第二子幀。
2.根據權利要求1所述的圖像處理設備，其中，所述生成單元通過將所述第一子幀和 所述輸入幀之間的差加到所述輸入幀，來生成所述第二子幀。
3.根據權利要求1所述的圖像處理設備，其中，所述低通濾波處理單元通過對從所述 低通濾波處理得到的幀應用增益校正，來生成所述第一子幀，并且其中，所述生成單元通過 從所述輸入幀中減去所述第一子幀，來生成所述第二子幀。
4.根據權利要求1所述的圖像處理設備，其中，所述合成單元還包括計算單元，所述計 算單元被配置成計算最小合成比率(a)，使得所述第二子幀的像素值不小于零。
5.根據權利要求1所述的圖像處理設備，所述圖像處理設備還包括計算單元，所述計 算單元被配置成基于所述輸入幀和經受了所述預處理的所述輸入幀，計算最小合成比率 (a)；并且其中，所述合成生成單元根據所計算的最小合成比率(a)，生成所述合成圖像。
6.根據權利要求1所述的圖像處理設備，所述圖像處理設備還包括計算單元，所述計 算單元被配置成基于來自所述生成單元的輸出，確定所述第二子幀是否包括像素值小于零 的像素；其中，如果在所述第二子幀中包括所述像素，則所述計算單元通過將預定值(b)加到 所述合成比率(a)的值，來更新所述合成比率(a)，并且其中，所述合成生成單元、所述低通 濾波處理單元和所述生成單元根據所更新的合成比率(a+b)，重復其各自的處理，以將更新 的第二子幀輸出到所述切換單元。
7.根據權利要求6所述的圖像處理設備，其中，如果確定在所述第二子幀中不包括所 述像素，則所述計算單元將所述第二子幀輸出到所述切換單元。
8.根據權利要求4所述的圖像處理設備， 其中，所述計算單元包括用于從所述輸入幀中指定對比度變化率不小于閾值的邊緣區域的單元； 第一單元，用于通過將所指定的邊緣區域中的圖像定義為第一圖像，并將經受了所述 預處理的所述輸入幀中的對應于所述邊緣區域的區域中的圖像定義為第二圖像，并且以所 述合成比率(a)合成所述第一圖像和所述第二圖像，來生成部分合成圖像；第二單元，用于通過對所述部分合成圖像應用低通濾波處理，生成由低頻分量構成的 低頻分量部分圖像；第三單元，用于通過生成所述第一圖像和所述低頻分量部分圖像之間的差分圖像，并將所生成的差分圖像加到所述第一圖像，來生成由高頻分量構成的高頻分量部分圖像；其中，所述計算單元計算所述最小合成比率(a)，使得構成所述高頻分量部分圖像的像 素的所有像素值都不小于零，其中，所述合成生成單元通過以所述計算單元計算的所述合成比率(a)，合成經受了所 述預處理的所述輸入幀和所述輸入幀，來生成所述合成圖像。
9.根據權利要求8所述的圖像處理設備，其中，當構成所述第一單元、所述第二單元和 所述第三單元計算的所述高頻分量部分圖像的所述像素的所述像素值不小于零時，所述計 算單元通過從所述合成比率(a)的值中減去預定值(b)，來更新所述合成比率(a)，并且使 所述第一單元、所述第二單元和所述第三單元使用所更新的合成比率(a_b)，再次執行其各 自的功能，并且當構成所述第一單元、所述第二單元和所述第三單元計算的所述高頻分量部分圖像 的像素包括像素值小于零的像素時，所述計算單元還通過將相同預定值(b)或另一預定值 (b)加到所述合成比率(a)的值，來更新所述合成比率(a)，并且將所更新的合成比率(a+b) 設置為所述最小合成比率(a)。
