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CN103685864B - 影像信号获取方法及影像信号获取装置 - Google Patents

影像信号获取方法及影像信号获取装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种影像信号获取方法及影像信号获取装置。该影像信号获取方法包括步骤：测量采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号；以及对测量的采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号；其中非线性插值操作为采用三次样条插值函数进行插值操作。本发明还提供一种影像信号获取装置，本发明的影像信号获取方法及影像信号获取装置对采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号，这样可高效的获取不同灰阶切换画面的亮度信号。

Description

影像信号获取方法及影像信号获取装置
技术领域
本发明涉及信号处理领域，特别是涉及一种影像信号获取方法及影像信号获取装置。
背景技术
随着社会的发展，越来越多的用户使用液晶显示器进行各种社会活动。特别是3D快门式液晶显示设备，可以大大满足用户对于观看3D影片的需要。使用3D快门式液晶显示设备时，需要通过不同帧的画面显示左眼信号以及右眼信号，因此画面刷新频率较高，左眼信号与右眼信号进行切换时，切换间隔较短，容易出现串扰（crosstalk）现象。
为了较好的消除画面串扰现象，3D快门式液晶显示器会对左眼信号与右眼信号进行切换时的切换信号进行过驱动（Over Drive）处理，从而缩短左眼信号和右眼信号的切换间隔，避免串扰现象的产生。
因此3D快门式液晶显示器的不同灰阶切换画面的亮度信号（在该亮度信号下不会产生串扰现象）的设定，需要通过测量256*256组切换时的亮度信号来实现（即固定左眼画面的灰阶，测量切换后的256个灰阶的右眼画面的亮度信号，然后切换左眼画面的灰阶，再测量切换后的256个灰阶的右眼画面的亮度信号，直至切换了256个灰阶的左眼画面），或测量64*64组切换时的亮度信号，然后通过对测量结果进行线性插值来实现。
但是无论是测量256*256组灰阶的亮度信号的方法还是测量64*64组灰阶的亮度信号的方法，均需要进行大量的测量操作或灰阶亮度的运算操作，获取液晶显示器的不同灰阶的亮度信号的效率比较低下。
故，有必要提供一种影像信号获取方法及影像信号获取装置，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可高效的获取液晶显示器的不同灰阶的亮度信号的影像信号获取方法及影像信号获取装置，以解决现有的影像信号获取方法及影像信号获取装置获取液晶显示器的不同灰阶切换画面的亮度信号的效率比较低下的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种影像信号获取方法，其包括步骤：
测量采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号；以及
对测量的所述采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号；
其中所述非线性插值操作为采用三次样条插值函数进行插值操作。
在本发明所述的影像信号获取方法中，所述采用三次样条插值函数进行插值操作的步骤包括：
根据所述采样灰阶的切换前画面的灰阶、所述采样灰阶的切换后画面的灰阶以及所述采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号构建采样亮度信号矩阵；以及
调用interp2插值函数采用三次样条插值算法对所述采样亮度信号矩阵进行二维内插值操作，以生成二维全灰阶切换画面的亮度信号。
在本发明所述的影像信号获取方法中，在进行二维内插值操作时，设定所述插值操作的边界条件为边界端点的三阶导数与所述边界端点的邻近点的三阶导数相等。
在本发明所述的影像信号获取方法中，所述切换前画面的灰阶的采样数为17，所述切换后画面的灰阶的采样数为17；所述采样亮度信号矩阵为17*17矩阵。
在本发明所述的影像信号获取方法中，所述切换前画面的灰阶的采样数为33，所述切换后画面的灰阶的采样数为33；所述采样亮度信号矩阵为33*33矩阵。
本发明还提供一种影像信号获取装置，其包括：
采样灰阶亮度测量模块，用于测量采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号；以及
全灰阶亮度获取模块，用于对测量的所述采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号；
其中所述全灰阶亮度获取模块采用三次样条插值函数进行所述非线性插值操作。
在本发明所述的影像信号获取装置中，所述全灰阶亮度获取模块包括：
