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CN101681613B - 具有2d子像素布局的显示面板及其图像色彩平衡调节方法 - Google Patents

具有2d子像素布局的显示面板及其图像色彩平衡调节方法 Download PDF

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CN101681613B CN2008800162884A CN200880016288A CN101681613B CN 101681613 B CN101681613 B CN 101681613B CN 2008800162884 A CN2008800162884 A CN 2008800162884A CN 200880016288 A CN200880016288 A CN 200880016288A CN 101681613 B CN101681613 B CN 101681613B
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Abstract

显示系统的子像素着色部件提供了使用第二子像素着色滤波器替换第一子像素着色滤波器的能力，以便当正在接受着色的输入图像数据表示将会在被显示的输出图像的某些部分中导致色彩平衡误差的图像特征时，计算显示面板上的特定子像素的值。一种校正色彩平衡误差的图像处理方法，检测正在接受着色的子像素的位置，并且对于特定的子像素，检测输入图像数据是否表示特定图像特征的存在。当对于正在接受处理的特定子像素检测到图像特征时，使用第二子像素着色图像滤波器替换第一子像素着色图像滤波器。

Description

具有2D子像素布局的显示面板及其图像色彩平衡调节方法
技术领域
本发明的主题涉及图像显示设备，尤其涉及一种在具有二维(2D)高亮度子像素布局的显示面板的边缘处可获得色彩平衡的白色的图像处理方法。 
背景技术
授权给Elliott等人的发明名称为“CONVERSION OF A SUB-PIXELFORMAT DATA TO ANOTHER SUB-PIXEL DATA FORMAT”的共同拥有的美国专利No.7,123,277公开了一种用于转换在实质上包括多个子像素的显示面板上显示的、以第一格式的基色指定的输入图像数据的方法。以具有不同于第一格式的输入图像数据的第二格式的基色的子像素重复组设置子像素。值得注意的是，在US7,123,277中，子像素还被称为“发射器”。US7,123,277所教示的所有内容都包括在这里作为参考。 
术语“基色”指的是出现在子像素重复组内的每一种颜色。当子像素重复组横跨显示面板重复以形成具有期待矩阵分辨率的装置时，该显示面板就被称为实质上包括子像素重复组。在该讨论中，显示面板被描述为“实质上”包括子像素重复组，原因是，可以理解的是由于显示面板的尺寸和/或生产因素或是限制会导致一个或多个面板边缘处的子像素重复组是不完整的面板。另外，当所述显示器具有在一定程度内对称、旋转和/或反射，或是关于描述在下面参考的任何一个已授权的专利或公开的专利申请中的任何一个实施例中具有任意其它非实质变化的子像素重复组时，任何显示器均“实质上”包括指定的子像素重复组。 
通过示例，可将表示输入图像的彩色图像数据值的格式指定为由三元组数据值红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)所指定的二维阵列的颜色值。因此，每个RGB三元组都指定了输入图像中像素位置处的颜色。US7,123,277和如下参考的其他共同拥有的专利申请公开文献中所披露的类型的显示设备的显示面板，实质上包括多个子像素重复组，这些子像素重复组指定了输入图像数据将 要被显示的不同的、或第二格式。在一个实施例中，子像素重复组是二维(2D)的；也就是说，在显示面板的至少两行上设置了至少第一、第二、第三基色的子像素。在某些2D子像素重复组中，将两种基色的子像素设置成被称为“棋盘图案”。也就是说，在子像素重复组的第一行中第二基色子像素紧跟第一基色子像素，并且在子像素重复组的第二行中第一基色子像素紧跟第二基色子像素。图12中示出了上述子像素重复组的示例。 
对于输入图像数据执行子像素着色的操作产生了显示面板上各个子像素的亮度值，以便在包括第二、不同设置的基色子像素的显示面板上显示以第一格式指定的输入图像，来实现在美学上取悦观看图像的用户。如在US7,123,277中所提到的，通过利用作为由亮度通道感知的独立像素的子像素来操作子像素着色。与使用所组合的子像素作为部分“真实的”(或完整的)像素相比较，这实现了子像素作为采样后的图像重构点。通过使用子像素着色，提高了输入图像的空间重构，显示设备能够独立地寻址，并且提供了显示面板上的各子像素的亮度值。 
下面详细说明US7,123,277中披露的子像素着色操作。利用包括系数矩阵的图像滤波器，来自输入图像的部分、或区域的输入彩色图像数据被用来产生显示面板上的各子像素的亮度值。通过使用被称为“取样重采样”的技术来计算这些系数。各基色子像素在显示面板上的位置近似于被称为子像素着色操作用来重构部分输入图像的重构点(或重采样点)。各重构点在重采样区域内的中心，重采样区域定义了对于子像素的亮度值作出潜在贡献的输入图像的区域大小。各种基色的在显示面板上的一组子像素被称为基色面板，并且一种基色的多个重采样区域包括该种颜色面板的重采样区域阵列。输入彩色图像数据被表示为一组平铺的输入图像采样区域。重采样阵列覆盖该组平铺的输入图像采样区域，以便各重采样区域覆盖至少一个输入图像采样区域的某部分，而且通常是多于一个输入图像采样区域的某部分。由重采样点表示的子像素的亮度值是被重采样区域覆盖的各输入图像采样区域的面积与重采样区域的总面积的比率的函数。 
