专利名称：处理和显示图像的方法和使用所述方法的显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于显示图像的设备和方法。
背景技术：
可视内容——无论它们是静止还是移动图像——一般是从与作者的权利相关联的独占性的保证而受益的作品。它们的再现一般仅仅在严格限定的框架中被允许，所述框架允许作者和他们的受益人得到报酬。
为了保证正确地遵守这些法律规则，已经开发了许多系统来防止非法复制或使得复制品的质量变得非常差以使得它们不可用。
在此情形中，专利申请EP 1 237 369旨在抵制当显示图像时通过摄像机来复制图像，例如在电影院中使用便携式摄像录音一体机。为此，已经提出了使用在将要显示的值的附近的特征、以高速率来调制像素的强度，所述高速率使得所述特征为人眼所不可视，但是在由便携式摄像录音一体机拍摄的序列中产生人为失真(artefact)。
这样的解决方案需要以比闪光融合频率——它是大约60Hz——高的速率来进行调制，因此仅仅适用于具有高图像刷新速率——至少是大约100Hz——的系统。在被应用到具有较低显示速率(例如50Hz或60Hz)的系统的情况下，所述调制会被人眼看见，并且显著地使得所显示的图像的再现变差。
发明内容
为了避免这些问题，并且特别是为了提出适用于更宽范围的显示器的解决方案，本发明提出了一种用于处理源图像以产生至少两个连续处理的图像的方法，其中，在每个被处理的图像中的至少一个像素的颜色与在源图像中的像素的颜色不同，并且其中，在每个被处理的图像中的像素的修改后的颜色相互补偿，以便获得与在源图像中的像素的颜色对应的颜色。
由此改变了图像，而不有损于相对于人眼的呈现，即使在以与现有技术相比较的较低的速率下也是如此。
优选的是，在每个被处理的图像中的所述像素的亮度等于在源图像中的像素的亮度。
按照同一思想，本发明提出了一种用于处理第一组图像以产生第二组图像的方法，其中，在第二组的第一图像中的至少一个像素的颜色与在第一组的第一图像中的像素的颜色不同，并且其中，在第二组的图像中的像素的合成颜色就是在第一组的图像中的像素的合成颜色。
优选的是，在第二组的第一图像中的所述像素的亮度等于第一组的第一图像中的像素的亮度。
一般，通过所述像素的色度来限定像素的颜色。
本发明因此提出了一种将至少一个源图像处理为多个被处理的图像的方法，包括步骤-修改源图像的至少一个像素中的色度；并且-计算在被处理的图像中的所述像素的色度，以便在被处理的图像中的所述像素的色度的平均值等于在一个或多个图像源中的所述像素的色度的平均值。
优选的是，不改变所述像素的亮度。
因此，在被用于显示的情况下，本发明提出了一种根据至少一个源图像来显示图像的方法，其中，连续地显示多个图像，并且其中，在至少一个像素中，被显示的图像的颜色与在源图像中的颜色不同，并且被显示的图像的颜色的合成结果就是在源图像中的颜色的合成结果。
在设备方面，本发明提出了一种用于根据至少一个源图像来显示图像的设备，其中，连续地显示多个图像，并且其中，在至少一个像素中，被显示的图像的颜色与在源图像中的颜色不同，并且被显示的图像的颜色的合成结果就是在源图像中的颜色的合成结果。
优选的是，所显示的图像的亮度等于在源图像中的亮度。并且像素的颜色一般由所述像素的色度限定。
按照一个实施例，显示率大于人眼的颜色合成的频率，例如大于20Hz。
通过参照附图详细说明，本发明的其他特点和优点将变得明显，在附图中
图1示出了用于图解本发明的第一实施例的原理的图；图2是在第一实施例中执行的处理的颜色图的表示；图3示出了用于图解本发明的第二实施例的原理的图；以及图4是在第二实施例中执行的处理的颜色图的表示。
具体实施例方式
下面在以数字形式编码的图像的情形中进行说明，但是本发明当然不限于这种编码。在这一情形中，通过在数据介质2中存储的数据来描述要显示的一个或多个图像，所述数据介质2诸如光盘、硬盘或磁带。这个数据也可以来自广播信道(诸如无线电、卫星、电缆或ADSL)。显示系统4以源流的形式来接收这个数据，所述源流表示要显示的一个图像或图像序列。
