专利名称：液晶显示器的帧速调制的制作方法
本申请为1997年7月9日提交的、申请号为No.08/890611的待审查在先申请的部分后续申请，该申请以引用方式整体结合在本申请中。
一般来说，本发明涉及显示装置，更具体地说，本发明涉及对于每个图像单元(像素)只有两种状态(接通/断开)或有限数量的分立状态可供选择的显示装置。更确切地讲，本发明涉及用于增强显示装置例如液晶显示器的灰度表现力的方法和装置。
有许多种装置可以用于图像显示，它们的显示性能有很大差异。例如，在CRT显示器上，光是由三种主要的荧光物质，红色、绿色和蓝色(RGB)荧光物质生成的，上述三色光由CRT中的电子束分别激发产生。通过对毗连的红色、绿色和蓝色荧光物质(构成每个像素)中的每一个施加变化强度的电子束，可以生成各种颜色和亮度的光。彩色图像通常由像素阵列表示，各个像素的值由一个24位字表示，即每种颜色成分用一个8位字节表示。每一像素的每种颜色成分可以用0-255范围内变化的一个强度值表示。在CRT上显示的彩色图像(例如计算机生成的)可以包含在这一色域或范围内的大量颜色。
与CRT相比，液晶显示器(LCD)的精度低得多，可能只限于每个像素1位的二值状态(接通/断开)，或者最多每个像素用4位数值表示。液晶显示器生成的颜色或者灰度远远低于8位像素精度所能表示的。液晶显示器一般由在两块基板之间间隙中填充液晶物质形成的平板构成。通过利用外加信号控制液晶物质的取向调制入射光，使其通过液晶板或将其阻断来显示图像。各个像素排列成矩阵或阵列，由一组扫描电极和数据电极驱动。通常控制每个像素在完全接通或完全断开状态之间转换(二值)。在某些液晶显示器中，可以通过施加处于完全接通和完全断开电压之间的液晶盒增量电压实现中间灰度。但是，对于这种中间电压电平的产生和维持存在许多实际的限制。利用与各个像素电极对齐镶嵌的彩色滤光片或者使用由光学器件如分色镜分成红色、绿色和蓝色成分的白光可以在液晶显示器上显示彩色图像，利用液晶显示器板对上述各种颜色成分进行调制。
为了以相对较高精度(例如8位/像素)在液晶显示器上真实地表现一幅图像，必须增加视觉上可以感觉得到的灰度亮度级数。一种方法就是帧速周期法或帧速调制法，按照这种方法，在多帧刷新过程中交替驱动一个像素打开和关闭以产生在该模式周期上的平均强度的视觉效果。例如，如果在三帧刷新过程中打开一个像素和在二帧刷新过程中关闭该像素，则对于该刷新周期似乎产生3/5的灰度强度。这种方法可能存在一些缺点，例如感觉闪烁(图像似乎迅速地出现和消失)或浮动(图像似乎存在虚影)。
人们已经作出各种努力来减少这些视觉缺陷。例如，授予Scheffer等人的美国专利US-5642133通过调制显示列驱动信号的幅值或脉冲高度使液晶显示器具有许多灰度级。但是，这种系统需要使用多极驱动器。授予Singhal等人的美国专利US-5313224试图通过沿时间轴和显示器的水平和垂直轴扩展调制像素的相位来减少闪烁。授予Akodes的美国专利US-4921334则是将多极驱动器与连续帧之间的时间复合结合使用的一个例子。授予Garrettt的美国专利US-5608649试图通过使用难以辨别的模式在开状态和关状态之间循环转换来减少闪烁。授予Liu的美国专利US-5389948根据原始图像中对应像素的灰度值、帧数、和混色显示矩阵(dither matrix)中一个单元的值改变每个像素的照度。虽然这些现有技术有助于减少闪烁视觉幻象，但是它们提供均匀的点阵图形或大量的灰度级数的能力是有限的。
所以，本发明的一个目的是克服现有技术系统中存在的缺点，以在具有有限精度的显示器中表现灰度梯度。
具体地说，本发明的一个目的是提供用于在液晶显示器(LCD)上显示图像的一种改进的系统。
本发明的另一个目的是提供用于对液晶显示器进行帧速调制以减少闪烁和视觉幻象的一种改进的系统。
本发明的再一个目的是增加能够在二值显示器上表现出来的灰度级数。
本发明的又一个目的是在帧速调制图像的每一帧中提供均匀的点阵图形。
本发明利用分散的混色显示矩阵产生非常均匀的点阵图形。这种显示矩阵是使用频率调制或分散点屏蔽方法产生的。图3表示作为示例的一个16×16分散混色显示矩阵。
为了产生p/q的灰度，我们首先根据每个显示周期的帧数或帧刷新率q生成从1至q的一个线性量化灰度级表。在时间t(1)，为激活选择量化表中的前p个表列值。在其后的各个时间t(2)、t(3)、……t(q)，循环移动量化表中的数值，选择移动之后量化表中前p个表列值。例如，为了产生3/5的灰度，生成如图5所示的量化表。对于每一帧激活表中前3个表列值。随着时间的推移，所述前3个表列值的量化级将如图5所示变化。5帧中的激活级依序为(1,2,3)、(4,5,1)、(2,3,4)、(5,1,2)、和(3,4,5)。采用这种方法，在任何帧中有三级是激活的，但是选定用于激活的特定级是逐帧变化的。
激活量化级借助于分散的混色显示矩阵变换，如图3所示，以生成相应图形序列，这些图形序列将在液晶显示器板中显示以表现不同的灰度。混色显示矩阵(例如图3)在矩阵中每个表列值的秩量化至q级(例如图5)。这样就构成图4所示的量化矩阵。一个像素根据其相应的量化级是否激活而打开或关闭。在3/5灰度的例子中，根据每个阵元的秩将该矩阵量化至5个不同的级。如图5所示依序在5帧中产生激活级。激活级的移动构型利用产生相应图形序列的量化矩阵变换。由于选择图3所示的矩阵，该矩阵使点阵分布最为均匀，所生成的图形在每一帧都保持均匀性。
通过参照以下结合附图所作的说明和提出的权利要求能够更好地理解本发明，从而明了本发明的其它目的和成就。
在附图中相同的参照标号指示相同的部分。
图1A、1B、和1C为表示本发明的运行环境的各种基本结构的方框示意图；图2A和2B共同构成本发明的主要功能部分的方框示意图；图3表示本发明的一个示例混色显示矩阵的阈值；图4表示量化到5级的图3所示混色显示矩阵；图5表示本发明量化表的一个示例，其表列值在5帧中移动；图6为本发明用于生成混色显示矩阵的方法的起始阶段的流程图7为为本发明用于为混色显示矩阵各个单元指定最低秩值的方法的流程图；图8为用于说明Voronoi分区的示意图；图9A-C用于说明方块分区；图10A-C共同构成本发明用于为混色显示矩阵各个单元指定较高秩值的方法的流程图；图11为用于评估间隙大小的高斯内核的示意图；图12为本发明的主要功能单元的另一部分的方框示意图；和图13为表示本发明方法的一般步骤的流程图。