图像滤波器代表区域重采样函数，并且各滤波器的内核系数代表各个输入图像采样区域的输入图像数据值的乘积。更一般地，这些系数还可被视为各重 采样区域的一组分数。在一个实施例中，分数的分母可被解释为重采样区域的函数并且分子是至少部分地覆盖重采样区域的各输入采样区域的面积的函数。因此，该组分数集中地代表图像滤波器，并且通常以系数的矩阵方式保存。在一个实施例中，系数的和实质上等于一。各输入采样区域的数据值分别乘以各自的分数并且乘积相加以获得重采样区域(子像素)的亮度值。代表滤波器内核的系数矩阵的大小通常与重构点的重采样区域的大小和形状、以及给定的重采样区域覆盖的输入图像采样区域的个数相关联。 
此外，在US7,123,277中披露的一些实施例中，可以如下方式来实施子像素着色操作，即通过确保要被着色的图像的亮度分量中的高空间频率信息不会与彩色子像素混淆以引入颜色误差来保持显示面板上的子像素之间的色彩平衡。如果子像素设置上的子像素着色图像数据可提供在降低相位误差的空间可寻址性以及显示器的水平轴向和垂直轴向上调制传递函数(MTF)高空间频率分辨率两者的提高，则这种子像素重复组中的子像素设置是适用于子像素着色的。 
由于子像素着色操作可在独立的子像素级别上向显示面板给予信息，因此引入了术语“逻辑像素”。逻辑像素可具有近似的高斯(Gaussian)强度分布并且覆盖其他的逻辑像素以产生完整的图像。各个逻辑像素可被定义为邻近子像素(例如，至少一个其他的子像素)的集合并且具有目标子像素，该目标子像素可以是任意一种基色子像素，图像滤波器可用来对该目标子像素产生亮度值。因此，显示面板上的各个子像素实际上可被多次使用，一次作为逻辑像素的中心或是目标，其余次作为另一逻辑像素的边缘或部分。 
对于使用多于三种基色子像素以形成彩色图像的显示系统或设备的参考在这里还可被称为“多基色”显示系统。在具有白色(W)或空白子像素的子像素重复组的显示面板中，白色子像素代表基色。发明名称为“NOVELSUBPIXEL LAYOUTS AND ARRANGEMENTS FOR HIGH BRIGHTNESSDISPLAYS”的共同拥有的美国专利申请公开2005/0225575公开了多种多基色高亮度显示面板和设备，这些面板和设备包括具有至少一个白色子像素和多个饱和基色子像素的子像素重复组。在上述各个实施例中，饱和基色子像素可包括红色、蓝色、绿色、蓝绿色、或红紫色。发明名称为“SUBPIXEL RENDERING FILTERS FOR HIGH BRIGHTNESS SUBPIXEL LAYOUTS”的共同拥有的美国专利申请公开2005/0225563公开了用于着色源(输入)图像数据的子像素着色技术，以便在实质上包括具有白色子像素的子像素重复组的显示面板上显示，这样的子像素重复组例如是RGBW子像素重复组。US专利申请公开2005/0225575和2005/0225563所教示的所有内容都通过参考包括在这里。 
图12在这里说明了实质上包括示例性RGBW子像素重复组9的显示面板1570，其中示例性RGBW子像素重复组9可横跨显示面板1570而实质上重复以形成高亮度显示面板。RGBW子像素重复组9是由两行四列上设置的八个子像素组成的，并且包括两个红色子像素2、绿色子像素4、蓝色子像素8、以及白色(或空白)子像素6。如果子像素重复组9被视为具有四个象限，每个象限中都具有两个子像素，则一对红色和绿色子像素被设置在相对的象限中，类似于“棋盘”图案。还可考虑采用其他的基色，包括蓝绿色、翠绿色、红紫色等。US2005/0225563提到了这些颜色名称仅仅是“实质上”被描述为“红色”、“绿色”、“蓝色”、“蓝绿色”、和“白色”等颜色。当所有的子像素都处在他们各自最亮的状态下时，可以调节到准确的颜色点以实现显示器上的所期望的白色点。 
用于着色显示面板上的输入图像数据的子像素着色操作基本上遵循US7,123,277中公开和说明的区域重采样原理，只是如US2005/0225563所说明的作出一些修改和补充，其中如上所述将输入图像数据指定为RGB三元组格式并且显示面板包括如图12所示类型的RGBW子像素重复组。US2005/0225563公开了输入图像数据可以按照如下步骤处理：(1)如果需要，则将传统的RGB输入图像数据(或是具有其他一种公知格式诸如sRGB、YCbCr等的数据)转换成由R、G、B和W定义的色域中的颜色数据值。这种转换还会产生独立的亮度(L)颜色平面或颜色通道。(2)在各独立的颜色平面上执行子像素着色操作。(3)使用锐化滤波器执行锐化操作。例如，使用“L”(或“亮度”)平面来锐化各颜色平面，或利用跨颜色分量或自颜色分量来使用高斯小波滤波器的差(DOG)来锐化图像。 