按照图1中所示的第一实施例，源流的每个图像I1导致在显示器(例如具有屏幕10的投影机8)上显示两个图像I3和I4。因此，在移动图像的情况下，显示率是在源流中的图像比率的两倍。而且，可以指出，本实施例可以仅仅使用单个源图像I1，其当然适用于静止图像的情况。
处理电路6将源图像I1连续地转换为两个被显示的图像I3、I4，现在详细说明处理电路6的操作。
总体上，处理电路6使得有可能使用一个特征来调制像素的颜色，同时将所述像素的亮度，即每个像素的光强度保持在源图像中定义的级别上。因此，所述处理电路使得远离所述特征的像素的值不改变。
理论上，所述特征是任何一组像素。实际上，如果要通过便携式摄像录音一体机来拍摄所述特征，则它可以定义一个调制会使其出现的消息。甚至有可能使得所述特征包括图像的所有像素，这使得在非法记录时的图像显著地变差；但是，因为在眼睛的周围区域有较高的闪烁敏感性，这种解决方案在大屏幕的情况下可能是令人讨厌的。
现在说明对于按照通常使用的RGB标准、使用三元组R、G、B在源图像中所定义的所述特征的每个像素P执行的处理，每个值例如通过8个比特(在0到255之间)而被编码。
为了精确地执行在恒定亮度的颜色调制，定义亮度/色度类型的比色空间，例如空间YUV。在这个新的参考帧中，像素P的比色坐标如下
Y1=0.3*R1+0.59*G1+0.11*B1U1=-0.17*R1-0.34*G1+0.51*B1+128V1=0.51*R1-0.43*G1-0.082*B1+128]]>优选的是，应用传统伽马函数的反函数，以便在相对于像素空间的线性数字空间中工作。
如上所述，处理电路6将所显示的图像的亮度保留在源信号I1的亮度。在像素P的情况下，在图像I3中的亮度Y3和在图像I4中的亮度Y4因此将被简单定义为Y3＝Y1，并且Y4＝Y1相反，通过处理电路来修改色度分量U1、V1，以使得图像变差，因此它可以被摄像机拾取。但是，采取措施来保证图像I3和I4以高于颜色合成的频率的速率相互跟随，并且保证被修改的颜色相互补偿，以便获得期望的颜色(在源图像中定义的颜色)。
这些限制被反映在下面的一般方程式中，其中，U3、V3是在图像I3中的像素P的色度分量，并且U4、V4是在图像I4中的像素P的色度分量U3＝g(U1，V1)，并且V3＝h(U1，V1)(U3+U4)/2＝U1(V3+V4)/2＝V1如在图2中的传统色度图中所示，最后两个等式表示通过眼睛对实际显示的颜色C3(具有坐标U3，V3)和C4(U4，V4)进行合成而获得显示器需要在点P向眼睛呈现的颜色C1(具有坐标U1，V1)。
更精确而言，图2示出了在(O，U，V)平面中考虑的各种颜色。在作为示例而在此给出的通过8比特的表示中，具有坐标(128，128)的点对应于灰色。在这个图中，饱和度因此随着与坐标(128，128)的点的距离而增加。
从上面的等式，点C1是线段C3C4的中点，因此实际显示的颜色C3和C4的眼睛合成结果是颜色C1。在此我们说中点是因为在同一时段(例如大约20毫秒)中显示颜色C3和C4。当然，也可以提供这样一种系统，其中，从一个图像到另一个图像的显示时间可以是不同的；在这种情况下，眼睛的合成颜色将是用每个颜色的显示时间加权的、实际显示的颜色的重心。
对于一种特别简单的情况，有可能使用通过下面而定义的函数f
并且通过U3＝f(U1)和V3＝f(V1)来确定在图像I3中的点P的比色坐标，但是按照下面的不等式来限制U3和V3的值，以便三元组(Y3，U3，V3)和(Y4，U4，V4)都不在8个比特的RGB中可寻址的空间之外V1-255-R11.36≤V3≤V1+R11.36U1-255-B11.73≤U3≤U1+B11.73]]>128-Y11.36≤V3≤128+255-Y11.36128-Y11.73≤U3≤128+255-Y11.73]]>V1-10.69[G1-0.33*(U1-U3)]≤V3≤V1+10.69[255-[G1-0.33*(U1-U3)]]]]>一旦已经计算了在图像I3中的像素P的比色坐标U3、V3，则通过上面的一般方程容易获得在图像I4中的比色坐标，所述方程给出U4＝2.U1-U3，并且V4＝2.V1-V3。
