CN100349457C - 用于提高输入图像质量的设备和方法 - Google Patents

Abstract

用于提高输入图像的质量的设备和方法。该设备包括，对比度模块，用于调整输入图像数据的对比度；亮度模块，用于调整输入图像数据的亮度；和平均图像电平检测器，用于计算输入图像数据的平均图像电平，其中，该设备根据从平均图像电平检测器输出的平均图像电平来控制亮度模块和对比度模块的不止一个以提高输入图像的质量。通过增加简单的算法和电路，图像质量能够被极大地提高。

Description

用于提高输入图像质量的设备和方法

本申请要求已于2004年1月8日提交到韩国知识产权局的第2004-1089号韩国专利申请的优先权，该申请全部公开于此，以资参考。

技术领域

本发明涉及一种电子图像装置，更具体地讲，涉及一种通过计算图像数据的平均亮度值来自动地提高图像质量的设备和方法。

背景技术

由于电子学的发展，每一领域中的技术正显著地进展，其中，图像处理技术的进步是最显著的。最近，可挂式显示装置，如液晶显示(LCD)、等离子显示板(PDP)、和数字光处理(DLP)装置，已经得到了普及，并且显示装置的性能正在改进，同时显示装置变得更加轻便。具体地讲，随着数字化的显示装置变得更加普及，提高图像质量的需要增加。显然随着数字广播变得越来越普及，图像质量将对支配显示市场起着关键的作用。

各种传统的技术用来提高图像质量。用在包括布劳恩管的模拟显示装置中的这样一种技术涉及检测输入图像信号的RGB值并且使用结果来控制电子束的量级。这种技术的优点是通过增加简单的电路，图像质量能够被提高。传统的图像处理技术当图像是太暗时通过增加图像的亮度或对比度能够提高图像的质量。另一方面，当图像是太亮时，通过降低图像的对比度或亮度，色彩再现性能能够被提高。

然而，因为通常平均亮度或平均图像电平(APL)被检测，并且图像的亮度通过预定的增益来降低以增加对比度，所以传统的技术未能充分地执行于黑暗图像。

此外，传统的技术不能应用于不使用电子束的装置。此外，在通过检测输入图像的RGB信号来补偿图像的情况下，突然的平均图像电平变化能够导致屏幕上的闪烁，其对用户来讲是麻烦的。

因此，需要简单提高图像质量并且能够应用于不使用电子束的显示装置的设备。

此外，需要通过将屏幕上的闪烁减到最少来提高图像质量的设备。

发明内容

本发明的示例性、非限制性的实施例克服以上缺点和以上没有描述的其它缺点。此外，本发明不需要克服上述的缺点，并且本发明示例性、非限制性的实施例可以不克服上述的任何问题。

本发明的一方面在于提供一种检测数字输入图像信号的平均图像电平以提高图像质量的图像质量提高设备。

本发明的另一方面在于提供一种通过将屏幕上的闪烁减到最少的图像质量提高方法。

根据本发明示例性的实施例，一种用于提高输入图像质量的设备，包括：对比度模块，用于调整输入图像数据的对比度；亮度模块，用于调整输入图像数据的亮度；和平均图像电平检测器，用于计算输入图像数据的平均图像电平(APL)，其中，该设备根据从平均图像电平检测器输出的平均图像电平来控制亮度模块和对比度模块的不止一个以提高输入图像的质量。

该设备还可以包括：灰度(gamma)补偿器，用于对输入图像执行灰度补偿；和用户控制单元，用于根据用户输入来控制输入图像数据的亮度和对比度至少一个的调整程度。

对于n等于1到预定数，通过计算一直到第(n)帧的平均图像电平和第(n+1)帧的亮度的算术平均以产生一直到第(n+1)帧的平均图像电平的重复的计算操作，平均图像电平检测器可以计算平均图像电平。预定数可以被设置为6以防止屏幕上的闪烁。

