专利名称：图像处理设备、图像处理方法和程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理设备、图像处理方法和程序。更特别地，本发明涉及使能灰度 级转换(gradation conversion)之后所感知的图像质量的改进的图像处理设备、图像处理 方法和程序。
背景技术：
例如，在要将大的位数目的图像(如，其中RGB值(红、绿和蓝)中的每一个为8 位的图像)显示在小的位数目的显示器(如，能够显示其中RGB值中的每一个为6位的图 像的LCD (液晶显示器))上的情况下，必须执行用于转换图像的灰度级电平的灰度级转换。
执行灰度级转换的方法的示例是FRC (帧速率控制)处理。 在FRC处理中，调整要在显示器上显示的图像的帧速率，以匹配显示器的显示速 率，例如，所述显示速率比帧速率高四倍，然后在显示器上显示图像。 也就是说，例如，假设要在6位LCD上显示8位图像。当聚焦于8位图像的帧中的 像素时，将该帧称为目标帧，并且将该像素称为目标像素。 并且，假设8位图像的帧速率(或场速率)是60Hz，并且6位LCD的显示速率是8 位图像的帧速率的四倍，即240Hz。 在FRC处理中，将图像的帧速率控制为四倍，以便所述帧速率匹配显示器的显示 速率，然后显示具有已经被控制的帧速率的图像。 也就是说，由(b。、bph和b3)表示与目标像素的像素值的共计8位之中的低两位 (=8_6)对应的四个(=240Hz/60Hz) 1位值。 由X表示通过截取8位像素值的低2位而获得的6位值(通过简单地将8位像素 值量化为6位像素值而获得的值)。 在FRC处理中，基本上，将8位像素值转换为四个6位像素值(在顺序的四个帧中 的目标像素的位置处的像素值)X+b。、 X+V X+b2和X+b3。 具体来说，在目标像素的8位像素值是127(二01111111B，B指示前一值是二进制 数)的情况下，通过截取8位像素值的低2位而获得的6位值X是31 ( = 011111B)。
并且，例如，作为与目标像素的像素值127(二01111111B)的共计8位之中的低两 位IIB( = 3)对应的四个1位值(b。、Vb2和b3)，使用(0B、1B、1B和1B)。
因此，将目标像素的8位像素值127 ( = 01111111B)转换为四个6位像素值X+b。 =31( = OlllllB)、 X+bl = 32( = 100000B)、 X+b2 = 32 ( = 100000B)和X+b3 = 32 (= 100000B)。 在FRC处理中，将目标帧转换为四个帧，以便帧速率匹配LCD的显示速率。现在， 假设将四个帧以显示时间序列称为第一、第二、第三和第四帧。在这种情况下，在第一到第 四帧中的目标像素的位置处的像素的像素值对应于FRC处理中的上述四个6位像素值31、 32、32和32。 在FRC处理中，以四倍于原始帧速率的显示速率在LCD上显示第一到第四帧。在这种情况下，在目标像素的位置处，以人的视觉在时间方向上积分(相加)6位像素值31、32、32和32，以便像素值看起来像127。 如上所述，在FRC处理中，通过使用以人的视觉执行时间方向中的积分的时间积分效果，以伪方式由6位表示作为8位像素值的127。 在FRC处理中，通过使用存储相互关联的8位像素值和四个6位像素值的LUT(查找表)，执行将8位像素值转换为6位像素值的处理。 执行灰度级转换的方法的另一示例是误差扩散(error diffusion)方法(例如，参见"Yoku wakaru dijitaru gazou shori" by Hitoshi KIYA， Sixth edition,CQPublishing， Co. Ltd. ， January 2000， pp.196—213)。 在基于误差扩散方法的灰度级转换中，关于作为空间上靠近目标像素的像素的像素值的量化误差的噪声执行高范围的空间频率的噪声成型，并且将关于其已经执行了噪声成型的噪声加到目标像素的像素值，由此执行误差扩散(将目标像素的像素值的量化误差加到空间上靠近目标像素的像素的像素值的误差扩散)。然后，将已经与噪声相加的像素值量化为期望的位数。 基于误差扩散方法的灰度级转换是在空间方向中的二维A E调制，其中在已经向其相加了噪声(量化误差)之后量化像素值，如上所述。因此，在已量化(经灰度级转换)的图像中，看起来好像已经对仅通过截取低位而变得恒定的像素值执行P丽(脉冲宽度调制)。结果，由于其中以人的视觉执行空间方向中的积分的空间积分效果，经灰度级转换的图像的灰度看起来好像光滑地改变。也就是说，与原始图像的灰度级电平(如，当原始图像是如上所述的8位图像时，256(28)_灰度级)等效的灰度级电平可以以伪方式表示。
并且，在误差扩散方法中，考虑到在高范围空间频率中人的视觉的灵敏度低，将噪声成型之后的噪声(量化噪声)加到像素值。因此，可以减小在经灰度级转换的图像中可察觉的噪声的电平。
发明内容
在误差扩散方法中，将噪声成型之后的噪声加到像素值，并且因此可以减小在经灰度级转换的图像中可察觉的噪声的电平，如上所述。然而，当加到像素值的噪声量大时，在经灰度级转换的图像中加到像素值的噪声(即，在空间方向中扩散的噪声)是可察觉的。
作为用于防止噪声在经灰度级转换的图像中可察觉的方法，可以接受用于减小在空间方向中扩散的噪声量的方法。然而，在该方法中，误差扩散的效果(误差扩散方法的效果)是不充分的，并且所感知的灰度级电平减小。 因此，期望在不使得经灰度级转换的图像的所感知的灰度级电平减小的情况下，通过防止噪声在经灰度级转换的图像中可察觉来提高所感知的图像质量。
根据本发明的实施例，提供了图像处理设备，包括第一计算部件，用于将图像的像素值和滤波器部件的输出相加，所述滤波器部件用于对通过量化图像的像素值而获得的量化值的量化误差执行空间方向中的滤波；第一量化部件，用于量化第一计算部件的输出，并输出包括量化误差的已量化值，所述已量化值用作A E调制数据，所述A E调制数据是对像素数据执行A E调制的结果；第二计算部件，用于计算第一计算部件的输出与第一计算部件的输出的已量化值之间的差，由此获得量化误差；第二量化部件，用于对量化误差的一部分进行量化，并输出通过量化获得的已量化值，所述已量化值用作在空间方向中补偿误差扩散的补偿数据；第三计算部件，用于将A E调制数据与补偿数据相加，由此产生使用时间积分效果的误差扩散数据，所述使用时间积分效果的误差扩散数据使用时间方向中的视觉积分效果来产生误差扩散方法的效果；第四计算部件，用于计算量化误差与补偿数据之间的差，所述差用作A E调制误差，所述A E调制误差是用于A E调制的量化误差；以及滤波器部件，用于对A E调制误差执行空间方向中的滤波。并且，还提供了使计算机用作图像处理设备的程序。 