Aparato para generar una imagen interpolada.

Un aparato para generar un valor (b (m, n)) de pixel de salida en una localización (m,

n) de una imagen (k) interpolada que debe visualizarse en una pantalla (405) biestable, comprendiendo el aparato:

* un primer filtro (620) de difusión de errores y un segundo filtro (621) de difusión de errores;

* un sumador (601) configurado para sumar las salidas del primer filtro (620) de difusión de errores y del segundo filtro (621) de difusión de errores;

* un sumador (501) configurado para restar, de cada valor (x (m, n)) de pixel de entrada de una imagen (k), que se introduce en el aparato, las salidas sumadas del primer filtro (620) de difusión de errores y del segundo filtro (621) de difusión de errores para producir un valor de píxel de entrada modificado;

* un cuantificador (502) que está configurado para realizar una función (QS) de cuantificación en el valor de píxel de entrada modificado para producir el valor (b (m, n)) de píxel de salida;

* un sumador (602) configurado para restar el valor de píxel de entrada modificado del valor (b (m, n)) de píxel de salida producido por el cuantificador (502) para producir un valor (e (m, n)) de error;

* en el que el primer filtro (620) de difusión de errores está configurado para tener la entrada del valor (e (m, n)) de error y para generar su salida en respuesta al valor (e (m, n)) de error;

* una tabla (521) de consulta configurada para tener la entrada del valor (b (m, n)) de píxel de salida y para emitir como salida el error de visualización en claridad (ed (m, n)) en respuesta al valor (b (m, n)) de píxel de salida y a un valor (bp (m, n)) de pixel de una imagen (k-1) interpolada anterior en dicha localización (m, n), en el que la tabla (521) de consulta está configurada además para emitir como salida el error de visualización en claridad (ed (m, n)) al segundo filtro (621) de difusión de errores;

* en el que el segundo filtro (621) de difusión de errores está configurado para generar su salida en respuesta al error de visualización en claridad (ed (m, n)).

Aparato para generar una imagen interpolada CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere al campo del procesamiento de imágenes; más específicamente, la presente invención se refiere a la realización del procesamiento de imágenes para reducir las perturbaciones en las pantallas biestables (por ejemplo, las pantallas electroforéticas) u otras pantallas que tienen características similares a las pantallas biestables.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA

Las pantallas electroforéticas se conocen como la tecnología prometida para las aplicaciones de papel electrónico y las generaciones futuras de dispositivos de mano inteligentes, donde son deseables un aspecto similar al papel, una buena legibilidad bajo diferentes condiciones de iluminación y un consumo de energía ultra-bajo. Muchas pantallas electroforéticas, tal como las pantallas electroforéticas microencapsuladas (MEP) E Ink, son capaces de una alta resolución (por ejemplo, 8 x 6 o superior), y pueden construirse usando unos arrays TFT de matriz activa convencionales que son similares a los usados en los CD, en los que 5 Hz (2 ms por trama) de velocidad de trama es de uso general.

Sin embargo, la característica electro-óptica de los estados de transición de tinta electrónica en muchas pantallas electroforéticas tales como las MEP E Ink requiere una velocidad de actualización de tramas mínima de 2 Hz (5 ms por trama) con el fin de alcanzar 1 L* de resolución de claridad, donde 1 L* representa una diferencia apreciable en claridad en un espacio de color CIELAB (CIE 1976 L*a*b*). Esta velocidad de actualización de la trama no es práctica para pantallas de matriz activa de alta resolución hoy en día. Por lo tanto, en una pantalla de velocidad de trama de 5 Hz, pueden aparecer imágenes fantasmas anteriores en la pantalla cuando se produce una diferencia de claridad mayor que 1 L* en píxeles con el mismo estado de nivel de gris actual, pero diferentes estados de nivel de gris anteriores. La figura 1 ilustra el desajuste de claridad en dos regiones en una pantalla de tinta electrónica.

Haciendo referencia a la figura 1, la imagen anterior es una letra O negra con el fondo blanco y la imagen actual es una letra T negra con el fondo gris claro. Las transiciones de negro a gris claro y de blanco a gris claro crean una diferencia que es apreciable a los humanos en claridad, que aparece como perturbaciones fantasmas no deseadas de la imagen anterior.