根据本发明示例性的实施例，一种提高输入图像的质量的方法包括：检测用于计算输入图像数据的平均图像电平的操作；和根据平均图像电平，调整输入图像的亮度和对比度的至少一个。

该方法还可以包括：对输入图像执行灰度补偿；和根据用户输入，控制输入图像数据的亮度和对比度的至少一个的调整度。

在对调整度的控制中，将被调整的输入图像数据的亮度和对比度的至少一个的范围可以根据用户输入来被控制。该方法还可以包括根据用户输入选择地实现亮度和对比度的调整。此外，平均图像电平的计算可以包括：对于n等于1到约定数，计算一直到第(n)帧的平均图像电平和第(n+1)帧的亮度的算术平均以产生一直到第(n+1)帧的平均图像电平。在示例性的实施例中，预定数可以被设置为6以防止屏幕上的闪烁。

根据本发明的一方面，通过增加简单的算法和电路，图像质量能够被极大地提高。

附图说明

参照附图，通过详细地描述其示例性的实施例，本发明的以上和其它方面将会变得更加明显，其中：

图1是根据本发明示例性的实施例的图像质量提高设备的方框图；

图2是根据本发明另一示例性的实施例的图像质量提高设备的方框图；

图3示出根据本发明示例性的实施例的用于图像质量提高设备中的平均图像电平计算操作；

图4示出根据本发明示例性的实施例的图像质量提高设备的补偿范围；

图5示出根据本发明示例性的实施例的图像质量提高设备的亮度调制操作；和

图6是示出根据本发明示例性的实施例的图像质量提高方法的流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明示例性的实施例的图像质量提高设备的方框图。参照图1，图像质量提高设备100包括对比度模块110、亮度模块130、灰度补偿器170、平均图像电平检测器150和用户控制单元190。图像质量提高设备还包括能够通过用户控制单元190实现对比度模块110和亮度模块130的选择控制的开关(SW_C和SW_B)。

输入图像数据的平均图像电平由平均图像电平检测器150检测。平均图像电平还能够通过检测输入图像信息的单帧的RGB值来被计算。然而，当包括突然的运动改变的图像信息根据单帧的平均图像电平被处理时，能够发生由于补偿而引起的闪烁。因此，多于一帧的平均图像电平而不是单帧的平均图像电平被使用。随后将详细地描述平均图像电平检测器150的操作。

当输入图像数据的平均亮度电平被检测时，使用平均亮度电平来补偿图像信息的对比度和亮度。通过这么做，响应于用户输入，用户控制单元190能够改变将被调整对比度和亮度的范围。例如，仅仅当由平均图像电平检测器150检测出的平均图像电平小于预定的电平时，用户能够选择由亮度模块130来调整亮度。仅仅当检测出的平均亮度电平小于预定的电平时，用户还能够选择使对比度模块110能够调整输入图像数据的对比度。随后将详细地描述对比度和亮度调整的范围。

此外，用户控制单元190根据用户输入能够选择对比度模块110和亮度模块130之一。例如，当用户仅仅选择调整亮度时，用户控制单元190能够闭合一个开关(即，SW_B)，而保留另一开关(即，SW_C)打开以不激活对比度模块110。此外，用户控制单元190能够调整输入图像数据的对比度和亮度的补偿程度，即补偿中改变的操作。例如，用户优选的补偿中大的改变能够使对比度和亮度补偿的操作更大以获得期望的图像。随后将详细地描述调整补偿的步骤的用户控制单元190的操作。灰度补偿器170对输入图像执行灰度补偿。

图1中的图像质量提高设备100使用由平均图像电平检测器150检测并反馈的平均图像电平以操作对比度模块110和亮度模块130。然而，本发明并不局限于这种配置，并且在其中输入图像数据的平均图像电平被检测并且使用检测出的平均图像电平来补偿对比度和亮度的配置能够被应用于本发明。