根据本发明的实施例，提供了图像处理方法，包括如下步骤将图像的像素值与滤波器部件的输出相加，由第一计算部件执行所述相加；量化第一计算部件的输出，并输出包括量化误差的已量化值，所述已量化值用作A E调制数据，由第一量化部件执行所述量化和输出；计算第一计算部件的输出与第一计算部件的输出的已量化值之间的差，由此获得量化误差，由第二计算部件执行所述计算；对量化误差的一部分进行量化并输出补偿数据，由第二量化部件执行所述量化和输出；将A E调制数据和补偿数据相加，由此产生使用时间积分效果的误差扩散数据，由第三计算部件执行所述相加；计算量化误差与补偿数据之间的差，所述差用作A E调制误差，由第四计算部件执行所述计算；以及对A E调制误差执行空间方向中的滤波，由滤波器部件执行所述执行步骤。 在前述图像处理设备、图像处理方法和程序中，第一计算部件将图像的像素值与滤波器部件的输出相加，并且第一量化部件量化第一计算部件的输出，并输出A E调制数据。此外，第二计算部件计算第一计算部件的输出与第一计算部件的输出的已量化值之间的差，由此获得量化误差。第二量化部件对量化误差的一部分进行量化，并输出补偿数据。第三计算部件将△ E调制数据与补偿数据相加，由此产生使用时间积分效果的误差扩散数据。第四计算部件计算量化误差与补偿数据之间的差，所述差用作A E调制误差。滤波器部件对A E调制误差执行空间方向中的滤波。 图像处理设备可以是独立设备或者可以是组成设备的内部模块。 可以通过经由传输介质传送程序来提供程序，或者可以通过在记录介质上记录程
序来提供程序。 根据本发明的上述实施例，可以提高灰度级转换之后的所感知的图像质量。
图1是图示根据本发明的实施例的图像处理设备的示例性配置的框 图2是图示图像处理设备的灰度级转换单元的示例性配置的框 图3是图示灰度级转换单元的数据处理单元的示例性配置的框 图4A到图4C图示在灰度级转换单元中处理的数据；
图5是图示由数据处理单元执行的数据处理的流程图； 图6图示使用Jarvis滤波器的噪声成型的幅度特性以及使用Floyd滤波器的噪声成型的幅度特性； 图7图示使用Jarvis滤波器的噪声成型的幅度特性以及使用Floyd滤波器的噪声成型的幅度特性； 图8图示使用SBM滤波器的噪声成型的幅度特性；
图9图示用于滤波的量化误差； 图IOA和图10B图示滤波器系数以及使用SBM滤波器的噪声成型的幅度特性的第一示例； 图IIA和图11B图示滤波器系数以及使用SBM滤波器的噪声成型的幅度特性的第二示例； 图12A和图12B图示滤波器系数以及使用SBM滤波器的噪声成型的幅度特性的第三示例；以及 图13是图示根据本发明的实施例的计算机的示例性配置的框图。
具体实施例方式
根据本发明的实施例的图像处理设备的示例性配置 图1是图示根据本发明的实施例的图像处理设备的示例性配置的框图。
图1中的图像处理设备包括灰度级转换单元11和显示器12，并且将该图像处理设
备应用于电视接收机(在下文中称为电视)等。 向灰度级转换单元11提供其中RGB分量中的每一个均为8位的图像数据作为目标图像数据。灰度级转换单元11执行将提供到其的8位目标图像数据转换为可以在显示器12上显示的6位图像数据(其中RGB分量中的每一个均为6位的图像数据)的灰度级转换，并将经灰度级转换的6位图像数据提供到显示器12。 在该实施例中，例如，8位目标图像数据的帧速率(或场速率)为60Hz，而显示6位图像数据的显示器12的显示速率为240Hz，四倍于8位目标图像数据的帧速率。
并且，灰度级转换单元11在8位目标图像数据到6位图像数据的灰度级转换期间执行帧速率转换(在这种情况下，将帧速率从作为目标图像数据的帧速率的60Hz转换为作为显示器12的显示速率的240Hz)。 显示器12是能够以240Hz的显示速率显示6位图像数据的6位LCD，并且显示从灰度级转换单元11提供的6位图像数据(所对应的图像)。 在灰度级转换单元11中，例如，对于RGB分量中的每一个独立地执行8位目标图像数据的灰度级转换。 灰度级转换单元11的示例性配置 图2图示图1中灰度级转换单元11的示例性配置。 灰度级转换单元11包括数据处理单元21和FRC单元22。 向数据处理单元21提供8位目标图像数据。数据处理单元21对8位目标图像数据执行预定的数据处理，由此产生用作使用时间积分效果的误差扩散数据的图像数据，其用于使用时间积分效果(在时间方向中的视觉积分效果)来产生误差扩散方法的效果。
由数据处理单元21从8位目标图像数据产生的使用时间积分效果的误差扩散数据是其中(像素值的)位数与目标图像数据相同的8位图像数据，并且是其中帧速率也与目标图像数据相同(60Hz)的图像数据。 将作为其中位数为8且帧速率为60Hz的图像数据的使用时间积分效果的误差扩散数据从数据处理单元21提供到FRC单元22。 FRC单元22执行FRC处理，以便将从数据处理单元21提供的、作为其中位数为8且帧速率为60Hz的图像数据的使用时间积分效果的误差扩散数据转换为其中位数为6且 帧速率为240Hz的图像数据。然后，FRC单元22将图像数据作为经灰度级转换的图像数据 提供到显示器12。 数据处理单元21和FRC单元22的每一个均可以由专用硬件或软件来实现。 然而，由于FRC处理已经由硬件实现，因此可以采用现有硬件用于FRC单元22。 在代替由现有软件而由软件实现FRC单元22的情况下，FRC单元22必须被配置
为以四倍于数据处理单元21的速度进行操作，这是因为FRC单元22处理具有240Hz (四倍
于由数据处理单元21处理的图像数据的帧速率)帧速率的图像数据。 数据处理单元21的示例性配置 图3图示图2中数据处理单元21的示例性配置。 参照图3，数据处理单元21包括计算单元31、量化单元32、计算单元33和34、滤
波器35、计算单元36、量化单元37、去量化(dequantize)单元38以及计算单元39。 以光栅(raster)扫描次序向计算单元31提供目标图像数据中N( = 8)位像素的
像素值IN(x， y)。此外，向计算单元31提供滤波器35的输出，所述滤波器35对通过量化
目标图像数据的像素值而获得的已量化值的量化误差执行空间方向中的滤波。 计算单元31将目标图像数据的像素值IN(x， y)与滤波器35的输出相加，并将由
此获得的总和值U(x，y)提供(输出)到量化单元32和计算单元33。这里，IN(x，y)表示从左边起第x个且从顶部起第y个像素(x，y)的像素值。U(x，