矩阵构建单元，用于根据所述采样灰阶的切换前画面的灰阶、所述采样灰阶的切换后画面的灰阶以及所述采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号构建采样亮度信号矩阵；以及
全灰阶亮度获取单元，用于调用interp2插值函数采用三次样条插值算法对所述采样亮度信号矩阵进行二维内插值操作，以生成二维全灰阶切换画面的亮度信号。
在本发明所述的影像信号获取装置中，在进行二维内插值操作时，设定所述插值操作的边界条件为边界端点的三阶导数与所述边界端点的邻近点的三阶导数相等。
在本发明所述的影像信号获取装置中，所述切换前画面的灰阶的采样数为17，所述切换后画面的灰阶的采样数为17；所述采样亮度信号矩阵为17*17矩阵。
在本发明所述的影像信号获取装置中，所述切换前画面的灰阶的采样数为33，所述切换后画面的灰阶的采样数为33；所述采样亮度信号矩阵为33*33矩阵。
相较于现有的影像信号获取方法及影像信号获取装置，本发明的影像信号获取方法及影像信号获取装置对采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号，这样可高效的获取不同灰阶切换画面的亮度信号，解决了现有的影像信号获取方法及影像信号获取装置获取液晶显示器的不同灰阶切换画面的亮度信号的效率比较低下的技术问题。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1为本发明的影像信号获取方法的优选实施例的流程图；
图2为本发明的影像信号获取方法的优选实施例的步骤S102的详细流程图；
图3为本发明的影像信号获取装置的优选实施例的结构示意图；
图4为使用不同采样数的灰阶切换画面的亮度信号获取的全灰阶切换画面的亮度信号与采用测量64*64组灰阶的亮度信号的方法获取的全灰阶切换画面的亮度信号的比较示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。
本发明的影像信号获取方法及影像信号获取装置可使用在相应的3D快门式液晶显示设备中。该3D快门式液晶显示设备包括快门式液晶显示器以及快门式眼镜。其中快门式液晶显示器包括背光源、液晶面板以及驱动液晶面板进行显示的驱动电路。该液晶面板使用较高的刷新频率（一般高于120Hz）交替生成左眼画面以及右眼画面，同时快门式眼镜也以相同的刷新频率切换左眼镜片以及右眼镜片的开启以及关闭。这样用户可通过快门式眼镜获得较好的3D画面体验。本发明的影像信号获取方法及影像信号获取装置使用/设置在该快门式液晶显示器的驱动电路中，用于更好的驱动液晶面板进行显示，避免串扰现象的产生。
请参照图1，图1为本发明的影像信号获取方法的优选实施例的流程图。本优选实施例的影像信号获取方法包括：
步骤S101，测量采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号；
步骤S102，对测量的采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号；
本优选实施例的影像信号获取方法结束于步骤S102。
下面详细说明本优选实施例的影像信号获取方法的各步骤的具体流程。
在步骤S101中，测量采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号（即过驱动信号），该采样灰阶包括切换前画面（如左眼画面）的灰阶以及切换后画面（如右眼画面）的灰阶，这里可以设置切换前画面的灰阶采样数为17，切换后画面的灰阶采样数为17，即将全黑画面的灰阶和全白画面的灰阶之间均匀设置15档中间灰阶画面，这样采样的切换前画面和切换后画面的灰阶均为0（全黑画面）、16、32、48、64、80、96、112、128、144、160、176、192、208、224、240、255（全白画面）。具体为将切换前画面的灰阶设定为第0灰阶，然后测量切换后的上述17个灰阶的切换后画面的驱动亮度信号；然后将切换前画面的灰阶设定为第16灰阶，然后测量切换后的17个灰阶的切换后画面的驱动亮度信号，直至切换前画面的灰阶设定为第255灰阶；从而获取采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号。其中获取的不同采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号在画面切换时均不会发生串扰现象。随后转到步骤S102。
在步骤S102中，根据步骤S102中获取的亮度信号构建17*17的采样亮度信号矩阵，并对该采样亮度信号矩阵进行非线性插值操作，从而获取256*256矩阵的全灰阶切换画面的亮度信号。在本优选实施例中，采用三次样条插值函数进行插值操作。
请参照图2，图2为本发明的影像信号获取方法的优选实施例的步骤S102的详细流程图。采样三次样条插值函数进行插值操作具体包括：