现在参见图1A、1B和1C，它们均为本发明运行环境的一般方框示意图。源图像S从一个图像生成装置或输入装置10输出，所说图像生成装置或输入装置可以是例如具有图形制作能力的一台个人计算机、数字式摄像机、扫描仪等。源图像可以是来自一个视频源的静止图像或运动图像。利用图像处理单元12处理源图像，并传送到LCD显示装置14予以显示。LCD显示装置14可以是例如计算机或投影仪的平板显示器。
图像处理单元12可以用硬件结合分立元件、软件、固件、专用集成电路(ASICs)或其任意组合实现。此外，在本说明书中将图像处理单元划分成功能块只是为了便于描述。这些块的功能和物理边界是依装置而不同的。例如，图1B表示与LCD显示装置14集成在一起的图像处理单元。图像处理单元的各个部分可以在功能上与输入装置比LCD显示装置更加相关，或者反过来。图1C表示用图像处理单元构成个人计算机(PC)18的一部分的一个实施例，该计算机可以控制图像处理单元12、LCD显示装置14、打印机26、输入装置如扫描仪16和数字摄像机28的操作和它们之间的通信，以及分别与PC总线30直接或间接连接的外围设备如I/O装置24的控制和与其的通信。在该实施例中，源图像可以是预先存储在(并且或许经过处理而增强的)一个I/O装置24中，而且可以通过I/O接口20装载到PC中，或者可以利用数字图像输入装置例如数字摄像机28捕捉图像。此外，可以将软件形式的图像处理单元12从一个外部存储装置，即I/O装置24，装载到PC的存储器中。或者，可以将由硬件、ASIC、固件等，或者其组合构成的图像处理单元包含在一个任选插件22中，后者可以插入一个PC卡槽中。
虽然本发明可以应用于具有这些基本部分的任何一种这类装置中，但是为了便于说明，仅仅在如图2A和2B所示的特定的图像处理单元如LCD显示装置14的运行环境下描述本发明。在图2所示的示例系统中，将构成PC18的一部分、用于控制图像处理和其它系统操作的一个中央处理器(CPU)36通过总线40与一个图形控制器38连接，所说总线40可以是PC总线30的一部分或者是与其不同的一条总线。图形显示控制器38通过总线44与视频存储器42相连，用于从中检索图像数据，并且通过总线46与LCD显示装置14相连，用于向其传输图像数据。图形显示控制器38在总线46上传送数据信号(Px,y)、扫描线时钟信号、帧信号和像素时钟信号以控制LCD装置14。如图所示，混色显示矩阵发生器78也与总线40连接，下文中将对其工作方式予以介绍。如图所示，为了便于讨论，将混色显示矩阵发生器78作为一个独立的功能块，它可以构成图像处理单元14的一部分(图1A、1B和1C)，并且可以用具有分立元件的硬件、软件、固件、专用集成电路(ASIC)、或其组合加以实施。
源图像S可以来自各种输入装置，包括具有图像产生能力的个人计算机、扫描仪、数字摄像机等。图像可以是一份文件、照片或文字与图形混合图像的数字表示，例如位图或位图组合的形式，并且存储在视频存储器42中，所说存储器可以是任何适合的存储器或者一个存储器例如一个随机存取存储器(RAM)的一个指定区域。所存储的电子图像由许多被称为像素(像素pixel是图像元素picture element的缩写)或图素(图素pel是打印元素print element的缩写)的离散采样值构成。每个像素由它的位置(例如x和y坐标)和强度限定。一般来说，计算机存储图像所使用的精度是每像素8位，这样可以表示256灰度级。为了便于讨论，假定输入源图像S的分辨率和LCD显示器的分辨率相同。但是，在大多数情况下，已经采用各种过滤技术对源图像进行向下采样或向上采样以与LCD的分辨率兼容。
像素时钟信号监视当前像素的x-坐标，扫描线时钟信号监视当前像素的y-坐标，其值(强度)包含在像素数据信号Px,y中。帧信号或垂直消隐信号用于监视在一个显示时间周期内每个显示帧的计数。LCD显示屏在一个显示时间周期内刷新许多次以表现相同的图像数据。图形显示控制器控制视频存储器在每个新的显示时间周期提取新的图像数据用于显示。众所周知，这种常规操作可以用帧缓存器和先进先出(FIFO)缓存器来实现。
像素时钟信号和扫描线时钟信号还用于寻址混色显示矩阵48。混色显示矩阵是混色矩阵阈值的一个N×N阵列。利用混色显示矩阵48是由于，与原始图像相比，通常的LCD显示器只能在完全接通和完全断开(在灰阶显示中)两种状态再现每个像素，而在原始图像中每个像素可以具有256个可能值之一。某些LCD显示器能够在一定程度上实现较为精细的显示值量化，但是即使是那些能够实现的量化也几乎总是比原始图像粗糙。为了实现较为精细的灰阶量化显示，我们采用半色调(half-toning)技术，按照这种技术在均匀灰度区域利用相互间插的白像素和黑像素实现灰度显示，每种像素的百分比依赖于所要实现的灰度效果。当然，大部分需要显示的图像都具有像素值不均匀的区域，所以必须有一种方式可以将一个像素与另一个像素强度值不同的这些像素进行半色调处理。对这种像素进行半色调处理的一种相对较为快速的方法就是“混色方法”。
混色法(dithering)包括将像素值与一个混色显示矩阵的相应阈值进行比较的步骤。例如，让我们假设该混色矩阵的大小为16×16，图像空间为640像素乘480线。混色处理包括在理论上使混色矩阵覆盖原始图象的每个这类子区域，使得每个像素与一个相应的混色阈值相关联。将一个给定的像素图像值与其如此指定的阈值进行比较，确定该像素是否接通或断开。如果给定像素的图像值超过该像素的混色阈值，则该像素是接通的。否则就是断开的。每个像素的混色运算输出是该像素接通或断开的一个二值指示。利用模数计数器，即像素计数器50和扫描线计数器52，将混色显示矩阵的阵元变换到x-y图像坐标空间，使得D(x,y)=D(i,j)，对于i=x mod N和j=y mod N。本发明利用一种新方法使用混色矩阵发生器78产生混色显示矩阵48的值，在下文中将对其进行详述，该方法公开在待审查的美国专利申请No.08/890611(1997年7月9日提出申请)中，该专利申请以引用方式结合在本申请中。图3中表示了利用这种新方法生成的示例性的16×16混色显示矩阵。这种混色显示矩阵可以在所显示的图像中产生非常均匀的像素图形。