作为非常通用的术语，锐化滤波器将亮度能量从图像的一个区域移动到另一个。在共同拥有的US2005/0225563中提供了锐化滤波器的示例。锐化滤波 器可与输入图像采样点进行卷积以产生对区域重采样滤波器的结果追加的锐化值。如果对相同的颜色平面执行上述操作，则该操作被称为自锐化。在自锐化中，锐化滤波器和区域重采样滤波器合并在一起并且随后用在输入图像采样点，这避免了第二卷积。如果对相对的颜色平面执行了锐化操作，例如使区域重采样滤波器卷积红色输入数据以及使锐化滤波器卷积绿色输入数据，这被称为跨颜色锐化。在计算独立的光度通道L的子像素着色操作中，诸如RGBW子像素重复组，锐化滤波器可与亮度信号卷积；这种锐化被称为跨亮度锐化。上述这些锐化滤波器通常利用单一基色平面来构造。 
US2005/0225563公开了一些关于对RGB子像素重复组执行子像素着色操作的常用信息，RGB子像素重复组具有在相对象限中或是在“棋盘”上设置的红色和绿色像素。红色和绿色颜色平面可使用高斯(DOG)小波滤波器，之后是区域重采样滤波器。区域重采样滤波器去除将会导致色伪像差的任何空间频率。DOG小波滤波器用来通过跨颜色分量锐化图像。也就是说，红色颜色平面用来锐化绿色子像素图像并且绿色颜色平面用来锐化红色子像素图像。US2005/0225563公开了如下的上述滤波器的示例性实施例：
表1 
Figure G2008800162884D00051
共同拥有的发明名称为“MULTIPRIMARY COLOR SUBPIXELRENDERING WITH METAMERIC FILTERING”的国际专利申请PCT/US06/19657公开了将输入图像数据着色为多基色显示器的系统和方法，该多基色显示器利用色变对来调节子像素的输出颜色数据值。国际申请PCT/US06/19657还以国际专利申请公开WO2006/127555被文献公开，通过参考将其包括在这里。在具有四个或更多非一致的基色子像素的多基色显示器中，通常存在给出相同颜色值的基色的值的多种组合。也就是说，对于具有给定色度、饱和度和亮度的颜色，存在多于一组对观察者给出相同的颜色感知的四个或更多基色的强度值。每组这样的可行强度值都被称为该颜色的“色变 对”。因此，实质上包括特定的多基色子像素重复组的显示器上的色变对是至少两套着色的子像素的组合(组)，从而存在当对上述各重复组施加信号时可产生被人的视觉系统所感知的期望色彩的信号。色变对的使用提供了调节着色后基色的相对值方面的自由度以获得期望的目标，诸如改善图像着色准确度或感知度。色变对滤波操作可基于输入图像内容并且还可根据许多可行的期望效果来优化子像素数据值，由此改善了子像素着色操作的整体结果。 
WO2006/127555还公开了生成色变对锐化滤波器的技术，在其中一个实施例中，色变对锐化滤波器是高斯小波滤波器的差(DOG)。通过至少两个颜色平面中的重采样点的结合可构造色变对锐化滤波器。如共同拥有的WO2006/127555中所说明的一样，相对于其将要被着色的子像素布局，特别是对角线方向上的频率，RGBW色变对滤波操作趋于对高空间频率亮度信号预锐化或是取峰值。在区域重采样滤波器模糊图像之前，通常发生这种预锐化，作为滤波掉会与彩色子像素图案混淆的色度图像信号分量的结果。色变对锐化滤波器可对区域重采样滤波器操作的同一颜色平面，或是对另一颜色平面，或是对亮度数据平面操作，以便锐化并且保持水平和垂直空间频率而不是对角线频率。施加色变对锐化滤波器的操作可被视为沿着相同的颜色子像素在对角线方向上移动强度值，同时色变对滤波操作还沿着不同的颜色子像素移动强度值。读者还可参考WO2006/127555获得更多的信息。 
发明内容
显示系统的子像素着色部件提供了用第二子像素着色滤波器代替第一子像素着色滤波器的能力，以便当正在被着色的输入图像数据表示会在被显示的输出图像中的某些部分导致色彩平衡误差的图像特征时，可计算出显示面板上的特定子像素的值。 
用于校正色彩平衡误差的图像处理方法检测正在被着色的子像素的位置，并且对于特定的子像素还检测输入图像数据是否表示特定的图像特征的存在。当对于正在被处理的特定子像素检测到图像特征时，使用第二子像素着色图像滤波器替换第一子像素着色图像滤波器。 
附图说明
所附附图都包括在说明书中并且构成了说明书的一部分，图示出典型实施 方式和实施例。 
图1是提供第一和第二用户可选择的子像素着色模式的显示系统的子像素着色(SPR)部件的实施例的方框图。 
图2是使用图1中的子像素着色部件进行着色的示例性图像的说明。 
图3示出了对于图2所示的示例性图像210执行输入图像像素数据的处理的时序图300。 
图4说明了实质上包括图12所示的子像素重复组的其中一个的显示面板。 
图5说明了使用图1的子像素着色模式中的第一种模式在图4所示的显示面板上显示图2所示的示例性图像。 
图6说明了使用图1的子像素着色模式中的第二种模式在图4所示的显示面板上显示图2所示的示例性图像，并且还说明了色彩平衡误差是如何被引入到输出图像中。 
图7是对图1所示的SPR部件追加了执行图像色彩平衡调节的附加功能块的实施例的方框图。 
图8是图7所示的实施例中的列检测器部件的功能部件的方框图。 
图9是图7所示的实施例中的模式生成部件的功能部件的方框图。 
图10是由图7和图9所示的模式生成器执行的处理的流程图。 
图11A和图11B是示出了执行子像素着色操作的显示设备的两个实施例的功能部件的方框图。 
图12是显示设备架构的方框图，其中示意性地说明了用来发送图像信号到包括子像素重复组的几个实施例的其中一个的显示面板的简化驱动电路。 
