Brevet FR2845238A1 — publié le 20040402

PROCEDE DE TRAITEMENT D'IMAGES POUR LA CORRECTION DES DISTORSIONS DANS UN TUBE CATHODIQUE L'invention se rapporte à un procédé de traitement 5 d'images pour la correction des distorsions dans un tube cathodique. Plus particulièrement, l'invention se rapporte aux distorsions liées aux problèmes de régulation de la haute tension. Dans la conception des téléviseurs à tube cathodique actuels, certains défauts sont négligés du fait de leur faible perception lors de l'affichage des images vidéo. C'est le cas du défaut résiduel de stabilité de l'électronique haute tension du téléviseur. Lorsque l'on 15 tente d'afficher des images comportant des traits rectilignes, comme par exemple des images de type informatique, ce défaut modifie l'aspect de ces traits qui apparaissent alors déformés à l'écran. L'apparition de ce défaut est fonction de l'intensité 20 lumineuse des images affichées. La distorsion générée revêt deux formes selon que l'intensité lumineuse de l'image est moyenne ou élevée. L'intensité lumineuse d'une image désigne ici la somme des niveaux de gris des trois composantes R, V et B de l'ensemble des pixels de 25 l'image, pondérée par les facteurs de réglage du téléviseur, à savoir lumière, contraste et couleur. Ainsi, lorsque l'intensité lumineuse de l'image courante est moyenne, la distorsion prend la forme d'un zoom affectant toute l'image, appelé zoom global, dont le 30 facteur varie en fonction de l'intensité de l'image courante et des images précédentes. Cette distorsion est montrée à la figure 1B représentant une image d'intensité lumineuse moyenne, à comparer avec la figure lA, représentant la même image mais avec une intensité lumineuse plus faible. Ce zoom global croît à mesure que l'intensité lumineuse de l'image croît. Parvenu à une valeur d'intensité lumineuse élevée, le zoom global cesse de s'accroître et est complété par un zoom en X (en horizontal) variable selon les lignes de l'image. Ce cas est illustré à la 10 figure 1C. Pour supprimer ces effets de zoom, il est connus de réguler la haute tension de manière indépendante pour le canon et les déflecteurs du tube. Cette solution est relativement coteuse et peu utilisable dans un 15 téléviseur grand public. Des solutions moins coteuses consistent à utiliser un circuit de régulation de la tension d'alimentation de haute tension qui réagit en fonction de la tension du canon. Une telle régulation permet d'avoir de bon résultats sur des images de 20 télévision mais ne permet pas de visualiser correctement des images fortement contrastées telles que des écrans d'ordinateur lorsque le téléviseur est utilisé comme moniteur. Un but de l'invention est de proposer une solution moins coteuse qui permette de corriger les distorsions créées par la variation de la tension alimentant le tube cathodique. Selon l'invention, ces distorsions sont corrigées par un traitement des images avant leur 30 affichage. Aussi, l'invention est un procédé de traitement d'une séquence d'images vidéo à afficher avec un dispositif d'affichage à tube cathodique, lequel procédé est destiné à corriger les distorsions créées par l'instabilité du 5 circuit haute tension du tube cathodique lors de l'affichage desdites images et est caractérisé en ce qu'il consiste à: - caractériser les distorsions créées par le tube cathodique, et - pour chaque image de la séquence à afficher, calculer les distorsions l'affectant et générer une image précorrigée comportant les distorsions inverses. Plus particulièrement, si l'intensité de l'image à afficher n'est pas très élevée, la distorsion affectant 15 l'affichage de l'image courante est un zoom global variant en fonction de l'intensité lumineuse de ladite image courante et de celle des images qui la précède dans la séquence à afficher. Selon l'invention, on effectue alors les étapes suivantes: déterminer le zoom global créé par le tube cathodique en fonction de l'intensité lumineuse de l'image courante et de celle des images précédentes; et - pour chaque image de la séquence à afficher, calculer le zoom global affectant l'image courante et générer une 25 image précorrigée en appliquant l'inverse dudit zoom global à ladite image courante. Sinon, si l'intensité de l'image à afficher est très élevée, la distorsion affectant l'affichage de l'image courante est double. Elle est constituée d'un zoom global 30 variant en fonction de l'intensité lumineuse de ladite image courante et de celle des images qui la précèdent dans la séquence à afficher et d'un zoom local affectant chaque ligne de l'image courante et variant en fonction de l'intensité de la ligne considérée et de celles des lignes qui la précèdent dans ladite image. Selon l'invention, on effectue alors les étapes suivantes: - caractériser le zoom global créé par le tube cathodique en fonction de l'intensité lumineuse de l'image courante et de celle des images précédentes; - caractériser le zoom local créé par