图2是根据本发明另一示例性的实施例的图像质量提高设备的方框图。

参照图2，图像质量提高设备200包括对比度模块210、亮度模块230、灰度补偿器270、平均图像电平检测器250和对比度/亮度调整器290。图2中所示的图像质量提高设备包括对比度/亮度调整器290，其通过使用由平均图像电平检测器250检测的平均图像电平来补偿输入图像数据的对比度和亮度。即，对比度/亮度调整器290接收平均图像电平检测器250的输出以对输入图像数据执行对比度和亮度补偿。如上所述，亮度和对比度的补偿的范围和程度能够由用户输入来调整。

对比度模块210、亮度模块230、灰度补偿器270和平均图像电平检测器250的配置和操作与包括在图1中所示的图像质量提高设备100中的对比度模块110、亮度模块130、灰度补偿器170和平均图像电平检测器150的配置和操作相同。因此，省略重复的描述。

与图1中所示的图像质量提高设备100相比较，图2中所示的图像质量提高设备200包括分离的对比度/亮度调整器290而不是使用从平均值检测器250的反馈结果。

图2中所示的图像质量提高设备200向着最佳的对比度和亮度值的方向执行补偿，因此不仅图像变亮，而且当图像变暗时，灰色缩放(gray scaling)也被改善。此外，因为考虑了饱和区计算平均图像电平，所以包括饱和区的输入图像也能够被处理以增加色彩再现性能。

图3示出根据本发明示例性的实施例的用于图像质量提高设备中的平均图像电平计算操作。

根据本发明示例性的实施例的图像质量提高设备使用多个连续的输入图像的平均图像电平而不是单个输入图像的平均图像电平，以便即使当输入图像数据的突然变化发生时也降低闪烁现象。即，输入图像数据的第一帧F1和第二帧F2被平均以产生第一输出OUT1。然后，第一输出OUT1和第三帧F3的算术平均被计算以产生第二输OUT2。使用相似的算法，第(k)输出OUT(K)和第(K+2)帧F(K+2)的算术平均被计算以产生第(K+1)输出OUT(K+1)。

通过使用图3中所示的操作获得平均图像电平，即使当图像中发生突然的改变时，平均图像电平也是稳定的，因而屏幕上的闪烁能够被减少。在这种情况下，调整操作被优化地调整为40ms，其相当于帧间(inter-frame)时间间隔16.6ms的两倍。当用于计算平均图像电平的帧的数量增加时，从而，输出平均图像电平能够被稳定。然而，当过量的帧被用来计算时，可能发生由于计算负载而引起的时间延迟。因此，为了高速度操作，用于平均图像电平计算的帧的数量将被仔细地选择。根据大量的实验，已经确定当六个帧被用于计算平均图像电平时，可以获得最佳结果。

图4示出根据本发明示例性的实施例的图像质量提高设备的补偿范围。如图4中所示，所计算的平均图像电平具有三类(I、II、III)。当所计算的平均图像电平属于第二类(II)时，用户能够选择不去执行补偿。当平均图像电平属于第三类(III)时，用户还能够选择降低输入图像的对比度和亮度。另一方面，当平均图像电平属于第一类(I)时，用户能够选择增加输入图像的对比度和亮度。如上所述，补偿范围能够被设置在图1中的用户控制单元190中或图2中的对比度/亮度调整器290中。

另外，仅当平均图像电平是太小或太大时，用户还能够实现补偿。例如，对明亮图像敏感的用户能够选择对明亮图像执行补偿，而不激活对黑暗图像的补偿操作。

此外，用户还能够选择相应于输入图像数据的特征的补偿范围。例如，在足球比赛、草坪表面的绿色在其中占优势的图像的情况下，考虑到球的颜色和大小以及球员的制服颜色，用户能够定制补偿范围。