La figura 2 ilustra más detalles de por qué se produce el efecto fantasma, mostrando la anchura del pulso y la respuesta de claridad para diferentes transiciones de estado de gris en una pantalla electrónica. En esencia, el efecto fantasma es un error de cuantificación de visualización de la claridad entre dos estados de transición debido a una resolución limitada por la anchura del pulso. Como se muestra en la figura 2, la anchura de la trama 1 es la unidad mínima de cada anchura de pulso, y está limitado por la velocidad de trama de pantalla (típicamente 5 Hz).

El efecto fantasma es una característica desfavorable de los estados de conmutación de la tinta electrónica en las pantallas electroforéticas, e introduce severas perturbaciones de imagen en la pantalla. Para hacer frente a este problema, una solución es diseñar formas de onda optimizadas para los controladores de pantalla para conducir las transiciones de estado electrónicas. La anchura del impulso deseada se modula cambiando la secuencia de los pulsos de activación. La figura 3 ilustra dos tipos de formas de onda de las pantallas E Ink, unas formas de onda directas e indirectas, que se usan para controlar la transición de gris oscuro a gris claro en una pantalla de tinta electrónica. La forma de onda directa produce la menor exactitud, es decir, las peores perturbaciones fantasmas, y la forma de onda indirecta produce una mayor precisión, pero requiere una exhibición excesiva que tampoco es un aspecto favorable en la pantalla. Aunque las formas de onda indirectas pueden optimizarse a través de mediciones y de un modelo electro-óptico de predicción, siempre existe una contradicción entre la exhibición excesiva y la precisión. Esencialmente, este enfoque está muy restringido por la resolución de la anchura del impulso, que se establece por la velocidad de actualización de trama en el caso de la modulación por anchura de pulso descrita anteriormente. Para más información, véase Zehner, et al., Drive Waveforms for Active Matrix Electrophoretic Displays, Recopilación de documentos técnicos, Simposio SID, 23, páginas 842-845, y Amundson & Sjodin, Achieving Graytone Images in a Microencapsulated Electrophoretic Display, Recopilación de documentos técnicos, Simposio SID, 26, páginas 1918-1921.

También es posible conseguir la anchura del impulso deseada cambiando tensiones. Sin embargo, esto requeriría accionadores de pantalla más complicados que proporcionen múltiples tensiones y, por estas razones, es un enfoque no deseable. Existen algunas soluciones diferentes para reducir el efecto fantasma de las E Ink, todas ellas centradas en alterar la forma de onda con pulsos de activación especiales. Para obtener más información, véase la publicación de patente de Estados Unidos número 278926A1, titulada Method and Apparatus for Driving an Electrophoretic Display Device with Reduced Image Retention, la solicitud PCT W2596259A1, titulada An Electrophoretic Display with Reduced Cross Talk, y la solicitud PCT W25561A1, titulada Method and Apparatus for Reducing Edge Image Retention in an Electrophoretic Display.

Aunque no se han usado anteriormente para hacer frente a los problemas descritos anteriormente, existen una serie de técnicas de procesamiento de imágenes de la técnica anterior. Estas incluyen un procesamiento de medios tonos (halftoning) tradicional, un interpolado espacio-temporal, y un procesamiento de medios tonos de vídeo. El procesamiento de medios tonos tradicional trabaja para impresoras y pantallas. Sin embargo, todos estos métodos de procesamiento de medios tonos tradicionales solo funcionan en la dimensión espacial, y ninguno de estos métodos está diseñado para las pantallas electroforéticas. Para obtener más información, véase M. Analoui & J. P. Allebach, Model-Based Halftoning Using Direct Binary Search, Proc. 1992 Simposio SPIE/IS & T en Tecnología y Ciencia de la Imagen Electrónica, vol. 1666, San José, CA, del 9 al 14 de febrero 1992, páginas 96-18; B. Kolpatzik y C. A. Bouman, Optimized Error Diffusion for Image Display, J. Electronic Imaging, vol. 69, N2 1, páginas 134- 1349, octubre de 1979.