y)表示像素值IN(x， y)与滤波器35的输出的总和值。 量化单元32将作为计算单元31的输出的总和值U(x， y)量化为小于目标图像数 据的位数N( = 8)的位数，S卩，量化为可以在显示器12(图1)上显示的图像的位数M(= 6)，然后输出由此获得的M(二6)位的已量化值作为A E调制数据ID(x，y)，该A E调制 数据ID(x， y)是对于像素值IN(x， y)执行A E调制的结果。 在图3中的数据处理单元21中，上述计算单元31和量化单元32以及下述计算单 元33和滤波器35组成了执行A E调制的A E调制器，并且量化单元32的输出是对提供 到计算单元31的像素值IN(x， y)执行A E调制的结果。 将从量化单元32输出的M( = 6)位A E调制数据ID(x， y)提供到计算单元33 和去量化单元38。 计算单元33计算作为计算单元31的输出的总和值U(x，y)与作为量化单元32的 输出的、且作为总和值U(x，y)的已量化值的M(二6)位A E调制数据ID(x，y)之间的差 U(x， y)-ID(x， y)，由此获得在作为已量化值的A E调制数据ID(x， y)中包括的量化误差 Q(x， y)，并输出量化误差Q(x， y)。将从计算单元33输出的量化误差Q(x， y)提供到计算单元34和36。 除了从计算单元33输出的量化误差Q(x，y)之外，还从量化单元37向计算单元34
提供作为量化误差Q(x， y)的一部分的已量化值的补偿数据Qt(x， y)。 计算单元34计算从计算单元33提供的量化误差Q (x， y)与从量化单元37提供的
补偿数据Qt(x， y)之间的差Q(x， y)-Qt(x， y)，将所述差看作用作用于A E调制器中执行
的A E调制的量化误差的A E调制误差Qs(x，y)，并且将A E调制误差Qs(x，y)提供到
滤波器35。
滤波器35是用于在空间方向中(水平和垂直方向)执行二维滤波的FIR(有限冲 激响应)滤波器，并且对作为从计算单元34提供的量化误差的A E调制误差Qs(x，y)执行 空间方向中的滤波(在下文中称为空间方向滤波)。此外，滤波器35将滤波结果提供(输 出)到计算单元31。 这里，滤波器35的传输函数由G表示。在这种情况下，从量化单元32输出的A E
调制数据ID(x， y)由表达式(1)表示。 ID(x， y) = IN(x， y)-(l-G)k' Q(x，y)…(1) 在表达式(1)中，以-(l-G)k'调制量化误差Q(x， y)。以-(l-G)k'的调制对应 于基于在空间方向中的A E调制的噪声成型(noise shaping)。 在图3中，通过从量化误差Q (x， y)中减去在量化单元37中获得的补偿数据Qt (x， y)而获得的值被用作A E调制误差Qs(x，y)。 现在，假设由k'表示具有在从0到1的范围中的某一值的权重，并且通过使用 量化误差Q(x， y)的表达式Qs(x， y) = k' XQ(x， y)来表示A E调制误差Qs(x， y)。在 这种情况下，在图3中的数据处理单元21中，仅用于作为噪声的量化误差Q(x， y)的权重 k' (A E调制误差Qs(x，y))的一部分用于A E调制(执行基于A E调制的噪声成型)。
因此，通过这样的A E调制获得的A E调制数据ID(x， y)是其中仅对目标图像 数据中的量化误差Q(x，y)的权重k'的一部分执行空间方向中的误差扩散的数据。
计算单元36提取从计算单元33提供的量化误差Q(x， y)的一部分，并将所提取 的部分提供到量化单元37。具体来说，计算单元36将从计算单元33提供的量化误差Q(x， y)乘以具有在从0到1的范围中的某一值的权重k，由此提取量化误差Q(x， y)的一部分 kXQ(x， y)，并将该部分kXQ(x， y)提供到量化单元37。 用在计算单元36中的权重k和上述权重k'具有当一个大时另一个小的关系。
量化单元37将从计算单元36提供的量化误差Q(x， y)的部分kXQ(x， y)量化为 N-M( = 8-6 = 2)位。此外，量化单元37输出由此获得的N-M( = 2)位的已量化值，作为用 于通过在数据处理单元21的下一级中由FRC单元22 (图2)执行的FRC处理来补偿空间方 向中的误差扩散的补偿数据Qt(x， y)。 将从量化单元37输出的N-M( = 2)位补偿数据Qt (x， y)提供到计算单元34和 39。 去量化单元38将从量化单元32提供的M( = 6)位A E调制数据ID(x， y)去量 化为N( = 8)，这是原始像素值IN(x， y)的位数，并将其提供到计算单元39。
也就是说，去量化单元38将0加到M(二6)位A E调制数据ID(x，y)的低N-M(二 2)位，由此获得N(二8)位A E调制数据(在下文中称为已去量化的A E调制数据)，并 将已去量化的A E调制数据提供到计算单元39。 计算单元39将从去量化单元38提供的N( = 8)位的已去量化的A E调制数据 与从量化单元37提供的N-M(二2)位的补偿数据Qt(x，y)相加，由此产生N(二8)位的使 用时间积分效果的误差扩散数据0UT(x， y)，并将该数据提供到FRC单元22。
这里，N( = 8)位的已去量化的A E调制数据是通过将0加到M( = 6)位A E 调制数据ID(x，y)的低N-M(二2)位而产生的数据。因此，通过将已去量化的A E调制数 据与N-M( = 2)位补偿数据Qt(x，y)相加而获得的N( = 8)位使用时间积分效果的误差扩散数据0UT(x，y)是通过将N-M( = 2)位补偿数据Qt(x，y)加到M( = 6)位A E调制数据 ID(x， y)的低N-M( = 2)位而获得的数据。
在灰度级转换单元11中处理的数据 参照图4A到图4C描述图2中的灰度级转换单元11中处理的数据。 图4A图示具有60Hz帧速率的目标图像数据的8( = N)位像素值IN(x， y)，其被
提供到数据处理单元21 (的计算单元31)。 图4B图示具有60Hz帧速率的8( = N)位使用时间积分效果的误差扩散数据 0UT(x，y)，其是对于数据处理单元21 (的计算单元39)中的图4A中的8位像素值IN(x，y) 而获得的。 如参照图3在以上所述的，通过将2 ( = N-M)位补偿数据Qt (x， y)加到6 ( = M) 位A E调制数据ID(x，y)的低2( = N-M2)位而获得8 ( = N)位使用时间积分效果的误差 扩散数据OUT(x，y)。 图4C图示具有240Hz帧速率的经灰度级转换的图像数据的6 ( = M)位像素值，其 是对于从FRC单元22中的数据处理单元21 (的计算单元39)提供的8( = N)位使用时间 积分效果的误差扩散数据0UT(x， y)而获得的。 假设在作为共计8位像素值的使用时间积分效果的误差扩散数据OUT (x， y)中，与 低2( = N-M)位对应的四个1位值由(b。、 bp b2和b3)表示，如上所述。并且，假设通过截 取8位使用时间积分效果的误差扩散数据OUT(x， y)的低两位而获得的6位值由X表示。
这里，如图4B所示，8位使用时间积分效果的误差扩散数据OUT(x，y)的低两位是 2位补偿数据Qt(x，y)，并且通过截取低两位而获得的(剩余)6位值X是6位A E调制数 据ID(x，y)。 在FRC处理中，将8位使用时间积分效果的误差扩散数据OUT (x， y)转换为时间上 连续的四个帧中相同位置处的四个6位像素值(在连续的四个帧中目标像素的位置处的像 素值)X+b。、 X+bp X+b2和X+b3，如上所述。 在FRC处理中获得的6位像素值X+bi(i =0，1，2和3)中，6位值X是使用时间积