步骤S1021，根据采样灰阶的切换前画面的灰阶、采样灰阶的切换后画面的灰阶以及采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号构建采样亮度信号矩阵；
步骤S1022，调用interp2插值函数采用三次样条插值算法对采样亮度信号矩阵进行二维内插值操作，以生成二维全灰阶切换画面的亮度信号。
在步骤S1021中，每个采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号均对应一切换前画面的灰阶和一切换后画面的灰阶。如切换前画面的灰阶采样数和切换后画面的灰阶采样数均为17，则可以得到17*17个不同的灰阶切换画面的亮度信号。这里以切换前画面的灰阶作为行序号，切换后画面的灰阶作为列序号，相应的灰阶切换画面的亮度信号作为数据构成以17*17的矩阵，作为采样亮度信号矩阵。随后来到步骤S1022。
在步骤S1022中，调用MATLAB的interp2插值函数采用三次样条插值算法对步骤S1021获取的采样亮度信号矩阵进行二维内插值操作，从而生成256*256矩阵的二维全灰阶切换画面的亮度信号。
其中interp2插值函数具体为ZI=interp2（X，Y，Z，XI，YI，method），其中X和Y为由采样灰阶的切换前画面的灰阶和采样灰阶的切换后画面的灰阶作为自变量构成的数组，X与Y尺寸相同，Z为由采样亮度信号矩阵构成的2维函数数组。XI和YI为全灰阶的切换前画面的灰阶和全灰阶的切换后画面的灰阶作为自变量构成的数组，method为进行二维内插值操作的边界调节，一般设定为spline，即边界端点的三阶导数与边界端点的邻近点的三阶倒数相等。这样得到的ZI即为由全灰阶切换画面的亮度信号构成的2维函数数组，即得到了256*256矩阵的二维全灰阶切换画面的亮度信号。
这样即完成了本优选实施例的影像信号获取方法的信号获取过程。
在本优选实施例的影像信号获取方法中，也可将切换前画面的灰阶采样数设置为33，切换后画面的灰阶采样数也设置为33，这样将进一步提高获取的全灰阶切换画面的亮度信号的精度，但是会增加一部分亮度信号的测量操作的工作量。
本优选实施例的影像信号获取方法对采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号，这样可高效的获取不同灰阶切换画面的亮度信号。
本发明还提供一种影像信号获取装置，请参照图3，图3为本发明的影像信号获取装置的优选实施例的结构示意图。本优选实施例的影像信号获取装置30包括采样灰阶亮度测量模块31以及全灰阶亮度获取模块32。采样灰阶亮度测量模块31用于测量采样灰阶33的灰阶切换画面的亮度信号；全灰阶亮度获取模块32用于对测量的采样灰阶33的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号34。其中全灰阶亮度获取模块32采用三次样条插值函数进行非线性插值操作。
全灰阶亮度获取模块32包括矩阵构建单元321以及全灰阶亮度获取单元322。矩阵构建单元321用于根据采样灰阶33的切换前画面的灰阶、采样灰阶33的切换后画面的灰阶以及采样灰阶33的灰阶切换画面的亮度构建采样亮度信号矩阵；全灰阶亮度获取单元322用于调用interp2插值函数采用三次样条插值算法对采样亮度信号矩阵进行二维内插值操作，以生成二维全灰阶切换画面的亮度信号34。
本优选实施例的影像信号获取装置30使用时，首先采样灰阶亮度测量模块31测量采样灰阶33的灰阶切换画面的亮度信号，随后全灰阶亮度获取模块32用于对测量的采样灰阶33的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号34。其中具体为全灰阶亮度获取模块32的矩阵构建单元321根据采样灰阶33的切换前画面的灰阶、采样灰阶33的切换后画面的灰阶以及采样灰阶33的灰阶切换画面的亮度构建采样亮度信号矩阵；然后全灰阶亮度获取模块32的全灰阶亮度获取单元322调用interp2插值函数采用三次样条插值算法对采样亮度信号矩阵进行二维内插值操作，以生成二维全灰阶切换画面的亮度信号34。
这样即完成了本优选实施例的影像信号获取装置30的信号获取过程。
在本优选实施例的影像信号获取装置30的信号获取过程中，也可将切换前画面的灰阶采样数设置为33，切换后画面的灰阶采样数也设置为33，这样将进一步提高获取的全灰阶切换画面的亮度信号的精度，但是会增加一部分亮度信号的测量操作的工作量。
本优选实施例的影像信号获取装置的具体工作原理与上述的影像信号获取方法的第一优选实施例中的相关描述相同或相似，具体请参见上述影像信号获取方法的第一优选实施例中的相关描述。
本优选实施例的影像信号获取装置对采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号，这样可高效的获取不同灰阶的切换画面的亮度信号。
请参照图4，图4为使用不同采样数的灰阶切换画面的亮度信号获取的全灰阶切换画面的亮度信号与采用测量64*64组灰阶的亮度信号的方法获取的全灰阶切换画面的亮度信号的比较示意图。