具体实施方式
现在将对发明的具体实施方式和实施例作详细的描述，附图示出具体实例。任何可能的地方，贯穿所有附图使用的相同的附图标记都表示同样或相似的部件。 
执行子像素着色技术的显示设备结构的概述
图11A和图11B说明了显示设备和系统的实施例中的功能部件，该显示设备和系统执行如上所述以及在这里参考的共同拥有的专利申请和已授权的专利中的子像素着色操作。图11A说明了显示系统1400，其中数据按照带箭 头的深色线流经显示系统1400。显示系统1400包括输入伽马操作1402、伽马映射(GMA)操作1404、线(line)缓冲器1406、SPR操作1408和输出伽马操作1410。 
输入电路向系统1400提供RGB输入数据或其它的输入数据格式。RGB输入数据随后被输入到输入伽马操作1402中。来自操作1402的输出随后前进至伽马映射操作1404。通常，伽马映射操作1404接受图像数据并且对输入数据执行任何必需的或期望的伽马映射操作。例如，如果图像处理系统输入了RGB输入数据以在RGBW显示面板上着色，随后期望执行映射操作，以便使用显示器中的白色(W)基色。在任何常见的多基色显示系统中上述操作也是期望的，其中输入数据从一个颜色空间到达另一颜色空间，而在输出颜色空间中具有不同个数的基色。此外，GMA被用来应对输入颜色数据被认为是在输出显示空间中“超出色域”的情况。在不执行上述伽马映射转换的显示系统中，可省略GMA操作1404。可在已经作为美国专利申请公开的公开号为2005/0083352、2005/0083341、2005/0083344和2005/0225562的这些共同拥有的US专利申请中找到关于适用于多基色显示器的伽马映射操作的额外信息，上述这些文献都通过参考包括在这里。 
继续参考图11A，在线缓冲器1406中保存从伽马映射操作1404输出的中间图像数据。线缓冲器1406向子像素着色(SPR)操作1408提供在需要数据的时候为进一步处理所需的图像数据。例如，实施如上披露并且说明的区域重采样原理的SPR操作通常使用环绕正在接受处理的给定图像采样点的输入(源)图像数据的矩阵以便执行区域重采样滤波。输入(源)图像数据的矩阵大小与SPR操作1408使用的图像滤波器内核的大小相关。例如，当使用3×3滤波器内核时，三条数据线输入到SPR 1408中以执行涉及相邻滤波步骤的子像素着色操作。较大滤波器内核的使用需要比如图11A所示更多的线缓冲器以保存输入图像数据。值得注意的是，SPR 1408可使用图11A没有清楚示出的锐化滤波器。在SPR操作1408之后，在从系统输出到显示器之前，代表将要被着色的输出图像的输出图像数据将会接受输出伽马操作1410。值得注意的是，输入伽马操作1402和输出伽马操作1410两者都是可选的。还可在例如共同拥有的美国专利申请公开No.2005/0083352中找到关于这种显示系统的额 外信息。流经显示系统1400的数据流向可被称为“伽马流水线”。 
图11B示出了使用上面参考的WO2006/127555中讨论的技术的显示系统的一个实施例的系统级别示意图1420，来将输入图像数据子像素着色成为多基色显示器1422。与图11A所示相似方式操作的功能部件具有相同的附图标记。输入图像数据包括3种基色，诸如可被转换成GMA模块1404中的多基色的RGB或YCbCr。在显示系统1420中，除了其他基色信号之外，GMA部件1404还可计算输入图像数据信号的亮度通道L。在显示系统1420中，色变对计算还可被实施作为滤波操作，其中滤波操作可使用这里说明的类型的区域重采样滤波器内核并且涉及参考多个环绕的图像数据(例如，像素或子像素)值。这些环绕图像数据值通常以线缓冲器1406组织，尽管诸如多个帧缓冲器等其他实施例也是可行的。显示系统1420包括色变对滤波模块1412，其执行如上面简要描述的、在WO2006/127555中更加详细地说明的操作。在显示系统1420的一个实施例中，色变对滤波操作1412可以将其操作与子像素着色(SPR)模块1408进行组合并且共享线缓冲器1406。如上面所提到的，这个实施例被称为“直接色变对滤波”。在显示系统1420的另一个实施例中，色变对滤波操作1412还可执行色变对锐化操作。 
图12提供了适于执行这里在上面所公开的技术的显示系统架构的功能方框图的可选示意图。显示系统1550接受表示输入图像数据的输入信号。信号输入到SPR操作1408，在SPR操作1408中输入图像数据可被子像素着色以显示。虽然SPR操作1408具有与图11A和图11B所示的显示系统中所使用的相同附图标记，但是可以理解的是SPR操作1408还可包括色变对滤波和锐化操作，如在上面参考的US2005/0225563和WO2006/127555中公开的一样。 
继续参考图12，在这种显示系统架构中，SPR操作1408的输出可被输入到定时控制器1560中。包括以和图12所示的功能部件设置不同设置的功能部件的显示系统架构也适用于这里可构想出来的显示系统。例如，在其他的实施例中，SPR操作1408可包含在定时控制器1560当中，或是内置在显示面板1570当中(特别使用LTPS或其他类似处理技术)，或是内置在显示系统1550的其他位置处，例如在图形控制器当中。图12所示的显示系统1550的功能方框的特定位置并不以任何方式限制。 