分效果的误差扩散数据OUT(x，y)的高6位的A E调制数据ID(x，y)。 如参照图3在以上所述的，6位A E调制数据ID(x，y)是其中仅对目标图像数据
中的量化误差Q(x，y)的权重k'的一部分执行空间方向中的误差扩散的数据。 由于仅量化误差Q(x， y)的权重k'的一部分的空间方向中误差扩散的效果，6位
A E调制数据ID(x， y)有助于使用空间积分效果的经灰度级转换的图像中所感知的灰度
级的改善。 以240Hz的显示速率在显示器12(图1)上显示在FRC处理中获得的四个6位像 素值X+b。、 X+bp X+b2和X+b3，但由于时间积分效果，像素值由人的视觉感知为X+b。、 x+v X+b2和X+b3的总和22xX+b。+b,b2+b3。 在总和2SXX+b。+b,b^b3中的值2SXX等于(通过去量化而获得的已去量化的 A E调制数据)A E调制数据ID(x， y)，S卩，使用时间积分效果的误差扩散数据OUT(x， y) 的高六位。 因此，由于仅量化误差Q(x， y)的权重k'的一部分的空间方向中误差扩散的效 果，从时间积分效果获得的总和22XX+b。+b一2+b3中的值22XX有助于使用空间积分效果的经灰度级转换的图像中所感知的灰度级的改善。
从时间积分效果获得的总和^XX+b。+b一b2+b3中的值b。+b一b2+b3对应于使用时间
积分效果的误差扩散数据OUT(x，y)的低两位。 补偿数据Qt(x， y)是量化误差Q(x， y)的部分kXQ(x， y)的2位已量化值，并且 可以通过使用上述权重k'来表示为Qt(x，y) = (l-k' )XQ(x，y)。因此，补偿数据Qt(x， y)对应于量化误差Q(x，y)的权重l-k'的一部分。 因此，从时间积分效果获得的总和22XX+b。+b一b2+b3中的值b。+b,b2+b3对应于量 化误差Q(x， y)的权重l-k'的一部分。如上所述，值b。+b一b^b3对应于量化误差Q(x， y) 的权重l-k'的一部分，并且具有通过值^XX补偿空间方向中的误差扩散(的效果)的效 果。 如上所述，当由于时间积分效果，在FRC处理之后获得的四个6位像素值X+b。、 X+^、X+b2和X+b3被感知为总和22xX+b。+b一b2+b3时，补偿数据Qt (x， y)通过值22XX( A E 调制数据ID(x， y))来补偿空间方向中的误差扩散。 因此，使用时间积分效果的误差扩散数据OUT(x， y)的高六位中的A E调制数据 ID(x，y)产生对于量化误差Q(x，y)的权重k'的一部分的空间方向中误差扩散的效果。此 外，使用时间积分效果的误差扩散数据OUT(x，y)的低两位中的补偿数据Qt(x，y)产生对于 量化误差Q(x，y)的权重l-k'的一部分的时间方向中FRC的效果，并且该效果补偿空间方 向中误差扩散的效果。 结果，根据使用时间积分效果的误差扩散数据0UT(x， y)，整个数据产生对于整个 量化误差Q(x， y)的空间方向中的误差扩散的效果，以便在目标图像数据中可以实现与仅 以A E调制的误差扩散的情况下所感知的灰度级等效的所感知的灰度级(可以防止目标 图像数据的所感知的灰度级电平变得低于仅以A E调制的误差扩散的情况下所感知的灰 度级电平)。 此外，根据使用时间积分效果的误差扩散数据OUT (x， y)，在空间方向中扩散量化 误差Q(x， y)的权重k'的一部分，而将权重l-k'的一部分分发到在时间方向中连续的四 个像素值X+b。、 X+h、 X+b2和X+b3。 也就是说，作为噪声的量化误差Q(x， y)不仅在空间方向中扩散，而且在空间和时 间方向中扩散(分发)。因此，与作为噪声的量化误差Q(x，y)仅在空间方向中扩散的情况 相比，即，与对目标图像数据执行仅以A E调制的误差扩散的情况相比，通过防止图像中 的可察觉噪声，可以提高在显示器12上显示的经灰度级转换的图像的所感知的图像质量。
图3中的数据处理单元21产生上述使用时间积分效果的误差扩散数据OUT (x， y)， 所述数据从目标图像数据产生的使用时间积分效果的误差扩散方法的效果。
由数据处理单元21执行的数据处理 参照图5，描述了由数据处理单元21执行的数据处理，即，产生使用时间积分效果 的误差扩散数据OUT(x，y)的处理。 计算单元31等待并接收向其提供的目标图像数据中的像素的像素值，并在步骤 Sll，加上滤波器35的输出，同时将具有所提供的像素值的像素看作目标像素。
具体来说，在步骤Sl 1 ，计算单元31将目标像素的像素值与通过之前由滤波器35 在下述步骤S18执行的滤波而获得的值(滤波器35的输出)相加，并将由此获得的总和值输出到量化单元32和计算单元33。然后，处理进行到步骤S12。 在步骤S12，量化单元32量化作为计算单元31的输出的总和值，并将包括量化误 差的已量化值输出到计算单元33和去量化单元38，所述已量化值用作A E调制数据。然 后，处理进行到步骤S13。 在步骤S13，去量化单元38将从量化单元32提供的A E调制数据去量化，并将已 去量化的A E调制数据提供到计算单元39。然后，处理从步骤S13进行到步骤S14。
在步骤S14，计算单元33计算作为计算单元31的输出的总和值与量化单元32的 输出(作为计算单元31的输出的总和值的已量化值，S卩A E调制数据)之间的差，由此获 得由量化单元32执行的量化的量化误差。此外，计算单元33将量化误差提供到计算单元 34和36，并且处理从步骤S14提供到步骤S15。 在步骤S15，对量化误差的一部分进行量化，由此产生补偿数据。 具体来说，在步骤S15，计算单元36将从计算单元33提供的量化误差乘以权重k，
由此提取出量化误差的一部分，并将所提取的部分提供到量化单元37。量化单元37将从计
算单元36提供的量化误差的该部分进行量化，由此产生作为量化误差的权重k'的一部分
的补偿数据，并将补偿数据提供到计算单元34和39。然后，处理从步骤S 15进行到步骤
S16。 在步骤S16，计算单元39将从去量化单元38提供的已去量化的A E调制数据和 从量化单元37提供的补偿数据相加，由此产生使用时间积分效果的误差扩散数据，并将所 产生的数据提供到FRC单元22。然后，处理进行到步骤S17。 在步骤S17，计算单元34计算从计算单元33提供的量化误差与从量化单元37提 供的补偿数据之间的差(量化误差的l-k')，所述差用作A E调制误差，所述A E调制 误差是用于由A E调制器执行的A E调制的量化误差。然后，计算单元34将A E调制 误差提供到滤波器35，并且处理进行到步骤S18。 在步骤S18，滤波器35对于从计算单元34提供的A E调制误差执行空间方向滤 波，并将滤波结果提供(输出)到计算单元31。 然后，当将以光栅扫描顺序邻接目标像素的像素的像素值提供到计算单元31时， 处理从步骤S18返回到步骤Sll。 在步骤Sll，计算单元31将邻接目标像素的像素看作新的目标像素，并将新目标 像素的像素值与在之前步骤S18从滤波器35提供的滤波结果相加。其后，重复相同的处理。
