专利名称：用于校正阴极射线管失真的图像处理方法
技术领域：
本发明涉及一种用于校正阴极射线管中的失真的图像处理方法。
背景技术：
通常根据几何、聚焦和配准(registration)标准来测量电视机的性能和质量。现今所达到的性能水平是令人满意的，但是随着高清晰度电视和新屏幕技术(液晶显示器LCD、等离子体、有机电致发光OLED等)的到来，还必须提高性能水平而同时降低产品的成本。
现在的逻辑和模拟电子元件的性能水平可以每秒执行几百万次的数值和逻辑运算。在这种情况下，低成本的高频视频信号处理成为可能，对它们进行预先校正从而补偿阴极射线管中的缺陷因此改善它们的性能和它们的成本。
将在现今机壳上被部分校正的几何缺陷之一称为“喘息效应(breathing)”缺陷，其是由电视中的甚高压(之后称为VHV)供电的变化引起的。这种缺陷的起源是没有对现今机壳的高压供电进行稳压。VHV的幅度变化是视频内容的函数。VHV中的这些变化改变了在阴极射线管中用于加速电子束的条件从而导致图像几何的变化。
在现今机壳中由电子电路来补偿几何变化，这种电子电路特别作用于控制东/西校正电子电路和帧扫描的信号。还可以使用更加有效和低廉的、直接作用于视频内容的数字校正来代替这些“电子”补偿。
视频内容的数字校正通常包括将由阴极射线管的VHV供电所产生的图像失真鉴定，然后为要被显示的每个图像确定影响它们的失真，最后产生具有逆失真的预先校正的图像。
现在，为了对由VHV供电所产生的图像的短期失真进行定性，解决方案包括在阴极射线管的阳极电容器的低点(low point)和地之间使用电容性分压器。这种方法的主要缺点是阴极射线管的阳极电容器的低点于是不再是机壳的中性点。从而需要添加附加功能以保护阴极射线管应对电弧的危险，这增加了电视的成本。还可以考虑直接在阴极射线管的阳极上使用电阻性分压器桥以恢复VHV的交流AC和直流DC分量，但是因为它们是甚高压电阻器所以这也导致了电视的额外成本。
另一种可能性是包括使用阴极射线管的束电流的信号表示并且对其进行处理，从而其可以给出VHV值的实际表示。
但是，所有这些解决方案都具有只能事后才观测VHV值的缺点——在显示图像的时候才实际测量VHV的变化。此外，在视频处理的情况中，在处理图像和显示这个相同的图像之间需要延迟。用于正确地预先处理图像所必须知道的VHV值在这个图像显示期间将会有效。
发明内容
本发明的目的是减轻这个缺点。根据本发明，本发明的方法包括步骤预测VHV值，以便为每个图像事先确定在显示该图像的时候的VHV值，然后确定适当的预先校正的图像。
本发明涉及一种处理要用阴极射线管显示设备进行显示的视频图像序列的方法，该方法试图校正由显示设备的高压电源电路产生的失真，并且包括下面步骤对由显示设备的高压电源电路产生的失真进行鉴定；和对于要被显示的每个图像序列，确定影响它的失真并且产生具有逆失真的预先校正的图像，特征在于，定义了用于对由高压电源电路产生的失真进行鉴定的模型，所述模型能够发送作为要被显示的图像的视频信号的函数的、表示当正在显示这些图像时在高压电源电路的输出电压中的变化的信号。
表示高压电源电路的输出电压中的变化的信号具有低频分量VHV_DC和高频分量VHV_AC。
根据用于偏置阴极射线管枪的栅格的栅格电压或者根据表示阴极射线管束电流的束信号来计算低频分量VHV_DC。
为了计算高频分量VHV_AC，通过建模来定义对于每条图像线的显示设备的阴极射线管电容器的充电电流和放电电流，然后通过对于每条线对由积分充电电流和放电电流得出的电压求和来计算高频分量。
在第一实施方式中，根据所述图像的栅格电压和视频图像信号对阴极射线管电容器的放电电流和充电电流建模。
在第二实施方式中，以另一种方法确定充电电流。当正在充电阴极射线管的电容器时，通过阴极射线管的底座(base)中的电阻器测量充电电流。
通过参照附图阅读以非限制性的示例给出的下面描述可以更好地理解本发明，其中图1示出了传统上用来产生VHV的二极管分压变压器DST的电路图；图2示出了在显示视频信号时的放电阶段期间连接到阴极射线管的变压器的等效电路；图3示出了在线回扫(flyback)脉冲期间连接到阴极射线管的变压器的等效电路；图4示出了在显示图像的几条线期间阴极射线管的阴极电流、VHV和线扫描电压的变化；图5示出了根据低频分量VHV_DC和高频分量VHV_AC来产生VHV的优选方法的示意图；和图6示出了本发明的方法的步骤。
具体实施例方式