在显示系统1550中，从定时控制器1560输出数据和控制信号到驱动电路以发送图像信号到显示面板1570上的子像素。特别的，图12示出了在本领域中被称为数据驱动器的列驱动器1566、和在本领域被称为栅极驱动器的行驱动器1568，用于接受将被发送到显示面板1570上合适的子像素的图像信号数据。显示面板1570实质上包括子像素重复组9，其是由两行四列的具有包括白色(空白)子像素在内的四种基色的子像素重复组组成的。可以理解的是，重复组9中的子像素不是相对于显示面板1570按照比例绘制的，而是为了方便观看而放大绘制的。 
如放大示出的一样，显示面板1570实质上包括如图所示的其他子像素重复组。例如，显示面板1570实质上包括多个具有十二个子像素的子像素重复组1940，或是多个具有六个子像素的子像素重复组1920。值得注意的是，子像素重复组1920是多基色子像素重复组，其包括R、G、B和红紫色1901子像素。子像素重复组1934是多基色子像素重复组的另一示例，其包括R、G、B和蓝绿色1902子像素。显示面板1570还可实质上包括多个图12中没有示出的而是诸如共同拥有的US2005/0225575和US2005/0225563等上面参考其中一个申请中说明并且描述的子像素重复组。 
关于显示面板1570的一个可行尺寸是水平行中具有1920个子像素(640个红色、640行绿色、以及640个蓝色子像素)并且具有960行子像素。这种显示器具有为在其上显示VGA、1280×720、和1280×960的输入信号所必需个数的子像素。然而，可以理解的是，显示面板1570代表任意大小的显示面板。 
在共同拥有的美国专利申请公开No.2005/0212741(US10/807,604)，发明名称为“TRANSISTOR BACKPLANE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAYSCOMPRISING DIFFERENT SIZED SUBPIXELS”、US2005/0225548(US10/821,387)，发明名称为“SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVINGSUB-PIXEL RENDERING OF IMAGE DATA IN NON-STRIPED DISPLAYSYSTEMS”、以及US2005/0276502(US10/866,447)，发明名称为“INCREASINGGAMMA ACCURACY IN QUANTIZED SYSTEMS”当中都讨论了如上所述的显示器的硬件实现的各个方面，所有这些文献都通过参考包括在这里。在公布 作为国际专利申请No.2006/108084的国际申请PCT/US06/12768，发明名称为“EFFICIENT MEMORY STRUCTURE FOR DISPLAY SYSTEM WITHNOVEL SUBPIXEL STRUCTURES”中也说明了硬件实现方面的考虑，该文献也通过参考包括在这里。由Elliott等人在SIDSymposium Digest，2002年5月，第172-175页中发表的名称为“Co-optimization of Color AMLCD SubpixelArchitecture and Rendering algorithms”中进一步说明了硬件实现方面的考虑，该出版物也通过参考包括在这里。 
具有可选择的锐化模式的子像素着色
图1是图12中的SPR模块1408的一个实施例100的方框图，其包括上面图11A和图11B所示的两种着色模式，其中通过显示器的用户可选择所期望的着色模式。各着色模式在显示面板1570(图12)上对于相同的输入图像产生不同的视觉可感知效果。在这里说明的可选择锐化模式的实施例100中，显示面板1570实质上包括图12所示的子像素重复组9，并且方便地在下面重新产生。 
  R   G   B   W
  B   W   R   G
继续参考图1，两种着色模式中的一种被称为相同颜色锐化(SCS)模式，其执行如上面和所引证的参考文献中说明的区域重采样子像素着色，同时一并执行相同颜色锐化操作。简要的，在SCS模式下，SPR方框100对于3×3区域采样R、G、B或W颜色输入数据并且施加合适的SCS图像滤波器，以便根据将要被着色的基色平面(R、G、B或W)计算R、G、B或W输出子像素数据值。第二着色模式执行上面和在所引证的参考文献中所说明的色变对滤波操作，同时执行亮度锐化操作。这种着色操作在这里被称为Meta-luma锐化(MLS)。简要的，在MLS模式下，SPR方框100从R、G、B或W颜色输入数据和亮度输入中采样3×3数据，并且随后施加合适的MLS滤波器。由此SPR方框100对于两种模式中的每一种使用不同的图像滤波器来计算出显示面板1570上的子像素的输出值。显示器的使用人员很可能感知到利用SCS模式在显示面板1570上产生的图像与利用MLS模式在显示面板1570上产生的相同图像的差异。例如，对于某些用户，会感觉MLS模式下生成的图像会比 SCS模式下生成的相同图像更清晰。