如上所述，由数据处理单元21产生包括A E调制数据(已去量化的A E调制数 据)和补偿数据的使用时间积分效果的误差扩散数据。因此，在不引起经灰度级转换的图 像的所感知的灰度级电平的减小的情况下，通过防止可察觉的噪声可以提高经灰度级转换 的图像的所感知的图像质量。 也就是说，在已经对使用时间积分效果的误差扩散数据执行了 FRC处理之后显示 其的情况下，使用时间积分效果的误差扩散数据中包括的A E调制数据ID(x，y)在量化误 差的权重k'的一部分中产生在空间方向的误差扩散的效果。此外，使用时间积分效果的误 差扩散数据OUT(x， y)中包括的补偿数据在量化误差的权重l-k'的一部分中产生在时间 方向的FRC的效果。该效果补偿空间方向中的误差扩散效果。 因此，根据使用时间积分效果的误差扩散数据，整个数据对于整个量化误差产生在空间方向中的误差扩散的效果，使得所感知的灰度级等效于在目标图像数据中可以实现 仅以A E调制的误差扩散的情况下的灰度级。 此外，根据使用时间积分效果的误差扩散数据，在空间方向中扩散量化误差的权 重k'的一部分，而在时间方向中分发权重l-k'的一部分。因此，与仅在空间方向中扩散 量化误差的情况相比，通过防止量化误差可察觉为噪声，可以提高所感知的图像质量。
在数据处理单元21的计算单元36(图3)中，例如，与量化误差相乘的权重k(以 及权重k'和l-k')可以是固定值0.5，或者可以是根据用户操作而变化的变量值。
当权重k是变量值时，可以基于通过以帧为单位分析目标图像数据而获得的分析 结果来设置权重k。 也就是说，在数据处理单元21中，通过分析目标帧(目标像素的帧)来检测目标
图像数据的目标帧中的运动，并且可以基于指示运动的运动信息来设置权重k。 作为运动信息，例如，可以采用在目标帧和之前帧中相同位置处的像素的像素值
的绝对差的总和。 作为权重k，当运动信息的值越大时(也就是说，当目标帧中的运动越大时)，可以 设置越小的值。 在数据处理单元21中，当权重k大时，在时间方向中扩散的量化误差大，而在空间 方向中扩散的量化误差小。另一方面，当权重k小时，在空间方向中扩散的量化误差大，而 在时间方向中扩散的量化误差小。 如果当目标帧中的运动大时在时间方向中扩散大部分量化误差，则对经灰度级转 换的图像施加负面影响。为此原因，当目标帧中的运动大时，设置小值的权重k，以便在时间 方向中扩散的量化误差变得小，如上所述。因此，可以防止对于经灰度级转换的图像的负面 影响。 滤波器35的具体示例 作为数据处理单元21的滤波器35(图3)，可以采用用在根据现有技术的误差扩散 方法中的噪声成型滤波器。 用在根据现有技术的误差扩散方法中的噪声成型滤波器的示例包括Jarvis、 Judice緒inke滤波器(在下文中称为Jarvis滤波器)以及Floyd&Steinberg滤波器(在 下文中称为Floyd滤波器)。 图6图示了使用Jarvis滤波器的噪声成型的幅度特性和使用Floyd滤波器的噪 声成型的幅度特性。 在图6中，除了噪声成型的幅度特性之外，还图示了指示人的视觉的空间频率特 性(在下文中也称为视觉特性)的对照灵敏度曲线。 在图6中(以及在下述图7、图8、图10B、图IIB和图12B中)，水平轴指示空间频 率，而垂直轴指示幅度特性的增益或视觉特性的灵敏度。 这里，空间频率的单位是cpd(周期/度)，这指示在单位视角(视角中的一度)的 范围中看到的条纹的数量。例如，10cpd意味着在视角中的一度范围中看到10对白线和黑 线，并且20cpd意味着在视角中的一度范围中看到20对白线和黑线。 由灰度级转换单元11产生的经灰度级转换的图像最终被显示在显示器12(图1) 上。因此，从提高要在显示器12上显示的图像的质量的视角来看，对于人的视觉的空间频率特性，考虑(从0cpd起)直至在显示器12上显示的图像的最大空间频率就足够了。
如果在显示器12上显示的图像的最大空间频率很高，例如，约120cpd，则通过 Jarvis滤波器或Floyd滤波器将噪声(量化误差)充分地调制到其中人的视觉的灵敏度低 的高范围频带，如图6所示。 在显示器12上显示的图像的最大空间频率取决于显示器12的分辨率以及显示器 12与观看在显示器12上显示的图像的观看者之间的距离(在下文中称为观看距离)。
这里，假设显示器12的垂直方向中的长度是H英寸。在这种情况下，采用大约2.5H 到3. 0H作为观看距离，以获得在显示器12上显示的图像的最大空间频率。
在这种情况下，例如，当显示器12具有40英寸显示屏(其具有1920水平X 1080 垂直像素，用于显示所谓的全HD(高清)图像)时，在显示器12上显示的图像的最大空间 频率是大约30cpd。 图7图示了在显示器12(图1)上显示的图像的最大空间频率是大约30cpd的情 况下，使用Jarvis滤波器的噪声成型的幅度特性和使用Floyd滤波器的噪声成型的幅度特 性。 图7还图示了视觉特性，如图6中那样。 如图7所示，在显示器12上显示的图像的最大空间频率是大约30cpd时，对于 Jarvis滤波器和Floyd滤波器来说难以充分地将噪声调制到其中人的视觉的灵敏度充分 低的高范围频带。 因此，当使用Jarvis滤波器或Floyd滤波器时，在经灰度级转换的图像中噪声是 可察觉的，使得可能恶化其所感知的图像质量。 为了抑制由于经灰度级转换的图像中可察觉噪声引起的所感知的图像质量的恶 化，图8中所示的噪声成型的幅度特性是必需的。 也就是说，图8图示了用于抑制由于经灰度级转换的图像中可察觉噪声引起的所 感知的图像质量的恶化的噪声成型(在下文中称为恶化抑制噪声成型)的幅度特性的示 例。 这里，还将用于A E调制以实现恶化抑制噪声成型的噪声成型滤波器称为 SBM(超位映射，super bit mapping)滤波器。 除了恶化抑制噪声成型(使用SBM滤波器的噪声成型)的幅度特性之外，图8还 图示了图7中所示的视觉特性、使用Jarvis滤波器的噪声成型的幅度特性以及使用Floyd 滤波器的噪声成型的幅度特性。 在恶化抑制噪声成型的幅度特性中，中间范围或更高范围中的特性曲线具有视觉 特性曲线(对照灵敏度曲线)的反转的形状(包括类似的形状)。在下文中，将这样的特性 称为反转特性。 此外，在恶化抑制噪声成型的幅度特性中，与使用Jarvis滤波器或Floyd滤波器 的噪声成型的幅度特性中相比，高范围中增益更陡峭地增大。 因此，在恶化抑制噪声成型中，与使用Jarvis滤波器或Floyd滤波器的噪声成型 相比，以集中的方式将噪声(量化误差)调制到其中视觉灵敏度更低的更高范围。