10.根據權利要求3所述的圖像處理設備，所述圖像處理設備還包括計算單元，所述計算單元被配置成基于來自所述生成單元的 輸出，確定所述第二子幀是否包括像素值小于零的像素；其中，如果在所述第二子幀中包括所述像素，則所述計算單元通過將預定值(b)加到 所述合成比率(a)的值，來更新所述合成比率(a)，并且其中，所述合成生成單元、所述低通 濾波處理單元和所述生成單元根據所更新的合成比率(a+b)，重復其各自的處理，以將更新 的第二子幀輸出到所述切換單元，并且 其中，所述計算單元包括用于從所述輸入幀中指定對比度變化率不小于閾值的一個邊緣區域的單元； 第一單元，用于通過將所指定的邊緣區域中的圖像定義為第一圖像，并將經受了所述 預處理的所述輸入幀中的對應于所述邊緣區域的區域中的圖像定義為第二圖像，并且以所 述合成比率(a)合成所述第一圖像和所述第二圖像，來生成部分合成圖像；第二單元，用于通過對所述部分合成圖像應用低通濾波處理，生成由低頻分量構成的 低頻分量部分圖像；第三單元，用于通過對所述低頻分量部分圖像應用增益校正處理，來更新所述低頻分 量部分圖像，并且生成所更新的低頻分量部分圖像和所述第一圖像之間的差分圖像；其中，所述計算單元計算最小合成比率(a)，使得構成所述第三單元生成的所述差分圖 像的像素的所有像素值都不小于零，并且其中，所述合成生成單元通過以所述計算單元計算的合成比率(a)，合成經受了所述預 處理的所述輸入幀和所述輸入幀，來生成所述合成圖像。
11.根據權利要求10所述的圖像處理設備，其中，當構成所述第一單元、所述第二單元 和所述第三單元計算的所述差分圖像的所有像素的像素值都不小于零時，所述計算單元通 過從所述合成比率(a)的值中減去預定值，來更新所述合成比率(a)，并且所述計算單元還 使所述第一單元、所述第二單元和所述第三單元使用所更新的合成比率(a)，再次執行其各 自的處理，并且其中，當構成所述第一單元、所述第二單元和所述第三單元計算的所述差分圖像的像 素包括像素值小于零的像素時，所述計算單元通過將相同預定值或另一預定值加到所述合 成比率(a)的值，來更新所述合成比率(a)，并且將所更新的合成比率(a)設置為所述最小 合成比率(a)。
12.一種用于圖像處理設備的圖像處理方法，該圖像處理設備通過將輸入幀劃分成子 幀并輸出所述子幀，來轉換幀速率，所述圖像處理方法包括預處理步驟，用于進行預處理，所述預處理用輸入幀中的關注像素的周圍像素的最小 像素值替換所述關注像素的像素值；合成步驟，用于通過根據合成比率(a)，對所述輸入幀和經受了所述預處理的所述輸入 幀進行合成處理，來生成合成圖像；低通濾波處理步驟，用于通過對所述合成圖像進行低通濾波處理，來生成第一子幀； 生成步驟，用于根據所述第一子幀和所述輸入幀生成第二子幀；以及 切換步驟，用于通過以預定定時切換所述第一子幀和所述第二子幀，來輸出所述第一 子幀和所述第二子幀。
13.根據權利要求12所述的圖像處理方法，其中，在所述生成步驟中，通過將所述第一子幀和所述輸入幀之間的差加到所述輸入 幀，來生成所述第二子幀； 其中，所述合成步驟包括從所述輸入幀中指定對比度變化率不小于閾值的一個邊緣區域的步驟； 第一步驟，通過將所指定的邊緣區域中的圖像定義為第一圖像，并將經受了所述預處 理的所述輸入幀中的對應于所述邊緣區域的區域中的圖像定義為第二圖像，并且以所述合 成比率(a)合成所述第一圖像和所述第二圖像，來生成部分合成圖像；第二步驟，通過對所述部分合成圖像應用低通濾波處理，生成由低頻分量構成的低頻 分量部分圖像；第三步驟，通過生成所述第一圖像和所述低頻分量部分圖像之間的差分圖像，并將所 生成的差分圖像加到所述第一圖像，來生成由高頻分量構成的高頻分量部分圖像；計算步驟，計算最小合成比率(a)，使得構成所述高頻分量部分圖像的所有像素值都不 小于零，并且其中，在所述合成步驟中，通過以在所述計算步驟中計算的合成比率(a)，合成經受了 所述預處理的所述輸入幀和所述輸入幀，來生成所述合成圖像。