根据本发明，提出了预测VHV变化从而能够确定当正在显示图像的同时会影响图像的失真。使用视频信号R、G、B。根据用于基于图像的RGB信号值在显示该图像期间确定提供给阴极射线管的VHV的数学模型来进行这些预测。该模型模拟通常负责将VHV提供给阴极射线管的二极管分压变压器(之后称为DST)的操作。该模型还可以根据所期望的精度对一个或多个帧预测VHV。其表示了VHV(几条线到几帧)的短期/中期行为，并且在几帧之后可以使用长期分量的测量来复位VHV的值。因此可以用这种模型来预测VHV的变化从而通过预测将要被显示的图像中所需要的几何校正来进行积分。
在进一步详细描述本发明的方法之前，将简要说明传统上用于产生VHV的DST的电路图。在图1中示出了这种电路图。
带有参考标记10的二极管分压变压器是当前用于提高电压的变压器。初级绕组是电感为L的线圈，该线圈在其端子处接收电源电压Vcc和线回扫电压信号。次级绕组由多个以二极管D1到D5分离的串联连接的绕组L1到L5组成。每个次级绕组具有相同的磁通量因此具有相同的次级电压。通过将几个绕组串联连接，可以限制二极管的反相电压从而用其相反电压只是几千伏(大约8千伏)的二极管就实现了甚高输出电压(大约三万伏的数量级)。次级绕组输送VHV并且在中间输出端输送通过VHV的电势分割而获得的并且用于向栅格供电的较低电压G2和G3，通常称为阴极射线管枪的G2和G3。
在变压器的另一输出端可以获得表示阴极射线管中的射束的平均电流的电压V_info_beam。使用包括与电容器C1并联的、并且连接在所述输出端和参考电势之间的电阻器R1的积分器电路来获得这个电压。
现在将描述根据视频信号的VHV的建模。
通常可以将作为傅立叶级数的傅立叶分解应用于周期信号。但是，总可以将在特定时间间隔期间上变化的任何信息分解为低频(DC)分量和高频(AC)分量之和。由于电视的图像刷新是周期性的，在VHV的情况中，这要求对表示在几个图像上的VHV的平均值的连续分量VHV_DC与表示在这些相同图像上VHV中的即时变化的可变分量VHV_AC求和。
因此可以以下面方式根据傅立叶级数分解来表示VHVVHV(t)=a0+Σ13(ancos(nωt)+bnsin(nωt))+Σ4∞(ancos(nωt)+bnsin(nωt))]]>其中-低频分量VHV_DC(t)等于VHV_DC(t)=a0+Σ13(ancos(nωt)+bnsin(nωt)),]]>和-高频分量VHV_AC(t)等于VHV_AC(t)=Σ4∞(ancos(nωt)+bnsin(nωt))]]>低频分量VHV_DC(t)是用于将所有n个视频帧的VHV的预测值复位的长期分量，n例如可以是2或大于2。该分量不直接取决于当前视频信号R、G、B。
分量VHV_DC(t)的计算可以从下面数据获得分量VHV_DC(t)-用于偏置阴极射线管枪的栅格G2的电压信号；或
-阴极射线管的束电流，从信号V_info_beam获得的信息。
这两个信号展示了长期变化并且从而能够在当前帧之前的帧上进行测量。
因此可以通过ax2+bx+c类型的二次多项式来对分量VHV_DC(t)建模，其中x＝V_info_beam或G2。如果精度不足够高，则可以用一次微分项(differential term)补充这个多项式。例如，对于具有870伏和950伏之间的电压G2的矢量类型的枪并且对于x＝G2，可以获得下面系数a＝7.96×10-2；b＝-114；c＝68505。
对于在1.6伏和6.5伏之间的x＝V_info_beam，获得下面结果a＝13.76；b＝73.24；c＝30305。
当然，仅仅以示例的方式给出这些值。
分量VHV_AC(t)的计算类似地，可以用两种不同的方式来获得分量VHV_AC(t)(1)通过用作为输入信号的R、G、B视频信号和G2信号来对阴极射线管电容器的充电和放电建模-然后可以对至少一个帧进行预测；或者(2)通过测量阴极射线管的底座中的充电电流并且通过用作为输入信号的R、G、B和G2信号来计算放电电流-在这种情况中，可以对线进行预测。