图5示出根据本发明示例性的实施例的图像质量提高设备的亮度调制操作。

图5中所示的平均图像电平是通过增加输入图像数据的RGB值并将其表示成十进制值而获得的实验值。如图5中所示，亮度补偿的程度根据所计算的平均图像电平的范围而改变。当平均图像电平被包括在701至800的范围中时，不补偿亮度。另一方面，当平均图像电平低于450时，亮度将被补偿+6。类似地，当平均图像电平大于1051时，亮度将被降低-6。图5中所示的补偿表格被表示成示例，并且并不规定限制本发明的范围。例如，对亮度变化不敏感的用户可能更喜欢按照步进3而不是1来补偿亮度。在这种情况下，亮度将从-18到+18，而不是图5中所示的-6到+6被补偿。

图6是示出根据本发明示例性的实施例的图像质量提高方法的流程图。

开始，在操作步骤S610中，输入图像数据由图像处理设备接收。然后，在操作步骤S630中，所接收的输入图像数据的平均图像电平被计算。平均图像电平由图1和图2中所示的平均图像电平检测器之一计算。

然后，在操作步骤S650中，输入图像数据的对比度和亮度电平根据计算的平均图像电平和用户输入来被调整。如上所述，输入图像数据的对比度和亮度的补偿范围和程度能够由用户调整。对比度和亮度补偿还能够通过使用反馈的平均图像电平来被执行，或者能够由分离的对比度/亮度调整器执行。

最后，在操作步骤S670中，补偿的输出图像数据被显示。

如图6中所示，通过使用输入图像数据的平均图像电平，输入图像数据的图像质量被提高。

通过使用数字图像信号的平均图像电平来补偿输入图像数据的对比度和亮度，根据本发明的图像质量提高设备能够提高图像质量。

因为根据本发明的设备当补偿数字图像信号以稳定输出图像时使用多于一个平均图像电平，所以，即使当大量的运动出现在输入图像中时，闪烁也能够被减到最少。

尽管参照其示例性的实施例，已经详细地显示和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种形式和细节的改变。

Claims (10)

1、一种用于提高输入图像质量的设备，该设备包括：

对比度模块，其调整输入图像的图像数据的对比度；

亮度模块，其调整图像数据的亮度；和

平均图像电平检测器，用于计算图像数据的平均图像电平；和

控制单元，其根据由平均图像电平检测器计算的平均图像电平来控制亮度模块和对比度模块的至少一个以提高输入图像的质量，

其中，对于n等于1到预定数，通过计算一直到第(n)帧的平均图像电平和第(n+1)帧的亮度的算术平均以产生一直到第(n+1)帧的平均图像电平的重复的计算操作，平均图像电平检测器计算平均图像电平。

2、如权利要求1所述的设备，还包括：

灰度补偿器，其对图像数据执行灰度补偿，其中，控制单元根据用户输入来控制图像数据的亮度和对比度的至少一个的调整程度。

3、如权利要求2所述的设备，其中，控制单元根据用户输入来控制将被调整的图像数据的亮度和对比度的至少一个的范围。

4、如权利要求1所述的设备，还包括开关，其由控制单元选择地闭合并实现亮度模块和对比度模块的选择控制。

5、如权利要求1所述的设备，其中，预定数是6以防止屏幕上的闪烁。

6、一种提高输入图像的质量的方法，该方法包括：

计算输入图像的图像数据的平均图像电平；和

根据平均图像电平，调整图像的亮度和对比度的至少一个，

其中，平均图像电平的计算包括：

对于n等于1到预定数，计算一直到第(n)帧的平均图像电平和第(n+1)帧的亮度的算术平均以产生一直到第(n+1)帧的平均图像电平。

7、如权利要求6所述的方法，还包括：

对图像数据执行灰度补偿；和

根据用户输入，控制图像数据的亮度和对比度的至少一个的调整度。

8、如权利要求7所述的方法，其中，在调整度的控制中，将被调整的图像数据的亮度和对比度的至少一个的范围根据用户输入来被控制。

9、如权利要求6所述的方法，还包括根据用户输入来选择地实现亮度和对比度的调整。

10、如权利要求6所述的方法，其中，预定数是6以防止屏幕上的闪烁。

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