专利名称：一种利用滤波器处理lcd运动图像模糊的方法
技术领域：
本发明涉及一种处理LCD (液晶显示器)运动图像模糊的技术，具体 来说，涉及一种利用滤波器处理LCD运动图像模糊的方法。
背景技术：
LCD (液晶显示器)运动模糊主要是由于LC (液晶)分子对输入象素 信息的反应时间太长，以及LCD主动矩阵式所引起的抽样保持特性同HVS (人眼视觉系统)的低通滤波效应不匹配而造成运动图像模糊。反应时间 方面可以通过应用更好的材料或改善LC单元设计来实现，另外还可通过 中国ZL200580029064. 3号专利申请公开的针对LCD视频/图形处理器的廉 价运动模糊减少(eco-过激励)的技术来解决。但是，由LCD的显示特性 同HVS系统共同造成的LCD运动模糊没有得到很好的解决。
菲利浦公司的研究员克隆珀豪威尔(Michiel A. Klompenhouwer)分 析了实际场景经过摄影机采样、LCD显示器重构图像以及人眼接受图像信 息的整个过程，根据LCD的显示机理以及人眼追踪运动目标的感识特性提 出了LCD运动图像模糊模型。该模型如附图l所示。它由三部分组成第 一部分是摄影机对实际场景的采样过程(包括时间采样与空间采样)。 A(i力是实际场景，；(i力是摄影机采样后的图像。第二部分是LCD显示器 对采样图像的重构过程，L(i力是重构后的图像。第三部分是人眼视觉系 统。^^力是人眼感知的图像。^^力与^(")在频域中存在以下关系"(义W/(义M化"W/(义).sinc(;义7;,) (1)
这里，^是目标的运动速度，A是图像的空间频率，K为显示器的采样
保持时间，传输函数#(义』.义)=^";义。综合反映了 LCD显示器的保 持-驱动特性与人眼的追踪效应的组合。另外中国专利ZL200480035549. 9
公开了一种用于运动模糊降低的带通滤波器的运动补偿逆滤波，它在上述
LCD运动图像模糊模型的基础上，提出了一个预补偿滤波器的概念即
《(A) = . 1
sinc(;rv,/;rA)
因此，如何通过各种不同的视频处理方法来减少LCD显示器采样保持效应，
是本领域正在研究的一个课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是通过补偿视觉系统和显示设备对视频的 低通滤波效应，提供一种基于极点聚焦全极点滤波器来减少LCD运动图像 模糊的方法。
本发明的技术方案为一种利用滤波器处理LCD运动图像模糊的方法，
其特征在于，它主要包括以下步骤
A) :建立LCD运动图像模糊模型
《lb ="(义M'(U.义)=《(义)'sin 义7;)
其中/^^)是实际场景，；(^")是人眼感知的图像，^是目标的运动速 度，^是图像的空间频率，^为显示器的采样保持时间，
B) :定义一个逆滤波《(A)= ., 1 ;、
C) :建立一个极点聚焦全极点滤波的逆滤波器。D):将上述逆滤波器作用于视频。 其中步骤C)中逆滤波器的建立过程如下<formula>formula see original document page 5</formula>
其中，参数N为滤波器长度，其值等于对输入的视频信号进行移动估计得
到移动速率V (目标每帧移动的像素数)；F为[O，l]区间内设定的常数，
其值可根据移动估计的速率V来调整以达到最佳效果，。
所述参数N和F可根据图像源的情况来调整。
图1为LCD运动图形模糊模型；
图2为基于极点聚焦全极点滤波减少LCD运动图像模糊的原理图； 图3为逆滤波与极点聚焦全极限点滤波器的频率响应(V=7像素/帧， F=0. 95);
图4为逆滤波与极点聚焦全极限点滤波器的频率响应(V=7像素/帧， F二O. 75);
图5为逆滤波与极点聚焦全极限点滤波器的频率响应(V=7像素/帧， F=0. 35);
图6为极点聚焦全极点滤波器的实现模型；
图7为F=0. 95， V=7像素/帧，极点聚焦全极限点滤波器减少TFT-LC运动模糊的对比效果图，其中a)是原始图形，b)是没有经过滤波直接显 示出来的效果图，C)是先对图像进行滤波后再显示处理的效果图8为F二O. 75， V=7像素/帧，极点聚焦全极限点滤波器减少TFT-LCD 运动模糊的对比效果图，其中a)是原始图形，b)是没有经过滤波直接显 示出来的效果图，c)是先对图像进行滤波后再显示处理的效果图9为F=0. 35， V=7像素/帧，极点聚焦全极限点滤波器减少TFT-LCD 运动模糊的对比效果图，其中a)是原始图形，b)是没有经过滤波直接显 示出来的效果图，c)是先对图像进行滤波后再显示处理的效果图。
具体实施例方式
由于现有技术中已经提供了 一种LCD运动图像模糊模型 《(A) = //(仝))(义,仏义)=《(A)■ sin上rj (工)
其中所给出的正弦关系的传输函数#(>J.A) = sinc(;A。，综合反映 了 LCD显示器的保持-驱动特性与人眼的追踪效应的组合。由于我们希望
借助视频处理作为减小LCD显示器采样保持效应的途径，因此可以通过补