因此，完全地确定图像I3和I4的像素P的比色坐标，需要使用所述特征的像素组来进行这个计算。
当然，在显示之前，在此通过应用传统的伽马函数、然后使用下面的方程返回RGB参考帧，而在由显示器8使用的参考帧中表达这些值R=Y+1.36*(V-128)G=Y-0.33*(U-128)-0.69*(V-128)B=Y+1.73*(U-128)]]>因此，例如在大约20毫秒的相同时间中通过显示器来连续地显示图像I3和I4。如上所述，显示时间对于每个图像可以是不同的。
当然，在显示固定图像的情况下，将定期刷新图像I3和I4的连续显示。
使用如上所述的函数f将导致在图像I3中的特征的像素的强去饱和以及在图像I4中的特征的像素的对应过饱和。如上所述，因为以大于人眼的色彩组合的频率的速率(例如50Hz)来连续地显示图像I3和I4，因此，由人眼在所述特征感知的合成颜色是在源图像I3中包含的颜色C1，因此所述特征对于人眼是不可见的。
相反，对于与显示不同步的摄像机，呈现将略微变差，因为在所拍摄的图像(I3或I4)中的颜色在所述特征中将是错误的(去饱和的或过饱和)。
本发明的第二实施例提出成对地处理源流的图像，并且对于如此考虑的每对图像，产生两个修改的图像作为输出以显示它们。这个实施例因此适合于源流速率等于显示速率的情况。
如图3中所示，来自数据介质2的源流的图像以连续图像I1、I2成对地被编组在一起。每对I1、I2被下面详细说明的处理单元6处理，以便获得图像对I3、I4以显示(通过如上所述的显示系统8、10)。以比人眼的色彩组合的频率高(而并不必须大于闪烁组合频率)的速率来执行图像I1和I2的连续显示。例如，采用50Hz的显示速率。
处理电路6修改预定特征的像素的色度，如下详细所述，但是使得与在所述特征之外的像素相关联的值(例如RGB值)不改变。
对于所述特征的每个像素P，执行下面的处理步骤，所述像素P的在源通量中的RGB比色值(在8比特上被编码)在第一图像I1的情况下是R1、G1、B1，并且在第二图像I2的情况下是R2、G2、B2-使用下述类型的公式来转变到亮度/色度类型比色空间Y=0.3*R+0.59*G+0.11*BU=-0.17*R-0.34*G+0.51*B+128V=0.51*R-0.43*G-0.082*B+128]]>以便获得像素P在图像I1和I2中的比色坐标Y1、U1、V1和Y2、U2、V2；-应用逆伽马函数；-保留亮度，并且修改色度分量，同时仍然将平均色度保持为等于在源图像中的平均色度(在所考虑的多个图像上进行的平均，在这种情况下，是在图像对I1、I2和I3、I4)。通过下面的一般公式来描述这个步骤Y3＝Y1并且Y4＝Y2U3＝g(U1，V1，U2，V2)并且V3＝h(U1，V1，U2，V2)U3+U4＝U1+U2V3+V4＝V1+V2-分别向在图像I3和I4中的像素P的所确定的比色坐标Y3、U3、V3和Y4、U4、V4应用伽马函数；并且-使用一般公式返回到RGB比色空间(用于显示)
R=Y+1.36*(V-128)G=Y-0.33*(U-128)-0.69*(V-128)B=Y+1.73*(U-128)]]>像在第一实施例中的情况那样，有可能在实际中使用利用上面定义的函数f(具体上是g和h函数)而构成的简化手段，并且采用U3＝f(U1)和V3＝f(V1)。
但是，如上所述，利用将R3、G3、B3和R4、G4、B4保持在在8个比特上可寻址的限制内(即在0-255之间)的方式、使用下面的不等式来限制U3和V3值的偏移128-Y11.36≤V3≤128+255-Y11.36128-Y11.73≤U3≤128+255-Y11.73]]>12[V1+V2-510-(R1+R2+Y2-Y1)1.36]≤V3≤12[V1+V2+R1+R2+Y2-Y11.36]12[U1+U2-510-(B1+B2+Y2-Y1)1.73]≤U3≤12[U1+U2+B1+B2+Y2-Y11.73]]]>12[V1+V2-10.69[G1+G2+Y2-Y1-0.33*(U1+U2-2.U3)]]≤V3]]>V3≤12[V1+V2+10.69[510-[G1+G2+Y2-Y1-0.33*(U1+U2-2.U3)]]]]]>由于上述的处理，所述特征将以与通过直接地使用源流而向人眼显现的颜色(即，从图像I1和I2的颜色组合合成的颜色)相同的颜色向人眼显现。