le tube cathodique 10 en fonction de l'intensité lumineuse de la ligne considérée et de celle des lignes précédentes dans l'image; et - calculer le zoom global affectant l'image courante et les zooms locaux affectant chacune de ses lignes et 15 générer une image précorrigée en appliquant, à l'image entière, l'inverse dudit zoom global et, à chacune de ses lignes, l'inverse du zoom local calculé pour la ligne considérée. L'invention a également pour objet un dispositif 20 d'affichage à tube cathodique mettant en òuvre ce procédé de traitement d'image. Les caractéristiques et avantages de l'invention mentionnés ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront 25 plus clairement à la lecture de la description suivante, faite en relation avec les dessins joints, dans lesquels: - les Fig.lA à lC illustrent les défauts d'affichage dus à l'instabilité du circuit haute puissance du tube cathodique; - les Fig.2A et 2B illustrent, sous forme de diagrammes, la variation du zoom vertical et du zoom horizontal de l'image courante In en fonction de son intensité lumineuse; - la Fig.3 illustre l'opération visant à calculer une image pré-corrigée de l'image courante à partir de l'image courante source; et - la Fig.4 récapitule les étapes appliquées à l'image vidéo source selon l'invention. La première étape du procédé de traitement d'images de 10 l'invention consiste à caractériser les défauts du tube cathodique. Cette étape est réalisée à la fin de la chaîne de fabrication du téléviseur ou moniteur à tube cathodique. Comme indiqué précédemment, les distorsions apparaissent 15 lorsque l'intensité lumineuse de l'image atteint une valeur moyenne et se manifestent différemment selon que l'intensité de l'image courante est moyenne ou élevée. Lorsque l'intensité lumineuse de l'image courante est moyenne, l'image est dilatée selon les deux dimensions de 20 l'image (X et Y) et affecte l'image entière. On parle alors de zoom global. Le facteur de zoom varie linéairement en fonction de l'intensité de l'image courante et des images qui la précèdent dans la séquence à afficher. La variation du zoom global d'une image courante, I,,n en fonction de son intensité et de celle des K images la précédant est donnée par la formule suivante K 1 akji(I,-) + b(In-k) ZG(I) = k=o K+ (1) o - ZG(I") désigne le zoom global de l'image In,; - i(Ink) désigne l'intensité de l'image In- k; - a-k = si i(Ink) is3 b(In-k) = 1 s i i(Ink) is3 10 Les termes isl, is2 et is3 sont des valeurs seuil d'intensité lumineuse et les termes a-k et P-k sont des facteurs de zoom associés à l'image In-k. Les variations du zoom en Y et en X affectant l'image courante In en fonction de son intensité lumineuse sont 15 représentées, sous forme de diagrammes, respectivement aux figures 2A et 2B. Zx(In) et Zy(In) désignent respectivement le zoom en X et le zoom en Y de l'image In. Dans les deux cas, le zoom (Zxouy(In) >1) commence à partir de la valeur seuil isl. I1 croît linéairement selon 20 un premier facteur de zoom a0 jusqu'à la seconde valeur seuil is2 puis selon un deuxième facteur de zoom /0 jusqu'à une troisième valeur seuil is3. Au-delà de cette valeur d'intensité lumineuse, le zoom en Y ne croît plus et reste constant alors que le zoom en X varie ligne à 25 ligne. Un phénomène de zoom local en X vient en effet s'ajouter au zoom global en X et en Y à partir de la valeur seuil is3. Ce zoom local est propre à chaque ligne de l'image et dépend de l'intensité des lignes précédentes dans l'image considérée. La zone hachurée de la Fig.2B représente la plage de variation du zoom local en X. La variation du zoom local en X de la ligne Lm+1 est donnée par la formule suivante: ZLx(Lm+) = 1 + p(Lm+) (2) avec: p(Lm+î)=A A(2+ -)-p(Lm) et fm+, =i(Lm+l)/S fm T o - i(Lm+) désigne l'intensité de la ligne Lm+l; 10 - A, S et T sont des constantes; - fm est une fonction définie de la manière suivante: fm= ip(Lm)eT avec t=m-T. (le temps t est proportionnel à l'indice m de ligne). La caractérisation des défauts du tube cathodique 15 consiste à déterminer les formules (1) et (2) et les paramètres propres au tube cathodique utilisé intervenant dans ces formules, à savoir les valeurs seuil ism, is2 et is3 et les facteurs de zoom ak et fl-k. Ces paramètres sont mesurés expérimentalement, une fois 20 pour toutes, en usine après fabrication du tube. L'étape suivante consiste à calculer, pour chaque nouvelle image à afficher, le zoom l'affectant à l'aide des formules (1) et (2). Cette étape nécessite préalablement de calculer l'intensité lumineuse de chaque 25 nouvelle image. Pour cela, on calcule la somme en colonnes et en lignes des niveaux affichés dans l'image, pondérée par les facteurs de réglage du téléviseur. Cette valeur d'intensité est mémorisée car elle est utilisée pour le calcul du zoom affectant l'image courante et les K images à suivre. A l'aide de la formule (1), on calcule ainsi le zoom global pour chaque nouvelle image. D'après cette