为了计算显示面板1570上的各子像素的输出数据值，SPR部件100中的数据流需要按照如下方式前进。R、G、B或W颜色输入数据被输入到SCS数据采样单元110和MLS数据采样单元120两者当中。亮度输入L还被输入到MLS数据采样单元120。数据复用器(Mux)150接收模式选择信号180，模式选择信号180通常作为人员偏好行为的结果而产生，使用该信号在SCS数据采样单元110输出3×3SCS数据和MLS数据采样单元120输出3×3MLS数据之间进行选择。滤波器Mux 160也接收模式选择信号180，使用该信号来选择3×3子像素着色滤波器以施加到SCS滤波器130或是MLS滤波器140。所选择的滤波器随后被输入到用来计算正在接受处理的子像素的输出数据值的乘法器170。 
图2示出了显示面板200上的示例性图像210，该显示面板200包括各图像边缘处的白色垂直线220，并且在白色图像线220之间具有实心彩色图像区域224。实心彩色图像区域224可以是形成了相对于白色图像线220的对比图像区域的任何连续的颜色，诸如黑色。图3示出了用于对图2所示的示例性图像210处理输入图像像素数据的时序图300。输入的RGB像素数据被表示为代表单一的垂直白线，其被表示为W像素，以及实心黑色图像区域224，其被表示为B像素。 
图4说明了实质上包括子像素重复组9(图12)的显示面板400，在显示面板400上部分地重现了子像素重复组9，但是不是按照比例而是出于方便的目的放大显示。在这个说明的实施例中，显示面板400上的单一显示列被定义为包括两列子像素，正如图中突出显示的一样。在这个实施例中，一个输入图像像素被映射为显示面板上的两个子像素定义的逻辑像素，诸如映射为白色和蓝色子像素对，并且环绕交替的输入像素可被映射为绿色和红色子像素对。 
对于MLS子像素着色可使用的两种可行的图像滤波器如下所示，其中“x”是比例因子。读者还可参考WO2006/127555获得更多的信息。 
WB映射的像素      RG映射的像素 
0    -x/4 0       0   x/4 0 
-x/4 x    -x/4    x/4 -x  x/4 
0 -x/4 0    0 x/4 0 
图5说明了使用图1所示的SCS模式的显示面板500上的图2中的示例性图像210的显示器。图5示出了分别在左侧和右侧边缘处开启的第一和最后一列子像素。当这些子像素被开启时，示例性图像210的边缘处的白线的色彩平衡可被感知为平衡的白色，这是由于产生平衡的白色的各列中的四个RGB和W子像素构成的组被均匀地开启。由此显示器的用户感知到面板500的边缘处的相同的白线。图5突出显示图像的奇数行中的蓝色子像素520和图像的偶数行中的蓝色子像素510。下面将会进一步讨论蓝色子像素。 
图6说明了使用图1所示的MLS模式的显示面板500上的图2中的示例性图像210的显示器。图6示出了作为对图像210施加MLS子像素着色滤波器的结果分别在左侧和右侧边缘处开启第一和最后一列子像素中的哪些子像素。如上面所提到的，MLS图像滤波器和SCS图像滤波器不同地计算子像素的数据值。图6示出了在图像210的边缘处开启不同组的子像素。特别的，在图像210的左侧边缘处的第二列中开启额外的蓝色子像素620，并且关闭图像210的最后一列中的蓝色子像素520，如同以黑色示出的子像素520所表示。 
当如图6所示开启并且关闭左侧和右侧列中的子像素时，不再能够将示例性图像210的边缘处的白线感知为色彩平衡的白线。由于靠近四个RGB和W子像素的组开启了额外的蓝色子像素，因此感觉图像210的左侧边缘处的白线是模糊的白色；人眼将这些RGBBW子像素组合成为模糊的色彩。在图像210的右侧边缘处，当在最后一列中的蓝色子像素520关闭时，显示器的使用者会感知白线带有黄色的背影(cast)。 
因此，对于诸如在临近暗色或黑色背景的边缘处具有白线的示例性图像210等某些图像，以MLS模式子像素着色图像会在具有子像素重复组9的显示面板的最左侧和最右侧边缘处展现色彩平衡误差。在具有图12所示的特定的另一种2D子像素重复组的显示面板上也会出现相同类型的色彩平衡误差。经验性测试和观察显示以SCS模式子像素着色相同的图像不会展现上述这些色彩平衡误差。 
图像色彩平衡调节
如在国际专利申请公开WO2006/127555中讨论的利用亮度锐化(MLS模 式)执行的色变对滤波操作通常在诸如图4的面板400等显示面板上产生自然的和合成的图像，对于使用者而言会感知到图像很清晰并且美学上很漂亮。在子像素着色操作过程中略微改变图像边缘处的蓝色子像素如何被处理而校正的偶然的色彩平衡误差的同时，可保持以MLS模式的子像素着色的优点。这种调节可对唯一以MLS模式操作的显示面板上作出，或是以可选择的锐化模式操作，诸如以图1所示的显示面板上作出。 
上述技术的一个特征在于，在输入图像具有示例性图像210的特点的情形下，以不同的、或是第二滤波操作替换MLS、或是第一滤波操作，以便在子像素着色操作过程中改变边缘处的蓝色子像素如何被处理。不同的滤波操作以如下方式处理图像边缘处的蓝色子像素，即对于边缘处出现的白线保持色彩平衡，而允许使用MLS滤波来子像素着色图像的剩余部分。这种技术保持了利用MLS子像素着色产生的图像的优点，诸如感知的清晰度，同时在图像边缘处获得了彩色准确度，如果对于整个图像都使用MLS滤波，则很可能出现色彩平衡误差。 
图7至图10说明了在图1的子像素着色操作100的可选择锐化模式实施例的情形下图像边缘色彩调节的技术。然而，可以理解的是，如下讨论的基本技术还可应用到不具有用户可选择功能的唯一地在MLS模式下操作的显示系统。 