(1)对阴极射线管电容器的充电和放电建模在扫描线的层次上，可以将VHV的变化分解为两个阶段(1.1)放电阶段，在该放电阶段期间显示视频信号。在该阶段期间，阴极射线管枪发射电子并且阴极射线管电容器放电。不存在线回扫脉冲并且关断变压器10的二极管。在该阶段期间，阴极射线管的等效电路如图2所示。该电路包括电阻器Rc，其表示粘结在阴极射线管的内外表面的石墨层的电阻。通常将该电阻器称为“镀膜”电阻器并且其与阴极射线管电容器Ctube和输送放电电流id(t)＝f(R，G，B，G2)的电流源串联连接。电流源对阴极射线管枪中的电流建模，总电流id(t)是每个都专门用于显示视频信号R、G、B之一的三个阴极中的电流之和。这些阴极的每一个的放电电流id(t)的等式具有a′x4+b′x3+c′x2+d′x+e的形式，其中x是减去其传导所需要的电压的阴极电压(通常称为“截止”电压)。系数a′、b′、c′、d′和e′是电压G2的二次多项式函数并且它们对于每个阴极不同。
例如，对于上面给出的类型的电子枪，获得下面系数-对于红阴极a＝5.5645×10-11G2-4.9243×10-8b＝4.0903×10-12G22-1.6116×10-8G2+1.2863×10-5c＝-9.2248×10-10G22+2.4397×10-6G2-1.4332×10-3d＝3.4105×10-8G22-7.6526×10-5G2+4.6775×10-2e＝-8.6611×10-8G22+1.6928×10-4G2-7.4740×10-2；-对于绿阴极a＝-2.6650×10-11G2+2.7656×10-8b＝1.3988×10-11G22-2.5156×10-8G2+1.2612×10-5c＝-1.1522×10-9G22+2.0234×10-6G2-8.4536×10-4d＝3.2522×10-8G22-6.1800×10-5G2+3.4496×10-2e＝-3.6885×10-8G22+8.0765×10-5G2-3.5027×10-2-对于蓝阴极a＝-4.7213×10-11G2+4.6983×10-8b＝1.0741×10-11G22-1.4188×10-8G2+5.3592×10-6c＝-1.2328×10-9G22+1.8090×10-6G2-5.7286×10-4d＝3.8850×10-8G22-6.5259×10-5G2+3.1976×10-2e＝-1.0422×10-7G22+1.9519×10-4G2-7.8503×10-2如上所示，电压G2从短期考虑是恒定的并且可以在当前帧或线之前的帧或线上进行测量。
(1.2)充电阶段，在该充电阶段期间不显示视频信号，并且线回扫脉冲重新充电阴极射线管电容器；当由变压器10放大的线回扫脉冲超过阴极射线管电容器的各端子处的电压电平时变压器10的二极管被导通。在这个阶段期间，阴极射线管的等效电路如图3所示。其包括串联连接的六个元件-电压源G，其输送表示由变压器10的绕组比放大的线回扫信号的信号e0(t)＝E0sinωt；-电感器LDST，其表示从其输出端看到的变压器10的电感；
-电阻器RDST，其表示从其输出端看到的变压器10的电阻；-“镀膜”电阻器RC；-电容器Ctube，其表示阴极射线管的电容；和-二极管D，用于使得电流从发生器e0(t)流到阴极射线管的电容器。
图4中所示的时序图描述了在具有恒定电平的一系列视频线上的几个连续的充电和放电阶段。该图示出对于该系列线的线扫描电压、电压VHV(t)和在这些线上显示的视频电平。
线L的充电电流的等式是ic(t)＝ic(t-t1)-ic(t-t2)其中t1=1ωarcsin(ULE0),]]>并且t2≅T2-t1,]]>并且ic(t-α)=(E0ω(ωcos(ω(t+α))+sin(ωα))-ULR)×(e-λ1t-e-λ2t)]]>其中·×是卷积；·E0是变压器10的无负载电压-它可以被东/西阴极射线管扫描校正信号调制；·UL是线回扫之前的阴极射线管电容器充电电压·ω＝2π/T，其中T是线周期；·R＝RDST+RC；并且·λ1=R+R2-Ra22LDST;λ2=R-R2-Ra22LDST]]>其中Ra=2LDSTC.]]>分量VHV_AC(t)是对于每个线周期通过将通过阴极射线管的电容器的放电电流id(t)和充电电流ic(t)进行积分而获得的电压的和。
通过测量阴极射线管的底座中的充电电流和通过放电电流的计算来建模如果使用在阴极射线管的底座中的充电电流的测量值，则将电阻器放置在阴极射线管的底座中，从而在线周期的充电阶段期间拾取充电信息。关于放电电流，如(1.1)所述对其进行计算。