利用比较器54将当前像素值Px,y(即0-255)与相应的混色显示矩阵Di,j值进行比较，从而产生Pdith=1或Pdith=0这两个值之一。例如，如果当前像素Px,y具有灰度值150，而映射到该x-y坐标的混色显示矩阵阵元Di,j的阈值为122，则比较器54将输出Pdith=1值。为了便于解释，图中示出比较器54两个独立的输出，但是只能够获得一个输出，该输出对于Pdith=1为高电平(激活)，对于Pdith=0为低电平(未激活)。比较器54的输出被输入到像素输出发生器56(图2B)，下面对此予以介绍。
为了改善所显示图像的视觉效果，在本发明中应用帧速调制来扩展用LCD显示器表现的灰度梯度。LCD刷新的帧率或频率对于不同显示装置是不同的。在一个帧调制系统中，形成显示器上图像的像素在不同的帧中相应于所表现的色彩的灰度级或灰度梯度而接通或断开。在本申请的讨论中，将每个显示周期的帧数表示为q。举例来说，假设显示器每个周期刷新5次(q=5)和显示器的一个区域的有效灰度为3/5(例如将121/255量化为5个可显示的灰度级)。如果这个区域中所有的像素都只是在前三帧中接通，而在后二帧中断开，则会出现显而易见的闪烁。改变像素随时间变化接通和断开的模式，并且保持接通和断开像素的比例，有助于减少扰动效果。
参见图2A，在本发明中混色显示矩阵阈值Di,j还输入到多阈值处理单元58，其根据每个显示周期的帧速或帧数量化该输入值。例如，如果每个帧周期(q=5)有5帧，则该阈值将被量化为1、2、3、4或5。图4表示了图3所示的混色显示矩阵量化到5灰度级的量化结果。多阈值处理单元58的输出是一个量化的混色显示矩阵值DijQ。这个值输入到激活级比较器60(图2B)，其将量化的混色显示矩阵值DijQ与量化表62中的激活表列值进行比较。
如图2B所示，量化表62由一个线性的、多输出、循环移位寄存器构成。量化表62中表列值的数目由显示周期中的帧数(q)确定。例如，如果为5帧/周期，则表62由值为1、2、3、4和5的5个表列值构成。每一帧刷新周期的输出数由所表示的量化像素值(p)确定。为了产生p/q的灰度梯度，线性量化表62按照帧/周期值q由灰度级为1至q的q个表列值构成。在时间t(1)，根据输出#线上的量化像素值p，选择量化表中前p个表列值进行激活。将这些表列值在输出线64上输出到激活灰度级比较器60。在其后的每个时间t(2)、t(3)、…t(q)，在激活移位线上的帧信号之后，将量化表中的数值循环移位，例如移动两个位置，并在移位之后选择量化表中前p个表列值以从线64输出。例如，为了产生3/5的灰度梯度，生成如图5所示的量化表。在每一时间周期，将该表中前3个表列值输出作为激活灰度级。随着时间推移，这前3个表列值中的量化灰度级不断变化。如图5所示，在5帧中的激活灰度级依序为(1,2,3)、(4,5,1)、(2,3,4)、(5,1,2)和(3,4,5)。利用这种结构，在任何一帧中都激活3个灰度级，但是为激活所选择的特定灰度级是逐帧变化的。
所表现的灰度梯度p/q是利用当前像素值Px,y和帧速确定的。如图2A所示，当前的像素值Px,y输入到多阈值处理单元58中，该单元将量化当前的像素值。在上述的具有5帧/周期的示例中，多阈值处理单元58将当前像素值量化为等于1、2、3、4或5的像素量化值p，相应的灰度分别为1/5、2/5、3/5、4/5和5/5。
如图2B所示，将线性量化表62的输出线64上的作用电平输入作用电平比较器60。如上所述，还将量化混色矩阵值DijQ输入作用电平比较器60。作用电平比较器60将各个作用电平与当前的量化混色矩阵值DijQ比较以确定对应于当前像素Px,y的混色矩阵值是否是一个作用电平或非作用电平。例如，如果当前当前像素Px,y具有某一灰度值，并且映射到该x-y坐标的混色矩阵位置Di,j的阈值为120，则该量化混色矩阵值DijQ为3(比较图3和图4)。此外，使用如图5所示的示例，如果显示周期在第一帧t(1)，作用电平比较器60将当前的量化混色矩阵值3与当前的作用电平值1、2和3进行比较，以找到一个匹配值。然后，比较器60输出一个作用电平信号Latv=1，指示对应于当前像素的量化混色矩阵阈值与当前帧中的作用电平之一匹配。再利用图5所示的示例，如果显示周期在第二帧t(2)，作用电平60将当前的量化混色矩阵值3与当前的作用电平值4、5和1进行比较，没有发现匹配值。然后，比较器60输出一个作用电平信号Latv=0，指示对应于当前像素的量化混色矩阵阈值与当前帧中的任何一个作用电平都不匹配。为了解释清楚，在图中表示了比较器60的两种独立输出结果，但是实际上只能实现一个输出Latv。对于Latv=1为高电平(作用电平)，对于Latv=0为低电平(非作用电平)。比较器60的输出结果输入到像素输出发生器56中。
像素输出发生器56从比较器54接收混色像素值Pdith，并从比较器60接收作用电平值Latv。像素输出发生器表示为两个门逻辑算子。如果混色像素值Pdith和作用电平值Latv都等于1(或高电平或作用电平)，则逻辑与门56A产生一个信号Pout=1。这意味着如果当前像素值超过相应的混色矩阵阈值，并且对于当前帧来说量化混色矩阵值为量化表中的一个作用值，则产生信号Pout=1。如果混色像素值Pdith或作用电平值Latv都等于0(或低电平或非作用电平)，则逻辑或门56B产生一个信号Pout=0。这意味着如果当前像素值没有超过对应的混色矩阵阈值，或对于当前帧来说量化混色矩阵值不是量化表中的一个作用值，则产生信号Pout=0。为了便于讨论，图中所示像素输出发生器56具有两个门和两个输出，但是实际上只能实现一个与门，该与门具有Pdith和Latv输入和一个输出Pout，仅仅当输入都为作用电平(或1或高电平)时，该输出为作用电平(或1或高电平)。Pout信号，该信号表示当前像素的数据值(接通/断开，或1/0)，输入到LCD显示控制板64中。
LCD显示控制板64按照常规方式工作，可以包括例如水平和垂直移位寄存器66和68、像素和线驱动器70和72、像素数据锁存器74和一个LCD显示器76。基于像素时钟信号，水平移位寄存器66启动一个可选择像素锁存器74保存输入的像素数据，所说像素数据通过像素驱动器70的像素数据捕捉线在显示器76上形成一行。根据扫描线时钟信号，垂直移位寄存器68确定显示器76的哪一行接收所说像素数据行。垂直移位寄存器68利用各个连续的扫描线时钟信号使以前的行失效，而使用一个继续行驱动器72使显示器76各行启用以接收下一行像素数据。对于每一帧图像信息重复这个过程。
