用于渲染彩色图像的方法技术

通过以下在具有有限数量的原色的显示器上渲染图像：将表示要渲染的像素的颜色的输入数据与误差数据组合(104)以形成修改的输入数据，在颜色空间中确定包围修改的输入数据的单纯形(208‑典型地四面体)和与该单纯形相关联的原色，基于与该单纯形相关联的原色将修改的图像数据转换(210)为重心坐标，以及将输出数据设置(212)为具有最大重心坐标的原色，计算(214)修改的输入数据和像素的输出数据之间的差值，从而生成误差数据，将该误差数据应用(106)到至少一个稍后渲染的像素，并将输出数据应用于显示器，从而在显示器上渲染图像。还提供了用于执行该过程的设备和计算机存储介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于渲染彩色图像的方法相关申请本申请涉及美国公开No.2014/0340430；美国公开No.2016/0091770；以及美国专利No.9,383,623和9,170,468。其他相关申请和专利将在下面讨论。
本专利技术涉及一种用于渲染彩色图像的方法。更具体地，本专利技术涉及一种用于在一组有限的原色可用的情况下对彩色图像进行半色调(halftoning)的方法，并且该有限的组可能没有被很好地构造。本专利技术的方法特别地但不排他地用于彩色电泳显示器。
技术介绍
半色调已经在印刷工业中使用了数十年，以通过用黑色墨水覆盖白纸的每个像素的不同比例来表示灰色调。类似的半色调方案可以与CMY或CMYK彩色印刷系统一起使用，颜色通道彼此独立地变化。然而，存在许多颜色系统，其中颜色通道不能彼此独立地变化，因为每个像素可以显示一组有限的原色中的任何一种(这种系统在下文中可以称为“有限调色板显示器”或“LPD”)；ECD专利彩色显示器属于这种类型。为了产生其他颜色，原色必须在空间上抖动以产生正确的色感。已知通过对任何期望颜色仅使用包含期望颜色的四面体的顶点处的原色来实现这种空间抖动；参见例如：Arad,N.,Shaked,D.,Baharav,Z.,&Lin,Q.(1999).BarycentricScreening以及Ostromoukhov,Victor,和RogerD.Hersch."Multi-colorandartisticdithering."Proceedingsofthe26thannualconferenceonComputergraphicsandinteractivetechniques.ACMPress/Addison-WesleyPublishingCo.,1999。这两个文献都通过基于阈值阵列的筛选方法实现抖动，这是一种简单的抖动方法，已经发现它不能在ECD专利显示器中给出好的结果。标准的抖动算法，诸如误差扩散算法(其中通过以与该像素理论上所需的颜色不同的特定颜色印刷一个像素而引入的“误差”在相邻像素之间分布，从而产生总体上正确的色感)可以用于有限调色板显示器。然而，在原色之间的适当颜色空间中的距离基本恒定的意义上，这种标准算法通常旨在与“良好构造”的有限调色板一起使用。关于设计在误差扩散方面表现良好的最佳调色板的问题有相当多的文献；参见例如：Kolpatzik,BerndW.,和CharlesA.Bouman."OptimizedUniversalColorPaletteDesignforErrorDiffusion."JournalofElectronicImaging4.2(1995):131-143。然而，在ECD和类似的有限调色板显示器中，其中有限调色板由能够由系统生成的颜色定义，有限调色板可能没有被很好地构造，即，颜色空间中的各种原色之间的距离可能相互之间差别很大。附图的图1是现有技术的基于调色板的误差扩散方法的示意性流程图，总体标记为100。在输入102处，将颜色值xi,j馈送到处理器104，在处理器104中将它们添加到误差滤波器106(下面描述)的输出以产生修改的输入ui,j。修改的输入ui,j被馈送到量化器108，量化器108还接收输出装置的调色板{Pk}的细节。量化器108确定正在考虑的像素的适当颜色，由下式给出：并将适当的颜色馈送给装置控制器(或存储颜色值以便稍后传输到装置控制器)。修改的输入ui,j和输出yi,j都被馈送到处理器110，处理器110计算误差值ei,j，其中：ei,j＝ui,j-yi,j然后将误差值ei,j馈送到误差滤波器106，误差滤波器106用于在一个或多个所选像素上分布误差值。例如，如果在图像中从上到下并在每行中从左到右对像素执行误差扩散，则误差滤波器106可以将误差分布在正在处理的行中的下一个像素上，以及在向下的下一行中处理的像素的三个最近邻居。可替换地，误差滤波器106可以将误差分布在正被处理的行中的接下来的两个像素上，以及在向下的接下来的两行中处理的像素的最近邻居。应当理解，误差滤波器不需要将相同比例的误差应用于分布误差的每个像素；例如，当误差滤波器106将误差分布在正在处理的行中的下一个像素上，以及在向下的下一行中处理的像素的三个最近邻居时，可能适当的是，将更多的误差分配给正在处理的行中的下一像素和紧挨在正在处理的像素下面的像素，以及将更少的误差分配给正在处理的像素的两个对角邻居。不幸的是，已经发现，如果试图对ECD和类似的有限调色板显示器使用诸如图1中所示的传统误差扩散方法，则会产生严重的伪影，这可能使得到的图像不可用。例如，在一种类型的伪影(以下称为“瞬态”伪影)中，当从一种输入颜色步进到下一种非常不同的颜色时，空间瞬态可能会很长，以至于输出即使在整个要渲染的对象的大小上也永远不会达到正确的平均值。在另一种类型的伪影(下文称为“模式跳跃”伪影)中，对于恒定颜色输入图像，输出在图像中看似随机的位置处在两组不同的原色之间跳跃。尽管两组原色应该理想地产生接近所请求颜色的输出，但是所得到的输出不稳健，因为系统中的微小变化可能导致这两组之间的这种切换，并且在这种跳跃时的纹理变化也是明显且令人不愉快的。