通过采用SBM滤波器作为滤波器35 (图3) ， S卩，通过设置滤波器35的滤波器系数 以便使用滤波器35的噪声成型的幅度特性具有在中间范围或更高范围中视觉特性的反转特性，并且与基于使用Floyd滤波器或Jarvis滤波器的A E调制的噪声成型的幅度特性 中相比，在高范围中增益更加陡峭地增大，在计算单元31(图3)中，将在其中视觉灵敏度低 的高范围中的噪声(量化误差)加到像素值IN(x， y)。结果，可以防止经灰度级转换的图 像中噪声(量化误差)可察觉。 在图8所示的使用SBM滤波器的噪声成型的幅度特性中，增益在高范围中溢出1。 这意味着与使用Jarvis滤波器或Floyd滤波器的情况相比，在高范围中更显著地放大量化误差。 并且，在图8所示的使用SBM滤波器的噪声成型的幅度特性中，在低范围到中间范 围中，增益是负的。因此，SBM滤波器可以由具有少量分接头的二维滤波器组成。
也就是说，在实现其中在低范围和中间范围中增益为0而仅在高范围中增益陡峭 地增大的幅度特性作为使用SBM滤波器的噪声成型的幅度特性的情况下，SBM滤波器是具 有许多分接头(分接头数量大)的二维滤波器。 另一方面，在实现其中在低范围和中间范围中增益为负的使用SBM滤波器的噪声 成型的幅度特性的情况下，SBM滤波器可以由具有少量分接头的二维滤波器组成，并且与使 用Jarvis滤波器或Floyd滤波器的情况相比，噪声成型的高范围中的增益可以更加陡峭地 增大。 采用这样的SBM滤波器作为滤波器35能够使得数据处理单元21小型化。
图9图示了用于由上述SBM滤波器执行的滤波的量化误差。 在噪声成型的幅度特性中在低范围或中间范围中增益为负的情况下，SBM滤波器 可以由12-分接头二维滤波器组成，所述12-分接头二维滤波器通过使用在目标像素位于 中心的5水平X5垂直像素之中已经以光栅扫描顺序执行了灰度级转换的十二个像素(图 9中具有向下斜线的像素)的量化误差来执行滤波。 在采用这样的SBM滤波器作为滤波器35 (图3)的情况下，在目标像素位于中心的 5水平X 5垂直像素之中，将目标像素的量化误差扩散到要以光栅扫描顺序执行灰度级转 换的像素(预期的目标像素，即，图9中具有向下斜线的像素)。
滤波器系数和噪声成型特性的特定示例 图IOA和图10B图示了在显示经灰度级转换的图像的显示器12上显示的图像的 最大空间频率是30cpd的情况下滤波器系数和使用SBM滤波器的噪声成型的幅度特性的第 一示例。 具体来说，图10A图示了 12-分接头SBM滤波器的滤波器系数的第一示例，确定所 述滤波器系数以便在低范围和中间范围中噪声成型的幅度特性中的增益为负，并且与基于 使用Floyd滤波器的A E调制的噪声成型的幅度特性中的增益相比，高范围中增益更加陡 峭地增大。 在图10A中，采用滤波器系数g(l，l) = -0.0317， g(2，1) = -0. 1267， g(3，1) =-0. 1900， g(4，1) =-0. 1267，g(5， 1) =-0. 0317， g(l， 2) =-0. 1267， g(2， 2) = 0.2406， g(3，2) = 0. 7345， g(4，2) = 0. 2406， g(5，2) = -0. 1267， g(l，3) = -0. 1900和g(2，3)= 0. 7345作为12-分接头SBM滤波器的滤波器系数。 这里，SBM滤波器是二维FIR滤波器。滤波器系数g(i， j)是与参考图9在以上描 述的目标像素位于中心的5水平X5垂直像素之中已经以光栅扫描顺序执行了灰度级转换的12个像素中从左侧第i个且从顶部第j个像素的量化误差相乘的滤波器系数。 图10B图示了在SBM滤波器具有图IOA所示的滤波器系数的情况下，使用SBM滤
波器的噪声成型的幅度特性。 在图10B中的噪声成型的幅度特性中，当频率f为0时增益为O，在低范围或中间 范围中增益为负，并且与基于使用Floyd滤波器(和Jarvis滤波器)的A E调制的噪声 成型的幅度特性中的增益相比，高范围中增益更加陡峭地增大。 图IIA和图11B图示了在显示经灰度级转换的图像的显示器12上显示的图像的 最大空间频率是30cpd的情况下，滤波器系数和使用SBM滤波器的噪声成型的幅度特性的 第二示例。 具体来说，图11A图示了 12-分接头SBM滤波器的滤波器系数的第二示例，确定所 述滤波器系数以便在低范围和中间范围中噪声成型的幅度特性中的增益为负，并且与基于 使用Floyd滤波器的A E调制的噪声成型的幅度特性中的增益相比，在高范围中增益更加 陡峭地增大。 在图11A中，采用滤波器系数g(l，l) = -0.0249， g(2，l) = -0.0996， g(3，l) =-0. 1494，g(4，l) =-0. 0996，g(5， 1) =-0. 0249， g(l， 2) =-0. 0996， g(2， 2) = 0.2248， g(3，2) = 0. 6487， g(4，2) = 0. 2248， g(5，2) = -0. 0996， g(l，3) = -0. 1494和g(2，3)= 0. 6487作为12-分接头SBM滤波器的滤波器系数。 图11B图示了在SBM滤波器具有图IIA所示的滤波器系数的情况下，使用SBM滤 波器的噪声成型的幅度特性。 在图11B中的噪声成型的幅度特性中，当频率f为0时增益为O，在低范围或中间 范围中增益为负，并且与基于使用Floyd滤波器的A E调制的噪声成型的幅度特性中的增 益相比，高范围中增益更加陡峭地增大。 图12A和图12B图示了在显示经灰度级转换的图像的显示器12上显示的图像的 最大空间频率是30cpd的情况下，滤波器系数和使用SBM滤波器的噪声成型的幅度特性的 第三示例。 具体来说，图12A图示了 12-分接头SBM滤波器的滤波器系数的第三示例，确定所 述滤波器系数以便在低范围和中间范围中噪声成型的幅度特性中的增益为负，并且与基于 使用Floyd滤波器的A E调制的噪声成型的幅度特性中的增益相比，在高范围中增益更加 陡峭地增大。 在图12A中，采用滤波器系数g(l，l) = -0.0397， g(2，l) = _0. 1586， g(3，l) =-0. 2379，g(4， 1) =-0. 1586，g(5， 1) =-0. 0397， g(l， 2) =-0. 1586， g(2， 2) = 0.2592， g(3，2) = 0. 8356， g(4，2) = 0. 2592， g(5，2) = -0. 1586， g(l，3) = -0. 2379和g(2，3)= 0. 8356作为12-分接头SBM滤波器的滤波器系数。 图12B图示了在SBM滤波器具有图12A所示的滤波器系数的情况下，使用SBM滤 波器的噪声成型的幅度特性。 在图12B中的噪声成型的幅度特性中，当频率f为0时增益为O，在低范围或中间 范围中增益为负，并且与基于使用Floyd滤波器的A E调制的噪声成型的幅度特性中的增 益相比，在高范围中增益更加陡峭地增大。 图10A、图IIA和图12A中图示的12-分接头SBM滤波器的滤波器系数包括负值，并且因此在低范围或中间范围中噪声成型的幅度特性中的增益为负。以这种方式，通过允 许低范围或中间范围中噪声成型的幅度特性中的增益为负，其中在高范围中增益陡峭地增 大的噪声成型的幅度特性可以由具有少量分接头(如，12个分接头)的SBM滤波器来实现。