不论采用何种用于计算AC分量的方法，需要连续积分的计算具有拾取误差的风险。为了防止这种发散风险，最好提供校正。在图5中示意地示出了所采用的方法的原理，该方法在将分量VHV_AC(t)添加到分量VHV_DC(t)之前用校正信号ε(t)对分量VHV_AC(t)进行校正。该校正信号ε(t)是将分量VHV_DC(t)与事先由低通滤波器滤波的最后信号VHV(t)进行比较的结果。类似地，在将信号VHV_AC(t)+ε(t)添加到分量VHV_DC(t)之前，由高通滤波器对该信号VHV_AC(t)+ε(t)进行滤波。高通滤波器限定了AC分量的带宽，并且低通滤波器限定了DC分量的带宽。公共频带限定了有效的校正范围。
因此，根据本发明，对于要被显示的序列的每个图像预测由变压器10输送的电压VHV。可以预测在显示这些图像的时候发生的、影响要被显示的图像的失真。例如，如果电压VHV的变化在其显示的时候产生图像的局部缩放或者整体缩放，则可能根据所预测的电压VHV来预测这种缩放。随后，改进图像的视频数据从而使后者包括相反缩放。可以将引入到视频数据中的相反缩放用于补偿由VHV的变化引入的失真。在图6中示出了这些步骤。
参照图6，在步骤11首先处理要被显示的源图像，从而预测在显示这些图像的时候输送到阴极射线管的VHV。然后在步骤12使用所述预测来预测将在显示它们的时候影响这些图像的失真。然后在步骤13期间这些失真用于确定相反失真并且将它们应用于源图像。
权利要求
1.一种处理要用阴极射线管显示设备进行显示的视频图像序列的方法，该方法试图校正由显示设备的高压电源电路产生的失真，并且包括下面步骤对由显示设备的高压电源电路产生的失真进行鉴定(11)；和对于要被显示的序列的每个图像，确定(12)影响它的失真并且产生(13)具有相反失真的预先校正的图像，其特征在于，定义了用于对由高压电源电路产生的失真进行鉴定的模型，所述模型能够发送作为要被显示的图像的视频信号(R、G、B)的函数的、表示当正在显示这些图像时在高压电源电路的输出电压中的变化的信号(VHV(t))。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表示高压电源电路的输出电压中的变化的信号具有低频分量(VHV_DC)和高频分量(VHV_AC)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据用于偏置阴极射线管枪的栅格的栅格电压(G2)来计算所述低频分量(VHV_DC)。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据表示阴极射线管束电流的束信号(V_info_beam)来计算所述低频分量(VHV_DC)。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述低频分量(VHV_DC)是所述栅格电压(G2)或者所述束信号(V_info_beam)的二次多项式。
6.根据权利要求2到5之一所述的方法，其特征在于，为了计算高频分量(VHV_AC)进行下面步骤通过建模定义对于每个图像线的显示设备的阴极射线管的电容器的充电电流(ic)和放电电流(id)；以及通过对于每条线将通过积分充电电流(ic)和放电电流(id)获得的电压求和来计算所述高频分量(VHV_AC)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述图像的所述栅格电压(G2)和视频图像信号来对充电电流(ic)和放电电流(id)建模。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在正在充电阴极射线管的电容器的同时由阴极射线管的底座中的电阻器测量充电电流(ic)，并且根据所述图像的所述栅格电压(G2)和视频图像信号对放电电流(id)建模。
全文摘要
本发明涉及试图校正由阴极射线管显示设备中的高压电源电路的不稳定性产生的失真的图像处理方法。对要显示的图像的视频内容进行校正。它们包括对由阴极射线管的高压电源电路产生的图像失真进行鉴定(11)；然后对于要被显示的每个图像确定(12)影响它们的失真；并且最后产生(13)具有相反失真的预先校正的图像。根据本发明，将由高压电源电路产生的失真进行鉴定，模型能够发送作为要被显示的图像的视频信号(R、G、B)的函数的、表示当正在显示这些图像时在高压电源电路的输出电压(VHV)中的变化的信号。
文档编号H04N3/23GK1812482SQ200510137520
公开日2006年8月2日 申请日期2005年12月29日 优先权日2005年1月6日
发明者让－卢克·贝朗格, 瑟奇·珀蒂, 丹尼尔·里韦罗 申请人:汤姆森特许公司