图7是图12所示的SPR模块1408的实施例700的方框图。实施例700包括图1所示的实施例100以及执行图像色彩平衡调节的额外功能方框。对于实施例100，可由显示器的用户来选择所期望的着色模式。如下的讨论都假定输出图像将在其上显示的显示面板实质上包括图12所示的子像素重复组9，尽管可以理解的是还可使用其他的子像素重复组。两个额外的部件包括列检测器710和模式生成器720。作为检测部件的这些部件的功能在于，识别其中包括易受色彩平衡误差影响的图像特征或图案的输入图像数据的部分。列检测器710检测由SPR 700正在处理的子像素的列位置，特别的，在这个实施例中，子像素是否处在显示面板的第二列或最后一列。列检测器710输出表示最后一列或第二列的信号。模式生成器720检测正在接受处理的部分输入图像的图案，特别的，输入图像是否具有将会触发关于子像素数据值的不同数据计算的 特定图像图案。模式生成器720产生模式输出(mode-out)信号730用于滤波Mux160来选择合适的子像素着色滤波器。 
图8更加详细地说明了列检测器710的功能部件。列检测器710包括列计数器812、第二列比较器814和最后一列比较器816。当输入图像数据的每条线存在有效的输入数据时，列计数器812计数像素时钟。列计数器812接收像素时钟和有效的输入。当不是有效的时，将列计数器812复位。当是有效的时，列计数器812利用像素时钟输入来计数列，并且输出当前的计数到第二列比较器814和最后一列比较器816。第二列比较器814比较计数值和预设值2并且当列计数器812的输出值表示正在接受处理的子像素处在显示面板的第二列时就生成脉冲。最后一列比较器916比较计数值和预设值N并且当列计数器812的输出值表示正在接受处理的子像素处在显示面板的最后一列时就生成脉冲。 
图9是模式生成器720的接口的方框图。它接收由显示器用户生成的信号180中的原始模式，由列检测器710检测到的第二列和最后一列信号、以及由MLS数据采样部件120采样到的蓝色输入数据的值。模式生成器720基于上述这些输入生成新的模式信号。 
模式生成器720确定输入图像的左侧边缘和右侧边缘处的输入蓝色像素数据是否具有表示当根据模式输入信号180由用户选择的子像素着色滤波器处理时易受到色彩平衡误差影响的图像特征(例如，靠近暗彩色图像区域的垂直白线)的数据值。在图9中，蓝色像素[1]是指图像的第一列中的输入蓝色像素的值，并且蓝色像素[2]是指图像的第二列中的输入蓝色像素的值。蓝色像素[N-1]是指图像的倒数第二列中的输入蓝色像素的值，并且蓝色像素[N-1]是指图像的最后一列中的输入蓝色像素的值。 
图10是关于所述实施例的由模式生成器720执行的处理的流程图，其中当在输入图像中检测到特定输入图案时将要修改显示面板的边缘处的蓝色子像素的子像素着色。 
下面，表2示出了上述处理的代码表达。如果模式输入信号180表示MLS模式，则模式生成器720作出当前正在接受处理的是第二列还是最后一列的确定，以便可对正在被检测的图像图案检查输入数据。在这个特别说明的实施例 中，如果第一列的蓝色值大于第二列的蓝色值，则模式生成器720确定处在左侧边缘的输入数据。类似的，对于处在右侧边缘的输入数据，模式生成器720确定最后一列中的蓝色值是否大于先前列的蓝色值。 
当第二列信号开启时，表示列检测器710已经检测到正在接受处理的是第二列中的子像素，存在比较步骤以确定第一列中的蓝色值是否大于第二列中的蓝色值。如果比较步骤中的结果是确定的，则模式生成器720将模式信号改变为SCS模式(通过模式输出信号)并且对第二列中正在接受处理的子像素施加SCS图像滤波。在图6的示例性图像210的情形下，将会关闭第二列蓝色子像素620。当最后一列信号开启时，表示列检测器710已经检测到正在接受处理的是最后一列中的子像素，存在比较步骤以确定最后一列中的蓝色值是否大于先前列中的蓝色值。如果比较步骤中的结果是确定的，则模式生成器720将模式信号改变为SCS模式(通过模式输出信号)并且对最后一列中正在接受处理的子像素施加SCS图像滤波。在图6的示例性图像210的情形下，将会关闭最后一列蓝色子像素520。如果上述两个比较步骤的结果都表示当前正在接受处理的子像素既不处在第二列又不处在最后一列，则信号180中的原始模式保持不变，并且施加MLS图像滤波以计算正在接受处理的子像素的值。 
通过选择性地改变对显示面板上的特定子像素所施加的子像素着色图像滤波器，可校正图6所示的色彩平衡误差，以便用户不会感知到示例性图像210的边缘处的白色部分中的色彩平衡误差。 
表2 
<边缘加强算法> 
If(Mode In＝MLS) 
  If(second column) 
    If(B[1]＞B[2]) 
      take SCS filter 
    Else 
      take MLS filter 
  Else If(last column) 
    If(B[N]＞B[N-1]) 
      take SCS filter 
    Else 
      take MLS filter 
  Else 
    take MLS filter 
Else 
  take SCS filter
