视频信号的时间滤波制造技术

一种用于通过向视频帧序列的后调制信号应用时间滤波来减少双调制显示系统上的噪声和时间赝像（例如步行ＬＥＤ）的方法。针对视频中的当前帧计算闪亮和变暗速率。如果超过闪亮速率阈值，则背光的强度限于预定闪亮速率。如果超过变暗速率阈值，则背光强度限于预定变暗速率。例如逐个元件地应用限制。在场景改变的情况下无需应用限制。通过考虑任何应用的背光限制来计算前调制信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及显示设备并且具体地涉及双调制显示设备以及用于减少在这样的设 备上显示的图像中的赝像(artifact)的过程和结构。
技术介绍
动态范围是场景的最高亮度部分与场景的最低亮度部分的强度比。例如，视频投 射系统投射的图像可以具有300 1的最大动态范围。人类视觉系统能够识别具有很高动态范围的场景中的特征。例如，人可以在日光 照亮的白天观察未照亮的车库的阴影并且看见阴影中的对象的细节，即使相邻的日光照亮 区域中的亮度可能是场景的阴影部分中的亮度的数以千倍计。为了建立这样的场景的逼真 表现，可能需要动态范围超过1000 1的显示器。术语“高动态范围”意味着800 1或 者更大的动态范围。现代数字成像系统能够捕获和记录其中保留场景动态范围的场景的数字表示。计 算机成像系统能够合成具有高动态范围的图像。近来，显示系统已经开始将双调制系统用 于以更真实地再现高动态范围的方式来表现图像。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人已经认识到需要减少在高动态范围的显示系统中出现的赝像，并 且特别是为由于双调制系统并入不同分辨率的调制器而产生的赝像。在一个实施例中，本 专利技术提供一种包括以下步骤的方法接收视频的当前帧；计算当前帧的后调制信号；计算 在当前帧的后调制信号与先前帧的后调制信号之间的强度差；并且用滤波限制R修改当前 帧的后调制信号以获得当前帧的实际后调制信号。滤波限制例如是视频将显示于其上的显 示器的性能特性和/或视频信号的特性。在一个实施例中，如果检测到视频信号中的场景 改变，则不修改后调制信号。在另一实施例中，本专利技术是一种高动态范围显示器，该显示器包括前调制器单 元；后调制单元，包括分辨率比前调制单元的分辨率更低的单独可控背光阵列，并且配置 成向前调制单元上投射调制光；以及控制器，耦合到后调制单元并且配置成预备和向后调 制单元发送后调制信号，所述后调制信号根据闪亮速率和变暗速率中的至少一个速率来限制。在一个实施例中，控制器还被配置成确定待显示的视频中的场景改变并且在场景改变 期间预备无限制的后调制信号。在又一实施例中，本专利技术是一种控制器，该控制器被配置成向光元件阵列的每个 单独可控光元件提供控制信号，所述控制信号包括根据视频信号导出的并且如果超过闪亮 速率阈值和变暗速率阈值中的至少一个阈值则强度受限制的光量。在一个实施例中，对视 频图像逐个区域地进行强度限制，从而视频图像的一个区域可能在强度上受限制而另一区 域不受限制，并且动态地确定至少一个阈值。可以在通用计算机或者联网计算机上用编程便利地实现体现本专利技术的任何设备 或者方法的部分，并且结果可以显示于连接到任何通用联网计算机的输出设备上或者发送 到远程设备以供输出或者显示。此外，本专利技术的以计算机程序、数据序列和/或控制信号表 示的任何部件均可以表现为在任何媒介中按任何频率来广播(或者传送)的电子信号，该 媒介包括但不限于无线广播以及通过铜线、光纤线缆和同轴线缆等的传送。附图说明将容易获得对本专利技术及其诸多附带优点的更完整认识，因为该认识通过参照在结 合以下附图考虑时的下文具体描述变得更好理解，其中图1是图示了背光运动混叠和“步行(Walking) ”LED问题成因的背光范例的图 示；图2是根据本专利技术一个实施例的过程的流程图；图3A是布置成实施根据本专利技术一个实施例的过程的电子和/或计算机部件的框 图；图3B是布置成实施根据本专利技术一个实施例的过程的电子和/或计算机部件的框 图；图4是根据本专利技术一个实施例的衰减过程的图形图示；并且图5是来自针对棋盘图案的背光驱动电平计算的结果的图示。具体实施例方式本专利技术涉及一种用于处理将在双调制显示系统上显示的图像数据的方法，并且具 体地涉及一种用于通过向视频帧序列的后调制信号应用时间滤波来减少(时间)噪声和图 像赝像的方法。运用低分辨率调制背光以照射IXD面板向显示器引入非所需的图像赝像。例如， 由于LCD不能完全地阻挡光，所以照射由暗区域包围的亮特征的背光在特征周围造成暗淡 光晕而边缘对比度限于面板的对比度。如果光晕关于特征未对称，则效应可能变得明显 并且光晕赝像在对象移动时加剧，因为光晕改变形状并且由于背光的低分辨率而不跟随 对象的准确运动。光晕可以被感知成在对象移动时保持于背景上、在对象后面拖动、然后 突然跳跃至对象前面以在开始再次在后面拖动之前跟上。光晕沿着它的可变形状的断续 (stuttering)运动可以类似于举步或者“步行”的动作。图1示出了分别在背光10A、20A 和30A之上叠加的形状(摄影10B、20B和30B)以及光晕(参见摄影20B和30B)的进展。 如果未为移动特征保留背光的功率，则这一图像赝像可能尤其明显，因为它也往往会脉动(pulse)和变暗。步行效应的根本起因可以追溯至背光信号中的空间混叠。一些当代技术(例如Dolby Contrast 显示器)使用光幕照明的概念以隐藏光晕 赝像。经过黑IXD像素泄漏的光被设计成低于由光幕照明引起的感知限制，从而观测不到 显示器的对比度限制。然而仅有光幕照明方法无法完全地解决步行LED问题，因为这一赝 像的根本起因与背光信号中的空间混叠有联系。因此，为了使这一明显效应最小化，需要以 频带受限的方式计算背光驱动电平(例如防止或者减少从邻近背光传送更高空间频率)， 该方式就特征位置、定向和强度在单帧中以及随时间的少量改变而言是稳定的。