14.根據權利要求12所述的圖像處理方法，所述圖像處理方法還包括計算最小合成 比率(a)，使得構成所述高頻分量部分圖像的像素的所有像素值都不小于零的步驟；控制步驟，用于使所述合成步驟、所述低通濾波處理步驟和所述生成步驟使用所計算 的合成比率(a)，重復其各自的處理步驟，以輸出更新的第二子幀。
15.根據權利要求12所述的圖像處理方法，所述圖像處理方法還包括更新步驟，通過對作為所述低通濾波處理的結果的幀應用增益校正處理，來更新所述 第一子幀；其中，在所述生成步驟中，生成在所述更新步驟中更新的所述第一子幀和所述輸入幀 之間的差分圖像；4所述合成步驟包括從所述輸入幀中指定對比度變化率不小于閾值的一個邊緣區域的步驟； 第一步驟，通過將所指定的邊緣區域中的圖像定義為第一圖像，并將經受了所述預處 理的所述輸入幀中的對應于所述邊緣區域的區域中的圖像定義為第二圖像，并且以所述合 成比率(a)合成所述第一圖像和所述第二圖像，來生成部分合成圖像；第二步驟，通過對所述部分合成圖像應用低通濾波處理，生成由低頻分量構成的低頻 分量部分圖像；第三步驟，通過對所述低頻分量部分圖像應用增益校正處理，來更新所述低頻分量部 分圖像，并生成所更新的低頻分量部分圖像和所述第一圖像之間的差分圖像；以及計算步驟，計算最小合成比率(a)，使得構成在所述第三步驟中計算的所述差分圖像的 所有像素值都不小于零，其中，在所述合成步驟中，通過以在所述計算步驟中計算的合成比率(a)，合成經受了 所述預處理的所述輸入幀和所述輸入幀，來生成所述合成圖像。
16.根據權利要求12所述的圖像處理方法，所述圖像處理方法還包括 更新步驟，通過對作為所述低通濾波處理的結果的幀應用增益校正處理，來更新所述 第一子幀；其中，在所述生成步驟中，生成在所述更新步驟中更新的所述第一子幀和所述輸入幀 之間的差分圖像；計算步驟，計算最小合成比率(a)，使得構成所述差分圖像的所有像素值都不小于零； 控制步驟，用于使所述合成步驟、所述低通濾波處理步驟和所述生成步驟使用所計算 的合成比率(a)，重復其各自的處理步驟，以將更新的第二子幀輸出到所述切換步驟。
全文摘要
本發明涉及一種圖像處理設備和圖像處理方法。合成單元(103)通過合成關注幀圖像和對關注幀圖像應用最小值濾波處理獲得的處理圖像，來生成合成圖像。LPF處理器(104)通過對合成圖像應用低通濾波處理，來生成低頻分量圖像。差分檢測器(105)生成關注幀圖像和低頻分量圖像之間的差分圖像，加法器(199)通過將差分圖像加到關注幀圖像，來生成高頻分量圖像。合成單元(103)使用最小合成比率a執行合成處理，使得構成對應于合成圖像中的陡峭邊緣區域的高頻分量圖像中的區域的所有像素值都等于或大于零。
文檔編號H04N5/21GK101924899SQ201010199269
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月9日 優先權日2009年6月9日
發明者佐藤陽輔 申請人:佳能株式會社