用于多调制显示器的光场模型化技术的系统和方法_3

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水平。
[0062] (4) W上的目标可能冲突。因此,许多变型方案和/或实施例可是可能和/或希望 的。运里将关于DMD对比率、PSF尺寸和局部对比度考虑来进一步讨论运一点。
[0063] 半色调DMD编码实施例
[0064] 在一个实施例中,前调制器/半色调DMD可在空间上调制均匀光场W产生半色调图 像一例如,其中,对于整个帖时间或其一部分,所有像素为ON或OFF。得到的半色调图像(被 适当地模糊化)可在主调制器/脉冲宽度DMD上产生足够的光水平,特别是在希望避免亮剪 裁的情况下。由于脉冲宽度DMD可能仅减小光水平,因此,经模糊化的半色调图像应基本上 在各处均比希望的屏幕图像(例如,输入图像)大。在一些情况下,当诸如黑背景上的非常亮 的点的图像特征可能迫使导致选择亮剪裁或暗剪裁的不可避免的状况时,可W有意地允许 进行一些亮剪裁,并且,经模糊化的半色调图像不会比输入(特别是该点)大。
[0065] 在一个实施例中,为了实现低的光水平W及避免光晕,经模糊化的半色调图像可 被设定为比希望的屏幕图像稍大。因此,经模糊化的半色调图像可基本上为希望的屏幕图 像的带限最小上界一例如,带宽由光学模糊限制。一个实施例(如下)趋于产生图像的带限 上界。它可能不是最小上界,而可具有类似的性能。运种放宽可能是希望的,原因是真实的 最小值尽管是可能的但可能是难W实现的。在本实施例中,基本上保留"没有亮剪裁"特性 可能就够了。
[0066] 在本实施例中,可通过使用空间抖动图案形成半色调图像。抖动图案可在矩形像 素块上被限定,并且可在整个图像帖上通过覆盖图案而被重复。由于模糊内核使图案平滑 化,因此,图案的尺寸可与模糊内核的尺寸有关。内核的尺寸也可确定最小非零光水平一例 如,抖动图案的一个像素开通并且所有其它像素关断会产生最小水平。
[0067] 下表1表示一个示例性IOX 10图案,示出了水平指数。对于给定的水平指数,被编 号的像素和具有更小号码的所有像素被开通,而具有更大号码的所有像素被关断。当给定 的水平图案被模糊化时,结果不趋于平坦,且被调制的场可具有一些最小值。下表2表示对 于表1的各水平指数的经归一化的最小光水平,示出了对于前面的指数的光水平。应当理 解,其它图案尺寸和其它空间抖动图案是可能的,并且是本申请所涵盖的。
[0068] 表1-示例性空间抖动图案
[0070]表2 -对于表1图案的归一化最小光水平
[0072]在本实施例中,对于任何特定的输入像素,经模糊化的半色调图像的对应像素的 水平应更大。为了在该像素处实现希望的更大水平,可W评价模糊内核的空间幅度内的输 入图像的所有邻近像素一例如,可W开通具有比希望水平小的水平的那些邻近像素中的任 一个。该方法的一个实施例可如下实现:
[0073] (1)对于任何特定输入像素,选择水平指数使得全帖光场的水平比像素水平大。例 如,能够选择产生当被模糊化时超过像素水平的半色调图案的水平指数(例如,对于整个 帖)。
[0074] (2)给定该全帖半色调图案,其PSF不使光对特定像素有贡献的所有像素可被关 断,不影响特定像素的水平。
[0075] 应当注意,该方法可能不产生具有特定水平的半色调分块,使得半色调图像具有 斑驳的外观。相反,各个像素可被开通或关断,运依赖于它们的指数W及与图像特征的接近 度。在其它实施例中,可能能够实现误差扩散和/或局部蓝噪声(blue noise)-例如,半色 调网格可通过对应的像素被局部阔值化。
[0076] 应当理解,虽然一个实施例可由有序抖动实现,但它可与扩展相联系W实现上界。 平滑化可能是在最低水平(例如,诸如对于抖动图案仅仅一个像素开通)的问题。为了得到 不同的平滑化效果,可能能够应用其它的方法,诸如蓝噪声和/或FM抖动。对于另一例子,考 虑黑背景上的小于全亮度的小的明亮物体。在运种情况下,引入的光晕可能比希望的宽。扩 展区域可能不完全被1填充。全部为1的更紧凑的区域会表现出较少的光晕,原因是显示的 光晕宽度比眼眩光宽度大。减小小的明亮物体的亮度会减小光晕宽度,而不是仅减小光晕 亮度。
[OOW]图3示出了用于产生适当的二值化半色调图像的方法的一个实施例。半色调图像 模块300可接收输入图像数据301,并且可在302将图像数据扩展到模糊内核的幅度一W产 生x(m,n)、即经扩展的输入图像。得到的二值化半色调图像b(m,n)可被设定为在x(m,n)〉 htLevel(m,n)的情况下b(m,n) = l,运里,htLevel(m,n)可作为映射(例如,覆盖于整个图像 帖上)被给定为表2中的值。二值化半色调图像可返回为b(m,n)。
[0078] 在一个实施例中,可W使用扩展算子W实现接近最小上界。其它实施例可使用可 在内核下提供要素最大值的非线性滤波器。