formule, 5 une image est affectée par un zoom global (ZG>1) si son intensité lumineuse ou l'intensité lumineuse de l'une des K images la précédant (KÄ5) est supérieure à la valeur seuil i,, . Si son intensité globale dépasse ig3, elle est également affectée par un zoom local à chaque ligne de 10 l'image. Le zoom local de chaque ligne est calculé par la formule (2). L'étape suivante consiste à générer une image précorrigée s'opposant aux défauts du tube. Cette image est obtenue en appliquant, à l'image courante source reçue 15 par le téléviseur, un zoom qui est l'inverse de celui résultant de l'étape précédente. Ce zoom inverse entraîne un déplacement des pixels de l'image. Par exemple, le pixel de coordonnées (x,,y,) dans l'image courante est déplacé par le vecteur déplacement (dxl,dyl) et a pour 20 coordonnées (xl+dxl,yl+dyl) dans l'image précorrigée. En pratique, pour créer l'image pré-corrigée, on part d'une image "vide" contenant des pixels ayant tous par exemple un niveau 0 pour chaque couleur et on la remplit avec les niveaux vidéo des pixels de l'image courante 25 après application du zoom inverse. Ainsi, le pixel de coordonnées (x,,y1) dans l'image pré-corrigée reçoit le niveau vidéo du pixel de coordonnées (x2+dx,,y1+dyl) de l'image courante. Si l'un ou l'autre des déplacements dx, ou dy1, ou les deux, ne correspond pas à un nombre entier 30 de pixels, on effectue une interpolation, par exemple de type bilinéaire, pour déterminer à partir des niveaux vidéo des 4 pixels voisins du pixel de coordonnées (xl+dxl,yl+dyl) dans l'image courante, le niveau vidéo du pixel de coordonnées (xl,y,) dans l'image pré-corrigée. Une interpolation de type bilinéaire est illustrée à la figure 4. Dans cette figure, on considère un pixel de coordonnées (s,t) par rapport à un pixel de coordonnées (xl,yl) dans l'image courante. Son intensité lumineuse ixl+syl+t est calculée de la manière suivante: ixl+syl+t = (1 t)[(1 - s) ixl,yl + s * ixlyl+l] + t[( - S) ixl+l,yl + S' ixl+l,yl+l] D'autres types d'interpolation, portant par exemple par exemple sur un plus grand nombre de pixels voisins, peuvent être envisagés. Les étapes de traitement de l'image courante source sont 15 récapitulées dans l'organigramme de la figure 4. L'image résultante précorrigée est fournie au circuit d'affichage du tube cathodique pour restituer à l'écran une image exempte de distorsions. Ce procédé est mis en oeuvre dans le circuit d'affichage 20 du téléviseur à tube cathodique. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'une séquence d'images vidéo à afficher avec un dispositif d'affichage à tube 5 cathodique, lequel procédé est destiné à corriger les distorsions créées par l'instabilité du circuit haute tension du tube cathodique lors de l'affichage desdites images et est caractérisé en ce qu'il consiste à: - caractériser les distorsions créées par le tube 10 cathodique, et - pour chaque image de la séquence à afficher, calculer les distorsions l'affectant et générer une image précorrigée comportant les distorsions inverses. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'une des distorsions affectant l'affichage d'une image courante étant un zoom global variant en fonction de l'intensité lumineuse de ladite image courante et de celle des images qui la précède dans la 20 séquence à afficher, ledit procédé consiste à: - déterminer le zoom global créé par le tube cathodique en fonction de l'intensité lumineuse de l'image courante et de celle des images précédentes; et - pour chaque image de la séquence à afficher, calculer 25 le zoom global affectant ladite image courante et générer une image précorrigée en appliquant l'inverse dudit zoom global à ladite image courante. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, les distorsions affectant l'affichage d'une image courante étant un zoom global variant en fonction il de l'intensité lumineuse de ladite image courante et de celle des images qui la précède dans la séquence à afficher et un zoom local affectant chaque ligne de ladite image courante et variant en fonction de 5 l'intensité de la ligne considérée et de celles des lignes qui la précèdent dans ladite image courante, ledit procédé consiste à: - caractériser le zoom global créé par le tube cathodique en fonction de l'intensité lumineuse de l'image courante 10 et de celle des images précédentes; - caractériser le zoom local créé par le tube cathodique en fonction de l'intensité lumineuse de la ligne considérée et de celle des lignes précédentes dans l'image courante; et - calculer le zoom global affectant l'image courante et les zooms locaux affectant chacune de ses lignes et générer une image précorrigée en appliquant, à l'image entière, l'inverse dudit zoom global et, à chacune de ses lignes, l'inverse du zoom local calculé pour la ligne 20 considérée. 4) Dispositif d'affichage à tube cathodique mettant en oeuvre le procédé de traitement d'image selon l'une des revendications 1 à 3.