本发明的上述方面获得了一种灵活装置，这种装置能够在LCD显示器上表现任何数目的灰度，并且只受特定显示器帧速率的限制。所说电平移位量化表确保帧与帧之间的转换，而不会产生可以感觉得到的闪烁或浮动。按照本发明所使用的混色矩阵使得各帧的点图一致。
下面介绍混色矩阵生成操作，更加详细的介绍可以参见美国专利申请No.08/890611(1997年7月9日提出申请)，该申请全部内容以引用方式结合在本申请中。
图6至图11表示混色矩阵发生器78的操作。混色矩阵发生器78可以构成处理器14(图1A、1B和1C)或PC18的一部分，为了便于讨论图中将其表示为一个独立的功能块，而且可以用包含分立元件的硬件、软件、固件、专用集成电路(ASIC)、或它们的任意组合实施。(下面)考虑每个像素8位的数字图像的情况。一个像素可以具有255-0之间的任意灰度值，其中255(=28-1)相当于完全白或完全“接通”，0相当于完全黑或“断开”。如果成象装置是诸如打印机之类的装置，其中成像剂(在打印机的情况下为墨粉)施用量的增加会使图像亮度降低，在图像显示过程中通常将图像数据转换为互补值。以下的讨论将以这种互补色值进行表述，即较高的值表示较暗的图像，并且使用“墨点”术语，而不使用“接通”像素和“断开”像素，但是其原理同样适用于正色彩或灰度表示，诸如在LCD显示器或阴极射线管中产生的显示。
为了使描述更加具体，我们假设矩阵用于进行具有8位输入值和1位输出值的混色运算，因此每个像素具有256可能的输入像素值。所以不同的阈值的数目一定是比之小一，即255。设定矩阵大小为128×128，每个阈值将出现在64或65个混色矩阵位置上(191值×64位置/值+65值×64位置/值=128×128位置)。
现在，为混色矩阵赋值的一般方法开始时几乎任意地选择一个初始光灰度值和选定(少有)应当用于应均匀呈现该初始灰度值的子区域的初始点图形。可以使用获得该初始点图形的各种方法。从例如向具有均匀的初始灰度的一个图像应用“误差扩散”产生的输出的一个混色矩阵大小的子区域可以获得点图形。误差扩散是一种众所周知的半色调方法，按照这种方法将从在一个像素处进行半色调处理获得的量化误差“扩散”到相邻像素。误差扩散能够比混色更好地使整体误差最小，但是在许多情况下混色方法是更为可取的，因为这种方法计算量较小。
图6中所示方框82代表误差扩散过程。图6所示程序的目的是产生一个二值矩阵，其大小为所要产生的混色矩阵的大小，其阵元表示当该子区域具有等于起始值的均匀灰度值时相应的子区域像素是否将接受一个墨点当所有输入像素值等于起始值时，包含“1”的二值矩阵位置对应于应当接受墨点的子区域像素，而包含“0”的二值矩阵位置对应于其它的子区域像素。设定初始灰度值为0(白色)至255(黑色)灰度级上的比如说10(浅灰)。这意味着完美地讲，墨水应当沉积在642个子区域像素，即128×128子区域像素的10/255的像素上，从而理想地在误差扩散输出中应当包含许多逻辑“1”。
实际上，“1”的数目可以不恰好是642，从而可以增加点数，如方框84所示。选择用于增加点的矩阵位置是从对应于包含“Voronoi顶点”的候选像素中选择的。如下面结合附图8所解释的，Voronic顶点是距至少三个与其最接近的包含点的像素的中心等距离的一个点，所以最大的间隙，或空白中包含这样一个点。通过为每个候选位置评定一个分数可以确定位于最大空隙中的那些点，所说分数是通过对候选位置的卷积核定中心和求取对应于尚不含有点的像素的核函数系数之和而获得的。尽管可以使用其它类型的核函数，但是对于实现该目的来说，具有1.5个像素宽度标准偏差的一个11×11阶高斯核函数是适合的核函数。我们结合该方法其后的阶段介绍空隙尺寸和点群紧密度的其它度量标准。
即使不需要调整点数，误差扩散过程也会给这些点的设置造成不均匀性，因此执行均匀化程序86，即从最紧密的点群将“1”移动到最大空隙，直到移出“1”的最紧密点群生成最大空隙位置。
在识别出应当接受墨点以形成初始灰度级的子区域像素之后，我们开始为形成如此定位墨点的混色矩阵阈值赋值。我们逐步地为阈值赋值。我们知道，对应于包含“1”的初始二值矩阵的混色矩阵阵元位置上的阈值都应当小于10，而在所有其它位置阈值应当为10或者更大。为阈值赋值任务的第一阶段是确定所有小于10的阈值的位置。
图7表示这个阶段，它包括从二值矩阵最密集的位置反复地移出“1”，即在前面的移出墨点步骤之后概念上从剩余的最密集墨点位置移出一个墨点。当移出足够多的“1”以将剩余数目减少到表现灰度值9所需的墨点数目时，所有对应于在该过程中已经从中移出“1”的二值矩阵位置的混色矩阵位置都应当接受阈值9当灰度值为10时应当允许在这些位置沉积墨点，而当灰度为9时不允许。通过按照这种方式继续地移动“1”，可以类似地识别应当接受从8至0的阈值的位置。
图7表示这个运算阶段，但是没有参照实际的阈值，其依赖于量化级数和混色矩阵的大小(在本例中，分别为28=256和128×128)。相反，图7以更上位的术语将该运算表述成为每个位置赋予一个秩值，秩值表示对应子区域像素在其序列中的阶数，如果随着子区域像素数目允许的程度该子区域逐渐变暗，则在所说序列中的这些像素将接受墨点。就是说，如果输入量化级数(在本例中为28)大于混色矩阵位置数(在本例中为128×128)，则秩值和阈值相同，所以它等于阈值数。换句话说，利用诸如下列关系式可以容易地从秩值获得阈值T=trunc(RNT/NL)
其中T为阈值，trunc(x)为不大于x的最大整数，R为秩值，NT为阈值数(在本例中为28-1=255)，NL为混色矩阵位置的数目。我们更愿意在开始时通过计算秩值来赋值，因为明确地赋予和保存秩值使得赋值运算能够用于不同的量化程度。就是，一旦已经确定了秩值R，则可以在除将上述方程应用于T之外无需任何其它处理就为不同的NT/NL值生成不同的混色矩阵。正如上述方程所指示的，尽管对于实现本发明目的来说为一个混色矩阵位置赋予一个秩值等价于为其赋予一个阈值，但是我们将交替地提及这两个概念。
在本例中对应于从中去掉“1”的第一二值矩阵位置的混色矩阵位置的秩值为641，因为如果该子区域是逐渐变暗的，则该位置是接受墨点的前642个位置中最后一个。图7中方框88表示初始化秩值的过程。对于越来越小的秩值重复图7所示程序，直至已经按照方框90所表示的步骤为所有初始选择位置的秩值赋值为止。