偿眼睛和显示设备对视频的低通滤波效应。我们按公式(1)定义逆滤波
公式(1)表明，LCD运动模糊模型是一个线性模糊模型，传输函数
#cU'i;)=sinc(;};rA)在空域上就对应于一个冲激响应为
/^) = 0"</)的滤波器。这样，对于数字图像，原始场景人(")经过一 个FIR空间滤波过程得到人眼接受的图像，这个FIR滤波器的单位脉冲响帧移动的像素数，目标移动速率越大模糊长度就越大。该FIR滤波器的Z变换为<formula>formula see original document page 7</formula>
这里6';I'K""'W—\从数字滤波器的理论可知，该滤波器在单位圆上
存在N个零点。那么这个FIR的逆滤波器就是全极点滤波器，其逆滤波的Z变换为<formula>formula see original document page 7</formula>显然该逆滤波器在单位圆上存在N个极点，会造成滤波器的不稳定性问题。为此在式(4)的分母中引进一个系数F，如式(5)所示<formula>formula see original document page 7</formula>这样就能保证极点落在单位圆内，从而保证滤波器的稳定。图3 图5示出
了几个不同的速率与F系数对应的频率响应。从这些图可看出，当F越接
近1时，上式就越接近完全逆虑波，当F较小时，上式就接近与一个纯高
通滤波器。
通过将上述的逆滤波器先作用于视频，然后再经过LCD显示器采样保持特性与眼睛跟踪效应的共同作用，那么观察者感知的图像可能与原始图像更接近，这个逆滤波过程如图2所示。
图6为极点聚焦全极点滤波器的实现框图，首先对输入的视频信号进行移动估计，针对移动估计的速率来自适应地确定滤波器的参数F。图7 图9为分别取F为0. 95、 0. 75、 0. 35时对移动速率为7像素/帧的图像进行全极点滤波减少TFT-LCD运动模糊的仿真效果图像，其中图a是原始图像，图b是没有经过滤波直接显示出来的效果，图c是先对图像进行滤波后再显示出来的效果。
对比这些仿真图，可以发现当F取值较大时，极点聚焦全集点滤波器接近与完全逆虑波，理论上F越大越好。但是从实验中发现，当F取值超过0.8时，"振铃效应"就很明显了，从而导致图像的严重退化。当F取值较小时，极点聚焦全极点滤波器，接近于一个纯高通滤波器。总之，极点聚焦全极点滤波器是根据图像源的情况来调整系数F的值，实用中F值可以通过调用F与图像移动速率V之间的对应列表确定，使之得到最佳效果。
权利要求
1、一种利用滤波器处理LCD运动图像模糊的方法，其特征在于，包括以下步骤A)建立LCD运动图像模糊模型<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msubsup> <mi>I</mi> <mi>p</mi> <mi>f</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mover><msub> <mi>f</mi> <mi>x</mi></msub><mi>r</mi> </mover> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msubsup> <mi>I</mi> <mi>c</mi> <mi>f</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <msub><mover> <mi>f</mi> <mi>r</mi></mover><mi>x</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><msup> <mi>A</mi> <mi>f</mi></msup><mrow> <mo>(</mo> <msub><mover> <mi>f</mi> <mi>r</mi></mover><mi>x</mi> </msub> <mo>,</mo> <mover><mi>v</mi><mi>r</mi> </mover> <mo>·</mo> <msub><mover> <mi>f</mi> <mi>r</mi></mover><mi>x</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msubsup> <mi>I</mi> <mi>c</mi> <mi>f</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <msub><mover> <mi>f</mi> <mi>r</mi></mover><mi>x</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><mi>sin</mi><mi>c</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>π</mi> <mover><mi>v</mi><mi>r</mi> </mover> <mo>·</mo> <msub><mover> <mi>f</mi> <mi>r</mi></mover><mi>x</mi> </msub> <msub><mi>T</mi><mi>h</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths>其中 