另外，根据通过使用具有图10A、图IIA和图12A所示的滤波器系数的SBM滤波器 作为滤波器35来执行的仿真，在所有SBM滤波器中可以获得具有高感知质量的经灰度级转 换的图像。 已经给出了关于将本发明的实施例应用于对8位目标图像执行灰度级转换以产 生6位图像并且在作为6位LCD的显示器12上显示6位图像的图像处理设备(图1)的情 况的描述。然而，也可以将本发明的实施例应用于对图像执行灰度级转换的其他情况。
例如，在执行将YUV分量中的每一个为8位的图像转换为具有每一个RGB分量作 为像素值的图像的彩色空间转换，然后在8位LCD上显示已经通过彩色空间转换获得的且 具有RGB分量作为像素值的图像的情况下，可以通过彩色空间转换获得其中RGB分量中的 每一个超过原始8位(如，扩展到16位)的图像。在这种情况下，必须对每一个RGB分量 已经扩展到16位的图像执行灰度级转换，以便获得可以在8位LCD上显示的8位图像。本 发明的实施例也可以应用于这样的灰度级转换。
根据本发明的实施例的计算机的示例性配置 可以通过硬件或软件执行上述一系列处理。当由软件执行所述一系列处理时，将 组成软件的程序安装到多用途计算机等。 图13图示了根据实施例的、安装用于执行上述一系列处理的程序的计算机的示 例性配置。 可以将程序预先记录在用作装配在计算机中的记录介质的硬盘105或ROM(只读 存储器)103中。 可替代地，可以将程序临时地或永久地存储(记录)在可拆卸记录介质111 (如软 盘、CD-ROM(致密盘只读存储器)、MO(磁光)盘、DVD(数字多功能盘)、磁盘或半导体存储 器)中。可以将可拆卸记录介质lll提供为所谓的封装软件。 可以经由上述可拆卸记录介质111将程序安装到计算机。并且，可以将程序从下 载站点经由用于数字卫星广播的人造卫星以无线方式传送到计算机，或者可以经由网络 (如，LAN(局域网)或因特网)以有线方式传送到计算机。计算机可以通过使用通信单元 108接收以那种方式传送的程序，并且可以将程序安装到装配于其中的硬盘105。
计算机包括CPU(中央处理单元)102。输入/输出接口 IIO经由总线IOI连接到 CPU 102。当经由输入/输出接口 110、通过输入单元107(其包括键盘、鼠标和麦克风)的 用户操作将命令输入到CPU 102时，CPU 102响应于该命令执行存储在ROM 103中的程序。 可替代地，CPU 102将存储在硬盘105中的程序，经由卫星或网络传送、由通信单元108接 收、并安装到硬盘105的程序，或者从加载到驱动器109的可拆卸记录介质111中读取并安 装到硬盘105的程序加载到RAM(随机存取存储器)104，并且CPU 102执行所述程序。因 此，CPU 102执行根据上述流程图的处理，或者由框图中所示的上述配置执行的处理。然后， CPU 102经由输入/输出接口 IIO(当需要时)允许包括LCD(液晶显示器)和扬声器的输 出单元106输出，允许通信单元108传送，或允许硬盘105记录处理结果。
在该说明书中，描述允许计算机执行各种处理的程序的处理步骤不是必须沿着流程图中所描述的顺序以时间序列执行，而是可以并行或单独执行(如，并行处理或根据对 象的处理是可接受的)。 可以由单个计算机处理程序，或者可以由多个计算机以分布式方式处理程序。此 外，可以通过将程序传送到远程计算机来执行该程序。 本发明的实施例不限于上述实施例，并且在不偏离本发明的范围的情况下，各种 修改都是可接受的。 例如，在上述实施例中，灰度级转换单元11对具有60Hz帧速率的8位目标图像数 据执行灰度级转换，以最终获得具有240Hz (四倍于60Hz)帧速率的6位经灰度级转换的图 像数据。然而，当目标图像数据实质上是静止图像数据(如，没有高速运动对象的图像的数 据)时，灰度级转换单元11可以将具有60Hz帧速率的8位目标图像数据转换为具有60Hz 帧速率的6位经灰度级转换的图像数据。 例如，在将图1所示的图像处理设备应用于所谓的笔记本PC(个人计算机)(其 中，不太可能显示高速运动的对象的图像)时，灰度级转换单元ll的数据处理单元21对具 有60Hz帧速率的8位目标图像数据每四帧执行数据处理，由此产生具有60Hz的四分之一 的帧速率的使用时间积分效果的误差扩散数据。然后，对具有60Hz的四分之一的帧速率的 使用时间积分效果的误差扩散数据执行FRC处理，由此可以获得具有60Hz原始帧速率的6 位经灰度级转换的图像数据。 在这种情况下，处理高帧速率(如，240Hz)图像数据的FRC单元22是不需要的。 此外，可以采用具有60Hz显示速率的LCD(而非具有240Hz高显示速率的LCD)作为显示器 12。 本申请包含与在2008年10月22日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP
2008-272169中公开的主题有关的主题，将其全部内容通过引用的方式合并在此。 本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素可能出现各种修改、组合、
部分组合以及变更，只要它们落在所附权利要求及其等价物的范围内即可。
权利要求
一种图像处理设备，包括第一计算部件，用于将图像的像素值和滤波器部件的输出相加，所述滤波器部件用于对通过量化图像的所述像素值而获得的已量化值的量化误差执行空间方向中的滤波；第一量化部件，用于量化所述第一计算部件的输出，并输出包括所述量化误差的已量化值，所述已量化值用作Δ∑调制数据，所述Δ∑调制数据是对所述像素值执行Δ∑调制的结果；第二计算部件，用于计算所述第一计算部件的输出与所述第一计算部件的输出的所述已量化值之间的差，由此获得所述量化误差；第二量化部件，用于对所述量化误差的一部分进行量化，并输出通过所述量化获得的已量化值，所述已量化值用作补偿在空间方向中的误差扩散的补偿数据；第三计算部件，用于将所述Δ∑调制数据与所述补偿数据相加，由此产生使用时间积分效果的误差扩散数据，所述使用时间积分效果的误差扩散数据使用时间方向中的视觉积分效果来产生误差扩散方法的效果；第四计算部件，用于计算所述量化误差与所述补偿数据之间的差，所述差用作Δ∑调制误差，所述Δ∑调制误差是用于Δ∑调制的量化误差；以及滤波器部件，用于对所述Δ∑调制误差执行空间方向中的滤波。