我们使用两种不同方式识别对应于最密集的子区域像素的位置。当在二值矩阵中“1”的总数，即混色矩阵概念上覆盖的子区域中剩余墨点的数目达到应当接受0阈值的位置数目时，如在方框92表示的步骤中所确定的，我们通过确定候选位置上卷积核函数的中心和求取对应于保留墨点的像素的核函数系数之和来评估密集程度。与以前一样，我们使用一个11×11核函数，其值正比于具有1.5标准偏差的一个两维高斯函数。方框94表示在据此评定的密集度基础上从这些位置中进行选择。
但是，在剩余点数变为0阈值之前，通过Voronoi分区方法识别最密集的像素，方框96表示这个过程。参照图8可以理解Voronoi分区。
图8表示由一个混色矩阵限定的一个子区域，为了便于说明，所说混色矩阵大小为10×10；即，其大大小于上述128×128的示例混色矩阵。让我们假定该二值矩阵指定只有像素100、102、104、106、108和110接受墨点，当所说子区域98呈现图7程序所确定的浅灰灰度级之一时，所说二值矩阵指定哪些像素将接受墨点。对于如此选择的每个像素，Voronoi分区与包含所有与该像素中心点至少象与任何其它仍然选定接受墨点的像素中心一样接近的一个分区相关。用于确定该(多边形)分区顶点和为进行区域确定计算而将这些顶点排序的方法是本领域众所周知的，可以在例如K.Mulmuley所著的Computational Geometry,AnIntroduction Through Randomized Algorithms,Prentice-Hall出版社，Englewood Cliffs,NJ,1944中找到。
在执行分区运算时，必须记住是利用混色矩阵“拼成”图像；在均匀灰度图像中相邻的子区域像素112和114在对应的像素100和102接受墨点时也接受墨点，从而所得的分区如图8中虚线所示。特别是，像素100的分区也包括区域116，因为区域116中包含的这些点比到像素108和110更接近对应的像素112。考察这一点的一种方式是将该子区域想象成一张柔软的纸，将这张纸的上边沿与其下边沿贴在一起以形成管状，将管的两端连接在一起形成一个环面，使用所得环面上各点之间的最短距离确定Voronoi分区。
分区用于确定哪些接受墨点的像素在墨点最密集的区域中。与最小面积Voronoi分区相关的像素被认为与最紧密的点群相关。
如果仅有一个这样的像素点群是最紧密的，则相应的混色矩阵位置是指定当前秩值的位置。如果不止一个像素分区具有最小面积，可以简单地从最小分区面积像素中随机地选择出将要从中去掉墨点的下一个像素。我们发现应用其它的像素选择标准能够抑制用其它方式无法消除的视觉上的扰动虚影。
鉴于在图7所示步骤118中应用的点群紧密度度量表明了对应于候选混色矩阵位置的候选像素周围的其它包含墨点的像素的密集程度，在方框120中应用的点群紧密度度量表明候选位置周围具有接近指定秩值的秩值(迄今为止所确定的)的位置的密集程度。构成“接近”的标准可以通过设计加以选择。例如，对于某些设计来说，如果一个秩值相关的阈值仅与所指定阈值相同或差1，则认为秩值接近。对于其它设计来说，如果一个秩值与所指定的秩值的差值小于具有每个阈值的子区域像素数目(在本例中=64或65)，则认为秩值接近。我们称之为“距离标准”。
通过采用实施这种标准的Voronoi分区点群紧密度度量可以实现本发明的教导，但是我们更愿意采用一种不同的度量。在方框120表示的步骤中，对于这些接近秩值的像素聚集在一个给定像素周围的紧密度的度量简单地就是从给定像素至一个接近秩值的像素的最短距离在步骤118中所涉及的候选位置中，这种接近秩值位置中被认为是最紧密点群的位置为与最接近秩值位置距离最小的候选位置。就是说，如果P={pi；i=0,…,M-1}是M个这种接近秩值位置的集合，而X={xi；j=0,…N-1}是经历步骤118的N个候选位置的集合，则下一个被赋予秩值的位置的下标J由下式给出J=argminj{miniD(xj,pi)},]]>其中D(x,y)为上述环面上对应于位置x和y的子区域像素之间的最小测地距离。
如果这个标准也导致一种约束，我们对于相关的位置应用另一种标准，如方框121所示。对于这种标准，需将整个子区域矩阵划分成若干组。例如，如果该二值矩阵大小为128×128，我们可以将图9A所示的子区域分成16个大小为32×32的组，如图中虚线所示。由于与以上参照图8所述相同的理由，一个组的位置对应于当平面子区域变形为一个环面时彼此接近的像素，所以对应于接近子区域一个边沿的一个像素的位置与对应于接近相反边沿的一个像素的位置属于相同的组。例如，图9A中子区域122a-b构成图9B中的一个组，图9A中子组123a-d构成图9C中的一个组。
如果其中像素对应于给定的一个残留候选位置的一个组中比包含对应于任何其它残留候选位置的像素的其它组包含更多的剩余墨点，即，如果二值矩阵的对应子矩阵比对应于包含一个残留候选位置的一个组的任何其它子矩阵包含更多的剩余“1”，则所说给定的残留候选位置就是所选择的下一个赋予秩值的位置。否则，从残留候选位置中进行的选择是随机的。
在如此选择了下一个位置之后，将当前的秩值(或者等价地，相关的阈值)输入混色矩阵中相应位置，如方框124所示，并减小在下一个循环中赋予的秩值，如方框126所示。然后重复图7所示的循环直至赋予0秩值为止。
与图7程序相反，该图7中是以递减次序向各个位置赋予秩值的，这些位置将接受低于初始选定灰度值的阈值，图10A、10B和10C(统称图10)中的程序是按照递增次序向将接受大于初始选定灰度值的阈值各个位置赋予秩值的。如方框128所示，图10的程序从与图7所示相同的初始二值矩阵开始，但是图10中的程序是向对应于初始二值矩阵中“0”的位置赋予秩值，而不是向对应于“1”的位置赋予秩值。
如方框130所示，这个程序从等于初始二值矩阵中“1”的数目的一个秩值开始，即该程序从还未被赋值的最低秩值开始。如方框132和134所示，当增加的秩值不再小于混色矩阵位置总数时，该程序停止，所说位置总数在一个M×N矩阵中为MN。