El interpolado espacio-temporal produce una alta resolución de intensidad en los dispositivos de visualización con baja resolución de intensidad difundiendo el error de cuantificación del nivel de gris en la siguiente trama de la imagen de la pantalla, tanto en la dimensión espacial como en la dimensión temporal. Para obtener más información, véase la patente de Estados Unidos número 5.254.982, titulada Error propagated image halftoning with time-varying phase shift", expedida a Feigenblatt, et al., el 19 de octubre de 1993; la patente de Estados Unidos número 6.714.26, titulada Method and system for spatial-temporal dithering for displays with overlapping pixels, expedida a Martin, et al., el 3 de marzo de 24.; y J. B. Mulligan, Methods for Spatio-Temporal Dithering, Recopilación de la conferencia SID '93, Seattle, WA, del 17 al 21 de mayo de 1993, páginas 155-158.

El procesamiento de medios tonos de vídeo reproduce una secuencia de vídeo digital en los dispositivos de visualización que tienen las resoluciones de intensidad y las paletas de colores limitadas. La idea esencial es negociar la resolución espacio-temporal de una intensidad mejorada y una resolución del color difundiendo el error de cuantificación de un píxel a sus vecinos espacio-temporales. Este proceso de difusión del error incluye una difusión del error temporal unidimensional y una difusión del error espacial de dos dimensiones, que pueden separarse. Para más información, véase Z. Sun, Video halftonin, Transacciones IEEE en procesamiento de imágenes, 15 (3), páginas 678-86, de marzo de 26; y C. B. Atkins, T. J. Flohr, D. P. Hilgenberg, C. A. Bouman, y J. P. Allebach, Model-based color image sequence quantization, en Proc. SPIE: Human Vision, Visual Processing, and Digital Display V, 1994, vol. 2179, páginas 31-39.

El documento EP 573 174 A1 divulga un aparato y un método de control de visualización que tiene un cristal líquido ferroeléctrico como un medio de funcionamiento y que usa una memoria intermedia de trama de error para mantener los datos de error que se actualizan en base a los datos de error binarios generados cuando se digitaliza un píxel.

Zehner e et al: 2.2:... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para generar un valor (b (m, n)) de pixel de salida en una localización (m, n) de una imagen (k) interpolada que debe visualizarse en una pantalla (45) biestable, comprendiendo el aparato:

un primer filtro (62) de difusión de errores y un segundo filtro (621) de difusión de errores;

un sumador (61) configurado para sumar las salidas del primer filtro (62) de difusión de errores y del segundo filtro (621) de difusión de errores;

un sumador (51) configurado para restar, de cada valor (x (m, n)) de pixel de entrada de una imagen (k), que se introduce en el aparato, las salidas sumadas del primer filtro (62) de difusión de errores y del segundo filtro (621) de difusión de errores para producir un valor de pixel de entrada modificado;

un cuantificador (52) que está configurado para realizar una función (Qs) de cuantificación en el valor de pixel de entrada modificado para producir el valor (b (m, n)) de pixel de salida;

un sumador (62) configurado para restar el valor de pixel de entrada modificado del valor (b (m, n)) de pixel de salida producido por el cuantificador (52) para producir un valor (e (m, n)) de error;

en el que el primer filtro (62) de difusión de errores está configurado para tener la entrada del valor (e (m, n)) de error y para generar su salida en respuesta al valor (e (m, n)) de error;

una tabla (521) de consulta configurada para tener la entrada del valor (b (m, n)) de pixel de salida y para emitir como salida el error de visualización en claridad (ed (m, n)) en respuesta al valor (b (m, n)) de pixel de salida y a un valor (bP (m, n)) de pixel de una imagen (k-1) interpolada anterior en dicha localización (m, n), en el que la tabla (521) de consulta está configurada además para emitir como salida el error de visualización en claridad (ed (m, n)) al segundo filtro (621) de difusión de errores;

en el que el segundo filtro (621) de difusión de errores está configurado para generar su salida en respuesta al error de visualización en claridad (ed (m, n)).