用于运用 下采样方法和空间平滑/滤波来确定后调制信号的方式(例如Dolby Contrast 经许可的 显示器)可以用来使背光与LCD之间分辨率差异的明显效应最小化。本专利技术公开一种用于通过向将在双调制显示系统上显示的视频帧序列的后调制 信号应用时间滤波来减少噪声和时间赝像(例如步行LED)的方法。在使用单独调制光源 作为背光以照射LCD面板的双调制显示系统中，滤波限制(例如闪亮速率Rfl_和变暗速率 Rdiffl)被确定并且用来控制连续视频帧之间任何单个背光元件(或者背光元件簇)的强度的 最大改变以便随时间平滑背光梯度。优选地在检测到场景改变帧时忽略时间限制。例如通 过比较连续视频帧的总照明强度差与可调阈值T来检测场景改变。可替选地，视频流中的 元数据也可以用于具体地指向场景改变。已知有用于检测场景改变的多种方法。多数工作 已经投入于视频压缩和视频处理。无论所用方法如何，对于其中输出图像中的总改变明显 地减少或者消除对衰减效应的需要的场景改变或者任何其它帧集，可以绕过本专利技术的衰减 过程。一般而言，全局地或者在整个背光内应用场景改变检测和在适当时应用衰减的过 程。然而相同类型的过程可以局部地应用于也可以随时间改变的场景部分。向场景的部分 所应用的场景改变算法可以基于在帧之间的场景部分比较、帧或者局部区域的试探以及可 能基于视频流中的元数据。也可注意到，基于背光元件的数目，时间衰减的计算成本增加或者减少。更小显示 器或者具有更少背光(例如200个背光元件——比如LED或者LED簇)的更大显示器可能 需要比具有许多(例如1400个或者更多)背光元件的类似尺寸的显示器明显更少的计算 能力。然而，对时间衰减的需要随着背光数目更小而增加，因为与分辨率减小的背光关联的 混叠效应和其它问题可能在背光分辨率比较低的显示器中加强(从而产生权衡，因为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括以下步骤：　　接收视频的分段；　　计算用于所接收的分段的后调制信号；　　计算在所接收的分段的后调制信号与对应于所接收的分段的先前帧的后调制信号之间的强度差；并且　　用滤波限制Ｒ修改用于所接收的分段的后调制信号以获得用于所接收的分段的实际后调制信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-2-13 12/030,4481.一种方法，包括以下步骤接收视频的分段；计算用于所接收的分段的后调制信号；计算在所接收的分段的后调制信号与对应于所接收的分段的先前帧的后调制信号之 间的强度差；并且用滤波限制R修改用于所接收的分段的后调制信号以获得用于所接收的分段的实际 后调制信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中所接收的分段包括所述视频的全帧、所述视频的 固定部分帧、所述视频的可变部分帧和所述视频的扫描部分之一。3.根据权利要求1所述的方法，还包括确定所述滤波限制R的步骤。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述滤波限制R是基于所述视频将显示于其上的 显示器的性能特性和所述视频信号的特性中的至少之一。5.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤检测当前帧何时代表场景改变；并且如果所述当前帧代表场景改变，则省略修改所述后调制信号的步骤。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述检测场景改变的步骤包括将至少一个先前帧 与所述当前帧进行比较或者测试所述视频的元数据。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述比较步骤包括对所述至少一个先前帧和所述 当前帧中的各帧执行平均、加权平均、均值或者其它数学函数之一。8.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤将至少一个先前调制信号与在所述至少一个先前调制信号之后的至少一个调制信号 进行比较并且确定是否超过阈值T ；并且如果超过所述阈值T，则省略修改所述后调制信号的步骤。9.根据权利要求8所述的方法，还包括确定所述阈值T的步骤。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述比较步骤包括将先前的后调制信号和先前 的前调制信号之一与当前的后调制信号和/或后续后调制信号以及当前的前调制信号和/ 或后续前调制信号之一进行比较。11.根据权利要求8所述的方法，其中所述比较步骤包括将先前的后调制信号和/或前 调制信号的集合与后调制信号和/前调制信号的集合进行比较。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法体现为显示设备中的计算机可读介质 上存储的计算机指令集，所述显示设备包括配置成接收所述后调制信号的后调制器和配置 成接收所述前调制信号的前调制器。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述显示设备包括高动态范围显示器并且所述 后调制器包括LED阵列。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述LED阵列在所述阵列内按组控制。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法体现于计算机可读介质上存储的计算机指令集中；所述计算机指令在加载到计算机中时使所述计算执行所述方法的步骤。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：格温丹贝格，赫尔格西岑，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]