到那时，按照依赖于秩值的方式选择下一个秩值的位置。图10B表示将秩值范围划分成四个区间。在本例中最低区间的上限VBOUND为1600，或这是总秩值范围的大约10％。现在，赋予这个范围内的秩值时，二值矩阵的绝大多数位置包含“0”几乎所有位置都赋予阈值。例如，在图8所说的子区域98中，除了像素100、102、104、106、108和110之外的所有像素都是候选者。因此，如图10B中方框136和138所示，该程序通过执行Voronic分区减少了候选位置的数目。具体地说就是，仅当一个位置对应于包含所形成的分区顶点例如分区142的一个子区域像素，例如像素140时，才可以认为这个位置是一个候选位置。
该方法通过为每个候选位置给予一个分数确定这些位置中哪一个位置对应于最大空隙或空白中的一个(包含Voronoi顶点)子区域像素，所说分数通过对该候选位置的卷积核函数求中心和求取对应于尚不含有墨点的像素的核函数之和而求得。方框143表示这个步骤，还可以认为这个步骤是识别其周围接受墨点像素聚集的紧密度最小的像素。为此目的可以使用的一种类型的核函数是一个具有1.5像素宽度标准偏差的9×9高斯核函数，图1表示了其中的一个示例。
如果得到一个约束分数，我们应用距离标准，如方框144所示。运算过程与图7中步骤120所示相同，但是有两个例外。第一，在用于应用所说标准的组中已经赋值位置的秩值小于正在赋予的秩值，而不是大于。第二，由于墨点是概念上添加到最大空隙中，而不是从最紧密的点群中移出，所选择的像素为这种接近秩值像素最为松散地，而不是最为紧密地，聚集在其周围的一个像素，从而检索过程针对最大距离，而不是最小距离进行。就是说，如果P={pi；i=0,…,M-1}是M个这种接近秩值位置的集合，而X{xj；j=0,…N-1}是经历前面步骤的N个候选位置的集合，则下一个赋予秩值位置的下标J由下式给出J=argmaxj{miniD(xj,pi)},]]>
其中D(x,y)为上述环面上对应于位置x和y的子区域像素之间的最小测地距离。
如果仍然得到一个关联结果，我们就通过应用与在图7中方框121中使用的组分区标准互补的一种标准打破它。如果其中像素对应于给定的残留候选位置之一的一个组的位置使之包含比包括对应于任何其它残留候选位置的像素的组较少的墨点，即，如果该二值矩阵的相应子矩阵包含的“1”少于对应于包含残留候选位置的一个组的任何其它子矩阵，则给定的残留候选位置就是下一个选择赋予秩值的位置。通过随机选择可以打破任何其它关联。
对于开始时关联的候选位置赋予秩值的次序在许多情况下是重要的，通过应用步骤144和146的标准或者图7中步骤120和121的标准可以确定这个次序。首先，如果关联候选位置的数目超过仍然需要赋予当前阈值的位置的数目，例如，如果相对于具有255个不同阈值的一个128×128矩阵这类候选位置的数目大于64或65，则该秩值次序对于那些关联位置中的不同位置将要接受的阈值产生影响，从而如果不认真选择，有可能出现轻色调和中色调干扰虚影。第二，如果所选择的候选位置位于应用选择标准的卷积核函数以计算另一个候选位置的分数，该分数将改变，并且能够防止象在其它情况下一样选择其它位置接受相同的阈值。第三，如果其Voronoi分区与所选定的候选位置分区共享一个或多个顶点，并且因此由该选择改变其Voronoi分区的大小，则可以以相似的结果，类似地改变另一个候选位置的分数。在实施本发明过程中，可以检验这些条件，并且仅仅在应用时它们使用附加选择标准，但是我们选择一致地使用附加标准，从而使所得的混色矩阵的质量相对不依赖于量化电平和赋予任何阈值的位置数目。
我们将秩值(或阈值)输入选定的混色矩阵位置，并且由于图10中的程序按照递增次序赋予秩值，即沿着增大图像暗度的方向，因此我们在相应的二值矩阵位置增加一个“1”，如方框148所示。方框150表示在重复图10循环之前使秩值递增。
在某些点，二值矩阵中“1”的数量，即达到对应于当前赋予秩值的灰度值的墨点数量足够大，使得根据已经赋值位置计算Voronoi分区变得意义不大。这就是上文中我们称为VBOUND1的电平。如果赋予的秩值超过该电平，但是低于电平VREGION，在后一电平“0”的数量已经减少到电平VBOUND1对应的“1”的数量，则候选空白的数量不会象在步骤138中一样由于Voronoi分区而减少。相反，通过以与参照步骤143所述相同方式应用一个核函数，可以为所有空白赋予分数。方框153和154表示图10所示程序的这个方面。如果必要的话，可以如上所述，在图10C所示的步骤144、146和148中进一步减少候选位置的数量。
一旦赋予的秩值已经达到电平VREGION，该值等于总秩值范围的90％，如果分区是基于二值矩阵中“0”的位置，而不是基于其中“1”的位置，由于“0”的数目已经减少到电平VBOUND1对应的“1”的数目，因此使用Voronoi又变得有意义。如方框155、156和158所示，这正是图10中程序所作的，只要赋予的秩值小于一个较高电平VBOUND2，在这个电平剩余的“0”的数目，即余下需赋予秩值的位置的数量，等于每个阈值的混色矩阵位置的数量(在本例中为64或65)。这个数目足够低，使得无需采取特殊的措施来减少候选位置的数目。如果所赋予的秩值超过VBOUND2，则该程序使用方框154所示运算赋予分数。在两种情况下，如果需要消除关联，可以再次使用图10C所示的运算。
当选择位置或者只是赋予秩值，从而作为其输出产生混色矩阵秩值时，可以使用图7和图10中的程序明确地赋予阈值，这些秩值暗指所说阈值。在后一种情况下，在这之后根据上述关系明确地赋予阈值。然后将所得的矩阵保存在混色矩阵48中，并如上所述用于本发明中。
虽然在以上说明中，已经将各种功能单元描述为LCD显示装置14的部分，但是它们也可以构成图像处理单元12的部分或者构成其它系统组成例如个人计算机18的部分。如图12所示，LCD显示装置14、图象处理单元12和/或PC18还可以包括，例如，一个中央处理器(CPU)36、包含随机存取存储器(RAM)160、只读存储器(ROM)162和临时寄存器组164的多种存储器、和一个输入/输出控制器166，所有各个部分都连接在一条内部总线168上。虽然为了便于说明，独立地表示上述各个单元，但是这些功能单元可以构成前面所述功能单元诸如视频存储器42、混色矩阵48、混色矩阵发生器78、多阈值单元58、比较器60等的一部分或者全部。此外，根据构成一种中央控制网络的系统例如一台扫描仪、打印机和LCD显示器的性质，这些功能单元可以是具有控制扫描、打印和LCD显示装置的程序的通用计算机的一部分。另外，应当理解，这些功能单元可以用分立元件、专用集成电路、执行适合软件的处理器和诸如此类的部件以及它们的任意组合实现。