[0079] 光场模型和脉冲宽度DMD实施例
[0080] 主调制器/脉冲宽度DMD调制经模糊化的半色调图像光场W产生希望的屏幕图像。 脉冲宽度DMD只能使光衰减一因此,光场可W是希望的屏幕图像上的上界W防止亮剪裁。另 夕h为了防止暗剪裁,光场可W是最小上界。可通过使用光学处理的模型来计算、估计或另 外模型化经模糊化的半色调图像光场。在一个实施例中,光学处理可被假定为仅是模糊 化一例如,前调制器到主调制器的对准可忽略。在一些实施例中,其可W是总体配准误差。
[0081] 在其它实施例中,运种对准可被考虑并且产生要被应用的校正因子。例如,在真实 的显示器上,由前调制DMD产生的经模糊化的光场帖可能没有与主DMD帖完美地对准。例如, 光场图像可能轻微旋转、偏移或缩放W在帖边缘提供过扫描。还可能由于模糊化光学和其 它光学而翅曲。对于运种可能性,将前调制DMD上的点映射到主DMD上的点的前调制到主调 制映射可被测量并且被应用为映射一例如,作为查找表(LUT)等。
[0082] 图4示出用于产生脉冲宽度DMD补偿图像的技术的一个实施例。二值化半色调图像 (303,例如,来自图3)可被输入到模糊化模型402中,并且可在404被求倒数。可通过将输入 图像除W模型化的经模糊化的半色调图像光场(例如,将输入图像301乘W(在406)经模糊 化的半色调图像光场的倒数)来确定脉冲宽度DMD补偿图像。
[0083] 适应变化的PSF形状的实施例
[0084] 在真实的显示器上,给定前调制像素的PSF形状可能依赖于其在前调制帖上的位 置。模糊化光学可能不能模糊化所有的前调制位置。局部区域中的像素的PSF可被假定为很 少改变,并且,所有像素可被假定为具有相同的能量(例如,假定入射于前调制上的光场均 匀)。但是,在真实的显示器上,各PSF可趋于不同。在一个实施例中,对于2K帖,各PSF可被单 独地模型化,并且/或者可被应用于图像区域的局部部分一例如,导致可被捕获、存储、模型 化和在计算上使用的2百万个PSF。其它实施例可提供简化的模型W降低运种复杂性。由于 局部区域中的PSF趋于类似,因此,使用单个PSF模型W代表所有PSF-例如,至少在图像区 域的局部区域和/或局部部分中。运种潜在局部化的PSF模型可被测量或另外模型化W提供 适当的PSF模型。
[0085] 光场模型化实施例
[0086] 主DMD补偿经模糊化的光场W产生最终的屏幕图像。在一个实施例中,可在主DMD 像素网格上执行光场补偿。对于该补偿过程,可在主像素网格上展现经模糊化的光场。但 是,通过模糊化处于前调制像素网格上的半色调图像形成该光场。另外,前调制和主调制器 可能未对准。
[0087] 为了实现适当的补偿过程,存在两种可能的替代性实施例W供选择。第一实施例 是在前调制网格上对光场进行模型化,然后将其映射到主网格。第二实施例是通过在主网 格上将与各前调制像素相关联的PSF进行模型化来在主网格上对光场进行模型化。虽然本 申请包括两个替代性实施例,但现在将描述第一实施例一即,在前调制网格上将光场进行 模型化并且将其映射到主网格。在一个实施例中,可能能够在应对几何和/或光学崎变的情 况下来映射主网格上的点。
[0088] 选择该第一实施例可能是出于W下的原因:
[0089] (1)由于PSF可能在局部区域中基本上保持其形状。因此,可通过对于整个区域使 用单个PSF对半色调图像执行标准卷积过程,来在前调制上在局部区域中将光场模型化。
[0090] (2)由于前调制对主调制未对准,主调制上的局部区域中的PSF可具有不同的采样 相位,并且,运些可能需要被应对。在一些实施例中,由于前调制和主调制未被对准,因此, 可能存在将固有前调制网格对准的PSF模型移动到主网格的一些采样相位偏移。
[0091] (3)如果在主调制上模型化,那么即使PSF形状不在局部区域中改变,也可能在计 算卷积时由于采样相位变化而需要使用不同的PSF。
[0092] (4)PSF被固有地前调制参照。与前调制相比,更多的PSF会需要针对主调制被模型 化和记录。
[0093] (5)模型化光场会趋于具有高的计算成本。对于实际的实现,PSF可能需要被二次 采样和近似。如果在前调制网格上执行,运可能更简单。
[0094] (6)将模型化的光场从前调制映射到主调制具有计算成本,但运可能比在主调制 上将光场模型化的成本低。
[0095] (7)可通过将模型化的光场从前调制映射到主调制来实现前调制上的光场模型 化。可能希望该映射是精确的。对于特定的显示器,前调制到主调制对准是固定的。如果映 射具有误差,那么它们可被固定。例如,可通过校准过程期间修正PSF来应对该误差一例如, 映射中的偏移误差可通过该帖位置处的PSF模型中的偏移被抵消。
[0096] 另外,由于前调制到主调制未对准,因此,对于计算半色调图像的过程,输入图像 可被映射到前
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