其中符号A的曲线为采用测量64*64组灰阶的亮度信号的方法获取的全灰阶切换画面的亮度信号；符号B的曲线为对采样数为17的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作获取的全灰阶切换画面的亮度信号；符号C的曲线为对采样数为33的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作获取的全灰阶切换画面的亮度信号；符号D的曲线为对采样数为9的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作获取的全灰阶切换画面的亮度信号。图中的横坐标为全灰阶切换画面的切换后画面的灰阶数（这里默认切换前画面的灰阶数为0灰阶），图中的纵坐标为全灰阶切换画面的亮度信号。
从图中可以看出，符号D的曲线与符号A的曲线偏离较大，而符号B的曲线和符号C的曲线可以较好的与符号A的曲线重叠。采用本发明的影像信号获取方法获取的全灰阶切换画面的亮度信号可与采用测量64*64组灰阶的亮度信号的方法获取的全灰阶切换画面的亮度信号基本一致。由于符号A的曲线和符号C的曲线均需要耗费较长的时间进行测量操作，其中符号A的曲线耗费的时间为符号B的曲线耗费的时间的16倍，符号C的曲线耗费的时间为符号B的曲线耗费的时间的4倍。因此本发明的影像信号获取方法大大提升了获取液晶显示器的不同灰阶切换画面的亮度信号的效率。
本发明的影像信号获取方法及影像信号获取装置对采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号，这样可高效的获取不同灰阶切换画面的亮度信号，解决了现有的影像信号获取方法及影像信号获取装置获取液晶显示器的不同灰阶切换画面的亮度信号的效率比较低下的技术问题
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种影像信号获取方法，其特征在于，包括步骤：
测量采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号；以及
对测量的所述采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号；
其中所述非线性插值操作为采用三次样条插值函数进行插值操作；
其中所述采用三次样条插值函数进行插值操作的步骤包括：
根据所述采样灰阶的切换前画面的灰阶、所述采样灰阶的切换后画面的灰阶以及所述采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号构建采样亮度信号矩阵；以及
调用interp2插值函数采用三次样条插值算法对所述采样亮度信号矩阵进行二维内插值操作，以生成二维全灰阶切换画面的亮度信号。
2.根据权利要求1所述的影像信号获取方法，其特征在于，在进行二维内插值操作时，设定所述插值操作的边界条件为边界端点的三阶导数与所述边界端点的邻近点的三阶导数相等。
3.根据权利要求1所述的影像信号获取方法，其特征在于，所述切换前画面的灰阶的采样数为17，所述切换后画面的灰阶的采样数为17；所述采样亮度信号矩阵为17*17矩阵。
4.根据权利要求1所述的影像信号获取方法，其特征在于，所述切换前画面的灰阶的采样数为33，所述切换后画面的灰阶的采样数为33；所述采样亮度信号矩阵为33*33矩阵。
5.一种影像信号获取装置，其特征在于，包括：
采样灰阶亮度测量模块，用于测量采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号；以及
全灰阶亮度获取模块，用于对测量的所述采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号进行非线性插值操作，以获取全灰阶切换画面的亮度信号；
其中所述全灰阶亮度获取模块采用三次样条插值函数进行所述非线性插值操作；
其中所述全灰阶亮度获取模块包括：
矩阵构建单元，用于根据所述采样灰阶的切换前画面的灰阶、所述采样灰阶的切换后画面的灰阶以及所述采样灰阶的灰阶切换画面的亮度信号构建采样亮度信号矩阵；以及
全灰阶亮度获取单元，用于调用interp2插值函数采用三次样条插值算法对所述采样亮度信号矩阵进行二维内插值操作，以生成二维全灰阶切换画面的亮度信号。
6.根据权利要求5所述的影像信号获取装置，其特征在于，在进行二维内插值操作时，设定所述插值操作的边界条件为边界端点的三阶导数与所述边界端点的邻近点的三阶导数相等。
7.根据权利要求5所述的影像信号获取装置，其特征在于，所述切换前画面的灰阶的采样数为17，所述切换后画面的灰阶的采样数为17；所述采样亮度信号矩阵为17*17矩阵。
8.根据权利要求5所述的影像信号获取装置，其特征在于，所述切换前画面的灰阶的采样数为33，所述切换后画面的灰阶的采样数为33；所述采样亮度信号矩阵为33*33矩阵。
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