本申请中所述的用于操作LCD装置14和/或图象处理单元12和/或各种功能单元的操作系统软件和/或专用软件可以存储在存储器160、162和164的任意组合中，或者可以存储在外部的一个或多个I/O单元中，包括硬盘驱动器170、软盘驱动器172、和光盘驱动器174，上述驱动器分别与I/O总线180相连。用于操作各个功能单元和/或用于实施本发明方法的软件可以存储在一种媒体例如硬盘170A上、软盘172A或光盘174A上，或者可以存储在一个远程装置178中，并通过通信接口176输入。
图13表示本发明方法的总流程。在步骤S10，作为一个例子，图形控制器38将检索下一个图像，并在步骤S12读入视频存储器42。图像数据的检索和临时存储将根据装置的不同而不同，并且与装置的相对速度、存储容量和带宽有关。这种操作在本领域中是众所周知的。在步骤S14，接收第一像素值Px,y，该值表示一个灰度或颜色。在步骤S16，将该像素值与一个相应的混色矩阵阈值Di,j进行比较。如果该像素值小于该阈值，则传送到LCD显示器的输出像素值Pout将为0(断开)。如果当前像素值至少与该阈值一样大，则在步骤S18将量化的混色矩阵阈值DijQ与量化表的作用电平进行比较。如果量化的混色矩阵阈值DijQ是量化表中的作用电平之一，则传送到LCD显示器的输出像素值Pout为1(或接通)。在步骤S20，如果当前像素不是图像中最后一个像素，则在步骤S22接收下一个像素，重复从步骤S16开始的循环，直至对于当前的刷新帧周期显示出整个图像为止，程序进入步骤S24。如果这是显示周期中最后的帧刷新显示，则在步骤S10接收下一个图像。如果不是，将量化表中的电平移位，使得现在的作用电乎为新的电平值，程序循环返回到步骤S14，以接收当前图像的第一个像素。
虽然已经结合几个具体实施例介绍了本发明，但是对于本领域技术人员来说，在上述描述的基础上显然还存在许多其它的替换、改进和变化。因此，本申请所述的发明应当包含所有属于权利要求书的构思和范围内的这类替换、改进、应用和变化。
权利要求
1.用于增强显示装置灰度表现力的一种设备，所说显示装置具有每个显示周期q帧的帧速，所说设备包括一个第一比较器，其用于将表示一个当前像素灰度的一个强度值与一个相应的混色显示矩阵阈值进行比较，并产生一个像素接通/断开信号；一个量化表，其用于存储从1至q的一组量化值，根据量化像素值p输出p个量化值作为激活量化值，和响应帧信号使所说表中的量化值移位；一个第二比较器，其用于将一个量化的混色显示矩阵阈值与所说的激活量化值比较以产生一个激活的阈值信号；一个像素输出发生器，其响应所说的像素接通/断开信号和所说的激活量化阈值信号产生一个像素输出信号；一个显示器，其响应所说的像素输出信号显示所说的当前像素，所说像素在q帧的显示周期内平均灰度值为p/q。
2.如权利要求1所述的一种设备，其特征在于还包括用于存储一组阈值的一个混色显示矩阵。
3.如权利要求2所述的一种设备，其特征在于还包括至少一个计数器，所说计数器响应当前像素的坐标，寻址所说混色显示矩阵，以输出所说混色显示矩阵的对应阈值。
4.如权利要求2所述的一种设备，其特征在于还包括一个多阈值单元，所说多阈值单元用于量化所说相应的混色显示矩阵阈值以产生在从1至q范围内的一个混色显示矩阵量化阈值。
5.如权利要求2所述的一种设备，其特征在于还包括用于生成所说混色显示矩阵的一个混色显示矩阵发生器，其包括用于生成由混色显示矩阵阵元构成的一个混色显示矩阵的装置，所说混色显示矩阵阵元包含混色显示矩阵阈值，并通过重复地将各个阈值赋值于所说的各个混色显示矩阵阵元使之与一幅图像子区域的各个子区域像素相关；用于确定一组子区域像素中每一个像素与其周围像素相对紧密度的装置，当所说子区域具有对应于所赋予阈值的均匀灰度级时，所说的这些周围像素接收字点；用于识别由此确定其紧密度最大的每个子区域像素的装置；用于确定所识别的一组子区域像素中每一个像素与其周围子区域像素相对紧密度的装置，所说周围子区域像素已经赋予阈值，所说阈值的秩的范围依赖于所赋予的阈值，并且排除一些当该子区域具有对应于所赋予阈值的均匀灰度级时接收字点的子区域像素；用于选择由此确定其紧密度最大的至少一个子区域像素的装置；和用于将所说阈值赋予与所选择的一个子区域像素相关的一个混色显示矩阵阵元的装置。
6.如权利要求1所述的一种设备，其特征在于它还包括一个多阈值处理单元，其用于将表示所说当前像素灰度的所说强度值量化以产生范围在从1至q的所说量化像素值p。
7.如权利要求1所述的一种设备，其特征在于所说量化表由一个移位寄存器构成。
8.如权利要求7所述的一种设备，其特征在于所说量化表由一个循环移位寄存器构成。
9.如权利要求7所述的一种设备，其特征在于所说量化表由一个线性循环移位寄存器构成。
10.如权利要求1所述的一种设备，其特征在于所说显示器是一个液晶显示器(LCD)。
11.用于增强显示装置灰度表现力的一种方法，所说显示装置具有每显示周期q帧的帧速，该方法包括以下步骤将表示当前像素灰度的一个强度值与一个对应的混色显示矩阵阈值进行比较，并产生一个像素接通/断开信号；将一组在从l至q范围内的量化值存储在一个量化表中；根据一个量化像素值p从所说量化表中输出p个量化值作为激活量化值；响应帧信号使所说表中的量化值移位；将一个量化混色显示矩阵阈值与所说激活量化值进行比较，并产生一个激活量化阈值信号；响应所说像素接通/断开信号和所说激活量化阈值信号产生一个像素输出信号；响应所说像素输出信号在q帧的一个显示周期内以p/q的平均灰度值显示所说当前像素。
12.如权利要求11所述的一种方法，其特征在于它还包括将一组阈值存储在一个混色显示矩阵中的步骤。
13.如权利要求12所述的一种方法，其特征在于它还包括响应一个当前像素的坐标寻址所说混色显示矩阵，并输出所说混色显示矩阵对应阈值的步骤。
14.如权利要求12所述的一种方法，其特征在于它还包括量化所说混色显示矩阵对应阈值以产生在从1至q范围内的一个混色显示矩阵量化阈值的步骤。