id="icf0002" file="A2008100299440002C2.tif" wi="11" he="5" top= "70" left = "39" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>是实际场景， id="icf0003" file="A2008100299440002C3.tif" wi="11" he="5" top= "70" left = "84" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>是人眼感知的图像， id="icf0004" file="A2008100299440002C4.tif" wi="1" he="4" top= "72" left = "143" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>是目标的运动速度， id="icf0005" file="A2008100299440002C5.tif" wi="3" he="6" top= "81" left = "34" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>是图像的空间频率，Th为显示器的采样保持时间，B)定义一个逆滤波<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msubsup> <mi>H</mi> <mi>inv</mi> <mi>f</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mover><msub> <mi>f</mi> <mi>x</mi></msub><mi>r</mi> </mover> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mrow><mi>sin</mi><mi> c</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>π</mi> <mover><mi>v</mi><mi>r</mi> </mover> <mo>·</mo> <mover><msub> <mi>f</mi> <mi>x</mi></msub><mi>r</mi> </mover> <msub><mi>T</mi><mi>h</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac> </mrow>]]></math> id="icf0006" file="A2008100299440002C6.tif" wi="43" he="10" top= "94" left = "78" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>C)建立一个极点聚焦全极点滤波的逆滤波器。D)将上述逆滤波器作用于视频。
2、根据权利要求1所述的利用滤波器处理LCD运动图像模米其特征在于，所述步骤C)中逆滤波器的建立过程如下l方法，<formula>formula see original document page 2</formula>其中，参数N为滤波器长度；F为
区间内设定的常数。
3、根据权利要求2所述的利用滤波器处理LCD运动图像模糊的方法，其特征在于，所述参数N与F根据图像源的情况来调整，其中N取目标前后两帧之间移动的像素，F根据移动估计的速率V查表调用。
全文摘要
本发明公开了一种利用滤波器处理LCD运动图像模糊的方法。根据LED运动图像模糊模型如右公式(1)所示关系，通过对实际场景I<sub>c</sub>(x,t)采样后，将视频输入给一逆滤波器，如右公式(2)所示，同时通过对输入的视频信号进行移动估值得到滤波器长度N，从而确定一个极点聚焦全极点滤波器，如上公式(3)所示。通过该可调参数F的全极点滤波器补偿人眼视觉系统和LCD显示器对视频的低通滤波效应，从而达到减少LED运动图像模糊的效果。
文档编号G09G3/36GK101640031SQ20081002994
公开日2010年2月3日 申请日期2008年7月30日 优先权日2008年7月30日
发明者刘志军, 钟翊炜 申请人:Tcl集团股份有限公司