技术实现思路
本专利技术试图提供一种渲染彩色图像的方法，其可以与没有被良好构造并且可能很大的调色板一起使用，而不会产生标准误差扩散方法易受其影响的瞬态和模式跳跃伪影。在一个方面，本专利技术提供一种在显示器上渲染图像的方法，该方法包括：接收表示要渲染的像素的颜色的输入数据；将输入数据与从先前渲染的至少一个像素生成的误差数据组合以形成修改的输入数据；在颜色空间中确定包围修改的输入数据的单纯形，以及与该单纯形相关联的显示器原色；将修改的图像数据转换为基于该单纯形的重心坐标，并将输出数据设置为具有最大重心坐标的原色；计算修改的输入数据和像素的输出数据之间的差值，从而生成像素的误差数据；将由此生成的误差数据应用于至少一个稍后渲染的像素；以及将多个像素的输出数据提供给显示器，从而在显示器上渲染图像。在该过程的一种形式中，测试所述修改的输入数据，以确定它是否在所述显示器的色域之内，并且如果所述修改的输入数据在该色域之外，修改的输入数据通过被投影到色域上来被进一步修改。可以沿着恒定亮度和色调的线朝向颜色空间的中性轴来实现该投影。可替换地，所述投影可以朝向由所述像素的输入数据表示的颜色实现，直到达到所述色域边界。典型地，所使用的颜色空间将是三维的，以使得所述单纯形将是四面体。所述误差数据可以并且典型地将分布在多于一个像素上。例如，如果使用从上到下和从左到右的像素处理顺序实现本专利技术的方法，则误差数据通常将分布在至少正在渲染的像素的右侧的像素和下面的像素上。可替换地，误差数据可以分布在正在渲染的像素的右侧的像素以及正在渲染的像素下面的且与该正在渲染的像素相邻的三个像素上。特别地，在后一种情况下，不必将相等比例的误差数据分布在它所分散的所有像素上；例如，当误差分布在右侧的像素和下一行中的三个相邻像素上时，将更多的误差数据分配给与正在渲染的像素共享边缘的两个像素(与仅共享顶点的两个像素相比)可能是有利的。本专利技术扩展至一种设备，包括：显示装置，其具有多个像素，每个像素被布置成显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在显示器上渲染图像的方法，所述方法包括：接收表示要渲染的像素的颜色的输入数据(102)；将所述输入数据与从先前渲染的至少一个像素生成的误差数据(ei,j)组合(104)以形成修改的输入数据(ui,j,u’i,j)；将所述输入数据转换(210,212)为输出数据(yi,j)；计算(214)所述修改的输入数据(ui,j,u’i,j)与所述像素的输出数据(yi,j)之间的差值，从而生成所述像素的误差数据(ei,j)；将由此生成的误差数据(ei,j)应用(106)到至少一个稍后渲染的像素；以及将多个像素的输出数据(yi,j)提供给所述显示器，从而在所述显示器上渲染所述图像，所述方法的特征在于：在颜色空间中确定(208)包围所述修改的输入数据(ui,j,u’i,j)的单纯形和与所述单纯形相关联的显示器原色{Pks}；将所述修改的图像(ui,j,u’i,j)数据转换(210)为基于所述单纯形的重心坐标，并将输出数据(yi,j)设置(212)为具有最大重心坐标的原色。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.24 US 62/3408031.一种在显示器上渲染图像的方法，所述方法包括：接收表示要渲染的像素的颜色的输入数据(102)；将所述输入数据与从先前渲染的至少一个像素生成的误差数据(ei,j)组合(104)以形成修改的输入数据(ui,j,u’i,j)；将所述输入数据转换(210,212)为输出数据(yi,j)；计算(214)所述修改的输入数据(ui,j,u’i,j)与所述像素的输出数据(yi,j)之间的差值，从而生成所述像素的误差数据(ei,j)；将由此生成的误差数据(ei,j)应用(106)到至少一个稍后渲染的像素；以及将多个像素的输出数据(yi,j)提供给所述显示器，从而在所述显示器上渲染所述图像，所述方法的特征在于：在颜色空间中确定(208)包围所述修改的输入数据(ui,j,u’i,j)的单纯形和与所述单纯形相关联的显示器原色{Pks}；将所述修改的图像(ui,j,u’i,j)数据转换(210)为基于所述单纯形的重心坐标，并将输出数据(yi,j)设置(212)为具有最大重心坐标的原色。2.根据权利要求1所述的方法，还包括测试(206)所述修改的输入数据(ui,j)，以确定它是否在所述显示器的色域之内，并且如果所述修改的输入数据在所述色域之外，则通过将所述修改的输入数据投影到所述色域上来进一步修改所述修改的输入数据。3.根据权利要求2所述的方法，其中，沿着恒定亮度和色调...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·R·可劳恩斯，
申请(专利权)人：伊英克公司，
类型：发明
国别省市：美国,US