15.如权利要求12所述的一种方法，其特征在于它还包括产生所说混色显示矩阵的步骤，所说混色显示矩阵产生步骤包括生成一个混色显示矩阵，所说混色显示矩阵阵元包含混色显示矩阵阈值，并且通过反复将阈值赋予所说混色显示矩阵阵元而与一个图像子区域的对应子区域像素相关；确定一组子区域像素中每一个与其周围驱域像素的相对紧密度，当所说子区域具有相应于所赋予阈值的均匀灰度级时所说周围像素接收字点；识别由此确定其紧密度最大的每一个子区域像素；确定如此识别的一组子区域像素中每一个像素与其周围子区域像素的相对紧密度，所说周围子区域像素已经赋予阈值，其秩的范围依赖于所赋予的阈值，并且排除当所说子区域具有相应于所赋予阈值的均匀灰度级时接收字点的一些子区域像素；选择由此确定具有最大紧密度的至少一个子区域像素；和将阈值赋予与如此选定的一个子区域像素相关的一个混色显示矩阵阵元。
16.如权利要求11所述的一种方法，其特征在于它还包括量化所说表示当前像素灰度的一个强度值以产生所说在从1至q范围内的量化像素值p的步骤。
17.如权利要求11所述的一种方法，其特征在于它还包括将所说量化表存储在一个移位寄存器中的步骤。
18.如权利要求17所述的一种方法，其特征在于它还包括将所说量化值在所说量化表中循环移位的步骤。
19.如权利要求17所述的一种方法，其特征在于它还包括将所说量化值线性地存储在所说量化表中的步骤。
20.如权利要求11所述的一种方法，其特征在于它还包括在一个液晶显示器(LCD)上显示所说当前像素的步骤。
21.一种机器可读媒体，其中包含可由所说机器执行的指令程序以实现增强显示装置灰度表现力方法，所说显示装置具有每显示周期q帧的帧速，所说增强方法包括以下步骤将表示当前像素灰度的一个强度值与一个对应的混色显示矩阵阈值进行比较，并产生一个像素接通/断开信号；将一组在从1至q范围内的量化值存储在一个量化表中；根据一个量化像素值p从所说量化表中输出p个量化值作为激活量化值；响应帧信号使所说表中的量化值移位；将一个量化混色显示矩阵阈值与所说激活量化值进行比较，并产生一个激活量化阈值信号；响应所说像素接通/断开信号和所说激活量化阈值信号产生一个像素输出信号；响应所说像素输出信号在q帧的一个显示周期内以p/q的平均灰度值显示所说当前像素。
22.如权利要求21所述的一种媒体，其特征在于所说增强方法将一组阈值存储在一个混色显示矩阵中的步骤。
23.如权利要求22所述的一种媒体，其特征在于所说增强方法还包括响应一个当前像素的坐标寻址所说混色显示矩阵，并输出所说混色显示矩阵对应阈值的步骤。
24.如权利要求22所述的一种媒体，其特征在于所说增强方法还包括量化所说混色显示矩阵对应阈值以产生在从1至q范围内的一个混色显示矩阵量化阈值的步骤。
25.如权利要求22所述的一种媒体，其特征在于所说增强方法还包括产生所说混色显示矩阵的步骤，所说混色显示矩阵产生步骤包括生成一个混色显示矩阵，所说混色显示矩阵阵元包含混色显示矩阵阈值，并且通过反复将阈值赋予所说混色显示矩阵阵元而与一个图像子区域的对应子区域像素相关；确定一组子区域像素中每一个与其周围像素的相对紧密度，当所说子区域具有相应于所赋予阈值的均匀灰度级时所说周围像素接收字点；识别由此确定其紧密度最大的每一个子区域像素；确定如此识别的一组子区域像素中每一个像素与其周围子区域像素的相对紧密度，所说周围子区域像素已经赋予阈值，其秩的范围依赖于所赋予的阈值，并且排除当所说子区域具有相应于所赋予阈值的均匀灰度级时接收字点的一些子区域像素；选择由此确定具有最大紧密度的至少一个子区域像素；和将阈值赋予与如此选定的一个子区域像素相关的一个混色显示矩阵阵元。
26.如权利要求21所述的一种媒体，其特征在于所说增强方法还包括量化所说表示当前像素灰度的一个强度值以产生所说在从1至q范围内的量化像素值p的步骤。
27.如权利要求21所述的一种媒体，其特征在于所说增强方法还包括将所说量化表存储在一个移位寄存器中的步骤。
28.如权利要求27所述的一种媒体，其特征在于所说增强方法还包括将所说量化值在所说量化表中循环移位的步骤。
29.如权利要求27所述的一种媒体，其特征在于所说增强方法还包括将所说量化值线性地存储在所说量化表中的步骤。
30.如权利要求21所述的一种媒体，其特征在于所说增强方法还包括在一个液晶显示器(LCD)上显示所说当前像素的步骤。
31.用于在具有M级灰度显示能力的显示装置上显示具有可用每像素N位表示的一组灰度级的一个源图象的一种系统，其中M小于2N，该系统包括用于提供所说源图象的一个输入装置；具有每显示周期q帧帧速的一个显示装置；一个第一比较器，用于将表示所说源图象的一个当前像素的灰度的一个强度值与混色显示矩阵的一个对应阈值进行比较和输出一个像素接通/断开信号；一个量化表，用于存储在从1至q范围内的一组量化值，根据一个量化像素值p输出p个量化值作为激活量化值，和响应一个帧信号使所说量化值在所说表中移位；一个第二比较器，用于将一个混色显示矩阵量化阈值与所说激活量化值进行比较以产生一个激活量化阈值信号；一个像素输出发生器，其响应所说像素接通/断开信号和所说激活量化阈值信号产生一个像素输出信号；一个显示器，其响应所说像素输出信号，在q帧的一个显示周期内以p/q的平均灰度值显示所说当前像素。
32.如权利要求31所述的一种系统，其特征在于所说输入装置是一个扫描仪。
33.如权利要求31所述的一种系统，其特征在于所说输入装置是一台个人计算机。
34.如权利要求31所述的一种系统，其特征在于所说输入装置是一个数字摄像机。
35.如权利要求31所述的一种系统，其特征在于所说输入装置是一个媒体。
36.如权利要求31所述的一种系统，其特征在于所说显示装置是一台计算机。
37.如权利要求31所述的一种系统，其特征在于所说显示装置是一个投影仪。
38.如权利要求31所述的一种系统，其特征在于所说显示器是一个液晶显示器(LCD)。
全文摘要
通过以下步骤可以增强具有每显示周期q帧帧速的显示装置的灰度表现力:将表示当前像素灰度强度值与混色显示矩阵的对应阈值进行比较产生像素接通/断开信号,将一组量化值存储在量化表中,从量化表中输出p个量化值作为激活量化值,使量化值在量化表中移位,将量化阈值与该激活量化值比较产生激活量化阈值信号,响应像素接通/断开信号和激活量化阈值信号产生像素输出信号,在q帧的一个显示周期内以p/q的平均灰度显示当前像素。
文档编号G02F1/133GK1235329SQ9910441
公开日1999年11月17日 申请日期1999年3月25日 优先权日1998年3月25日
发明者林宗男, 疏效平, J·斯威科 申请人:精工爱普生株式会社