本领域技术人员可以理解的是，在不脱离所附权利要求的保护范围的前提下，可以对这里说明的示例性实施例作出各种改变，并且对于其中的部件可以替换等同物。例如，可将列检测器710配置为根据将要被检测出的输入图像特征，根据显示面板的子像素重复组，或是根据显示系统正在使用的子像素着色滤波器检测额外的列，或是不同于第一和最后一列的列。这些因素之间的关系可对于不同图像导致不同类型的图像伪像。当正在接受着色的输入图像数据表示导致被显示的输出图像中的色彩平衡误差的图像特征时，图7中的实施例700所修改的SPR部件提供了使用第二子像素着色滤波器替换第一子像素着色滤波器以计算显示面板上的特定子像素的值的基本框架。 
虽然已经通过具有两行四列的子像素的子像素重复组9说明了实施例700，但是显示面板还可具有将子像素重复组9向左(或向右)旋转九十度(90°)而形成包括四行两列的子像素重复组，如下： 
  W   G
  B   R
  G   W
  R   B
本领域技术人员可以理解的是，示例性图像在这个显示面板上展示的色彩平衡误差不同于在图4所示配置的显示面板上展示的色彩平衡误差。在上述这种显示器中会感觉色彩平衡误差不是出现在列中而是出现在行中，并且基于图像，色彩平衡误差可以由红色或绿色子像素引入的，而不是由蓝色子像素引入的。还可修改实施例700以检测正在接受处理的子像素处在哪行中，而不是在哪列中，或是使用不同的颜色子像素检测输入图像图案。 
可以在如下方式的显示技术中实施这里说明的显示系统、以及这里讨论的方法和手段，包括透射性和非透射性显示面板，诸如液晶显示器(LCD)、反射性液晶显示器、发射性场致发光显示器(EL)、等离子体显示面板(PDP)、场发射器显示器(FED)、电泳显示器、虹彩显示器(ID)、白炽灯显示器、固态光发射二极管(LED)显示器、以及有机光发射二极管(OLED)显示器。 
因此，所附的权利要求应当包括落入其保护范围内的所有实施方式，并不局限于任何特定的所披露的实施方式，或是作为实现本发明所构想出的最佳模式披露的任何实施方式。 

Claims (8)

1.一种显示系统，包括：
源图像接收单元，用于接收表示输入图像的源图像数据；所述源图像数据是以第一数据格式指定的颜色数据值的行和列设置的；
显示面板，实质上包括横跨所述显示器平铺的多个子像素重复组；所述子像素重复组包括至少两行和至少两列的至少两种基色子像素；在所述子像素重复组中的所述基色的设置定义了第二数据格式；
子像素着色电路，用于利用所述第一数据格式的所述源图像数据和第一子像素着色图像滤波器来计算所述第二数据格式的、所述显示面板上的各子像素的亮度值，所述第一子像素着色图像滤波器包括meta-luma锐化滤波器；
子像素位置检测电路，用于检测所述子像素着色电路正在处理的子像素是否处在所述显示面板的一个目标行和列的位置上；所述子像素位置检测电路产生位置信号；
所述子像素着色电路进一步用于，当所述位置信号表示所述子像素着色电路正在处理的所述子像素处在所述显示面板的一个目标行和列的位置上时，使用第二子像素着色图像滤波器代替包括meta-luma锐化滤波器的所述第一子像素着色图像滤波器来计算所述子像素的所述亮度值，所述第二子像素着色图像滤波器包括相同颜色锐化滤波器；以及
驱动电路，用于发送表示亮度值的信号到所述显示面板上的所述子像素以着色所述输出图像。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述显示面板实质上包括多个子像素重复组，所述组进一步包括至少一个白色子像素。
3.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述子像素重复组包括一个组，所述组包括：
R G B W  R B G W  R B G  R B G  R G B G  R B G B
B W R G，G W R B，G W R，G B R，B G R G，G B R B。
4.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述第一子像素着色图像滤波器能够在所述显示面板的边缘处产生色彩混淆。
5.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述子像素着色电路进一步包括模式生成器，当接收到表示显示着色条件的边缘的列检测信号时，所述模式生成器能够生成用于选择子像素着色图像滤波器的信号。
6.一种用于防止在显示系统上显示的图像边缘处的色彩混淆的方法，所述显示系统使用显示器上的图像数据的子像素着色，所述方法包括下列步骤：
接收源图像数据；
利用第一图像滤波器在一个像素接着一个像素的基础上将所述源图像数据子像素着色成为中间图像数据，所述第一图像滤波器包括meta-luma锐化滤波器；以及
检测正在接受子像素着色的当前像素数据的显示边缘条件；以及
选择用于子像素着色所述当前像素数据的第二图像滤波器，所述第二图像滤波器包括相同颜色锐化滤波器。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述选择第二图像滤波器的步骤进一步包括第二图像滤波器，所述第二图像滤波器与所述第一图像滤波器相比较，在所述显示边缘处生成实质上较少的色彩混淆。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述检测显示边缘条件的步骤进一步包括维持正在接受子像素着色的所述当前像素的列计数。
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