相反，以随机方式而拍摄图像的便携式摄像录音一体机将记录所述特征的像素的修改颜色，由于修改的颜色的不令人满意的混合，以这种方式产生的复制品不可接受。
以类似于图2的曲线在图4中图解的实施例提出了实际显示的颜色(C3和C4)的合成结果对应于在源图像中的期望颜色(C1和C2)的合成结果，即线段C3C4的中点与线段C1C2的中点重合。
当然，本发明不限于上述实施例。特别是，有可能选择除了上述使用的函数f之外的函数g和h。例如，可以选择函数，使得图像I3的仅仅一个分量和图像I4中的其他分量去饱和(例如使用类型U3＝f(U1)和V4＝f(V1)的公式)。
同样，如通过使用一般函数g和h所述，不必以类似的方式来处理两个分量U和V。例如，有可能限制在分量U上进行的改变，以便限制蓝色闪烁，人眼对于蓝色闪烁相对更敏感。
权利要求
1.一种用于处理源图像(I1)以产生至少两个连续处理的图像(I3，I4)的方法，其中，在每个被处理的图像(I3，I4)中的至少一个像素的颜色(C3，C4)与在源图像(I1)中的像素的颜色(C1)不同，并且其中，在每个被处理的图像(I3，I4)中的像素的修改的颜色相互补偿，以便获得对应于在源图像(I1)中的像素的颜色(C1)的颜色。
2.按照权利要求1的方法，其中，在每个被处理的图像中的所述像素的亮度等于在源图像中的像素的亮度。
3.按照权利要求1或2的任何一个的方法，其特征在于，通过第一组图像(I1，I2)来形成图像，这个第一组产生第二组被处理的图像(I3，I4)。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于，在第二组的第一图像(I3)中的至少一个像素的颜色(C3)与在第一组的第一图像(I1)中的像素的颜色(C1)不同，并且其中，在第二组的每个图像(I3，I4)中的像素的修改的颜色相互补偿，以便获得对应于第一组的图像(I1，I2)中的像素的合成颜色的颜色。
5.按照权利要求1-4之一的方法，其中，通过一个像素的色度来定义该像素的颜色。
6.按照前述权利要求之一的方法，包括步骤-修改源图像(I1)的至少一个像素中的色度(C1)；并且-计算在被处理的图像(I3，I4)中的所述像素的色度(C3，C4)，以使得在被处理的图像(I3，I4)中的所述像素的色度(C3，C4)的平均值等于在一个图像源或多个图像源(I1；I1，I2)中的所述像素的色度(C1；C1，C2)的平均值。
7.按照权利要求6的方法，其中，不改变所述像素的亮度。
8.用于根据至少一个源图像(I1)来显示图像的方法，其中，连续地显示多个图像(I3，I4)，并且其中，使用权利要求1-7的方法来处理所显示的图像。
9.按照权利要求8的方法，其中，所显示的图像的亮度等于源图像中的亮度。
10.按照权利要求8或9的方法，其中，通过一个像素的色度来定义该像素的颜色。
11.按照权利要求8-10之一的方法，其中，显示速率大于人眼的颜色组合的频率。
12.按照权利要求11的方法，其中，显示速率大于20Hz。
13.用于根据至少一个源图像(I1)来显示图像的设备，其中，连续地显示多个图像(I3，I4)，并且所述显示设备包括使用按照权利要求8-12之一的显示方法的处理电路。
全文摘要
本发明提出了处理和显示图像的方法，包括步骤修改图像源的至少一个像素的颜色(C
文档编号H04N9/31GK1853419SQ200480026987
公开日2006年10月25日 申请日期2004年9月6日 优先权日2003年9月17日
发明者劳伦特·布朗德, 弗吉尼·哈利尔, 乔纳森·克维克 申请人:汤姆森特许公司