2. 根据权利要求l所述的图像处理设备，其中，在所述图像的像素值是N位并且其中所述第一量化部件输出小于N位的M位已 量化值作为所述A E调制数据的情况下，所述第二量化部件将所述量化误差的该部分量化为N-M位，并输出由此获得的已量化 部分作为N-M位补偿数据，以及所述第三计算部件将去量化为N位的A E调制数据与N-M位补偿数据相加，由此产生 N位的使用时间积分效果的误差扩散数据。
3. 根据权利要求2所述的图像处理设备，进一步包括帧速率控制部件，用于通过使用帧速率控制处理执行将N位使用时间积分效果的误差 扩散数据转换为M位像素值的转换处理。
4. 根据权利要求l所述的图像处理设备，其中确定由所述滤波器部件执行的滤波的滤波器系数，使得基于A E调制执行的噪 声成型的幅度特性在中间范围和更高范围变为人的视觉特性的反转特性，并且与基于使用 Floyd滤波器的A E调制而执行的噪声成型的幅度特性中的增益相比，幅度特性中的增益 在高范围中更加陡峭地增大。
5. 根据权利要求l所述的图像处理设备，其中确定由所述滤波器部件执行的滤波的滤波器系数，使得基于A E调制执行的噪 声成型的幅度特性中的增益在低范围或中间范围中为负，并且与基于使用Floyd滤波器的 A E调制而执行的噪声成型的幅度特性中的增益相比，在高范围中更加陡峭地增大。
6. 根据权利要求l所述的图像处理设备，其中由所述滤波器部件执行的滤波的滤波器系数包括负值，并且被确定，使得与基于 使用Floyd滤波器的A E调制而执行的噪声成型的幅度特性中的增益相比，基于A E调 制执行的噪声成型的幅度特性中的增益在高范围中更加陡峭地增大。
7. —种用于图像处理设备的图像处理方法，所述图像处理设备包括 第一计算部件，用于将图像的像素值和滤波器部件的输出相加，所述滤波器部件用于对通过量化图像的所述像素值而获得的已量化值的量化误差执行空间方向中的滤波，第一量化部件，用于量化所述第一计算部件的输出，并输出包括所述量化误差的已量 化值，所述已量化值用作A E调制数据，所述A E调制数据是对所述像素值执行A E调 制的结果，第二计算部件，用于计算所述第一计算部件的输出与所述第一计算部件的输出的所述 已量化值之间的差，由此获得所述量化误差，第二量化部件，用于对所述量化误差的一部分进行量化，并输出通过所述量化获得的 已量化值，所述已量化值用作补偿在空间方向中的误差扩散的补偿数据，第三计算部件，用于将所述△ E调制数据与所述补偿数据相加，由此产生使用时间积 分效果的误差扩散数据，所述使用时间积分效果的误差扩散数据使用时间方向中的视觉积 分效果来产生误差扩散方法的效果，第四计算部件，用于计算所述量化误差与所述补偿数据之间的差，所述差用作A E调 制误差，所述A E调制误差是用于A E调制的量化误差，以及滤波器部件，用于对所述A E调制误差执行空间方向中的滤波，所述图像处理方法包括如下步骤将所述图像的像素值与所述滤波器部件的输出相加，由所述第一计算部件执行所述相加；量化所述第一计算部件的输出，并输出包括所述量化误差的已量化值，所述已量化值 用作A E调制数据，由所述第一量化部件执行所述量化和输出；计算所述第一计算部件的输出与所述第一计算部件的输出的所述已量化值之间的差， 由此获得所述量化误差，由所述第二计算部件执行所述计算；对所述量化误差的所述部分进行量化并输出所述补偿数据，由所述第二量化部件执行 所述量化和输出；将所述A E调制数据和所述补偿数据相加，由此产生使用时间积分效果的误差扩散 数据，由所述第三计算部件执行所述相加；计算所述量化误差与所述补偿数据之间的差，所述差用作所述A E调制误差，由所述 第四计算部件执行所述计算；以及对所述A E调制误差执行空间方向中的滤波，由所述滤波器部件执行所述滤波的执行。
8. —种使计算机用作如下部件的程序第一计算部件，用于将图像的像素值和滤波器部件的输出相加，所述滤波器部件用于 对通过量化图像的所述像素值而获得的已量化值的量化误差执行空间方向中的滤波，第一量化部件，用于量化所述第一计算部件的输出，并输出包括量化误差的已量化值， 所述已量化值用作A E调制数据，所述A E调制数据是对所述像素值执行A E调制的结 果，第二计算部件，用于计算所述第一计算部件的输出与所述第一计算部件的输出的所述 已量化值之间的差，由此获得所述量化误差，第二量化部件，用于对所述量化误差的一部分进行量化，并输出通过所述化获得的已 量化值，所述已量化值用作补偿在空间方向中的误差扩散的补偿数据，第三计算部件，用于将所述△ E调制数据与所述补偿数据相加，由此产生使用时间积 分效果的误差扩散数据，所述使用时间积分效果的误差扩散数据使用时间方向中的视觉积 分效果来产生误差扩散方法的效果，第四计算部件，用于计算所述量化误差与所述补偿数据之间的差，所述差用作A E调 制误差，所述A E调制误差是用于A E调制的量化误差，以及滤波器部件，用于对所述A E调制误差执行空间方向中的滤波。
9. 一种图像处理设备，包括第一计算单元，被配置为将图像的像素值和滤波器单元的输出相加，所述滤波器单元 被配置为对通过量化图像的所述像素值而获得的已量化值的量化误差执行空间方向中的 滤波，第一量化单元，被配置为量化所述第一计算单元的输出，并输出包括所述量化误差 的已量化值，所述已量化值用作A E调制数据，所述A E调制数据是对所述像素值执行 A E调制的结果，第二计算单元，被配置为计算所述第一计算单元的输出与所述第一计算单元的输出的 所述已量化值之间的差，由此获得所述量化误差，第二量化单元，被配置为对所述量化误差的一部分进行量化，并输出通过所述量化获 得的所述已量化值，所述已量化值用作补偿在空间方向中的误差扩散的补偿数据，第三计算单元，被配置为将所述△ E调制数据与所述补偿数据相加，由此产生使用时间积分效果的误差扩散数据，所述使用时间积分效果的误差扩散数据使用时间方向中的视 觉积分效果来产生误差扩散方法的效果，第四计算单元，被配置为计算所述量化误差与所述补偿数据之间的差，所述差用作A E调制误差，所述A E调制误差是用于A E调制的量化误差，以及 滤波器单元，被配置为对所述A E调制误差执行空间方向中的滤波。
全文摘要
提供了图像处理设备、图像处理方法和程序。所述图像处理设备包括第一计算单元，被配置为将像素值和滤波器单元的输出相加；第一量化单元，被配置为量化第一计算单元的输出，并输出用作Δ∑调制数据的量化值；第二计算单元，被配置为计算第一计算单元的输出与已量化值之间的差，由此获得量化误差；第二量化单元，被配置为对量化误差的一部分进行量化，并输出补偿数据；第三计算单元，被配置为将Δ∑调制数据与补偿数据相加，由此产生使用时间积分效果的误差扩散数据；第四计算单元，被配置为计算量化误差与补偿数据之间的差，所述差用作Δ∑调制误差；以及滤波器单元，被配置为执行在空间方向中的滤波。
文档编号H04N5/21GK101729762SQ20091020773
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月22日 优先权日2008年10月22日
发明者塚本信 申请人:索尼株式会社