CN100407288C - 针对显示系统的特性调整输入图像的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种针对显示系统的特性调整输入图像的方法及装置。该输入图像具有N个色彩元素，而该显示系统共可显示P个灰度级值。根据本发明的方法及装置系预先将P组与该显示系统的特性相关的第一转换系数储存于对照表中。根据本发明的方法及装置首先根据该输入图像及一组预设的第二转换系数计算出预估灰度级值，接着在该对照表中找出对应于该预估灰度级值的一组第三转换系数，再根据该组第三转换系数，计算最终灰度级值，最后将该最终灰度级值与该N个色彩元素组合成调整后的图像数据以取代该输入图像，藉此调整该输入图像。

Description

针对显示系统的特性调整输入图像的方法及装置

技术领域

本发明是关于一种图像处理的方法及装置，并且系特别关于一种针对显示系统的特性调整输入图像的方法及装置。

背景技术

显示器的红、绿、蓝三色的色坐标(color coordinates)及亮度比例为显示器本身的特性，因此与各种视讯规格(如NTSC、EBU等)中所规范的色坐标及亮度比例未必相同。在接收NTSC或EBU色彩规格的图像信号后，如果显示器未调整该图像信号就将该图像信号输出显示于该显示器，则该图像信号的色彩可能无法被正确地呈现。

当显示器的红、绿、蓝三色的色坐标与视讯规格所规范的色坐标不同时，可使用配色定律(laws of color matching)以该显示器的红、绿、蓝三个颜色来组合出该视讯规格所规范的三个颜色。根据配色定律，该显示器的红、绿、蓝三色(Red、Green、Blue)与该视讯规格所规范的三色(Red_SPEC、Green_SPEC、Blue_SPEC)之间的颜色与亮度比例关系可表示如下：

Red_SPEC＝k₁[a₁₁Red+a₁₂Green+a₁₃Blue]……………(式1)

Green_SPEC＝k₂[a₂₁Red+a₂₂Green+a₂₃Blue]………………(式2)

Blue_SPEC＝k₃[a₃₁Red+a₃₂Green+a₃₃Blue]……………(式3)

式1至式3中的a₁₁、a₁₂、a₁₃、a₂₁、a₂₂、a₂₃、a₃₁、a₃₂、a₃₃为色彩空间转换系数，并且系以配色定律根据该显示器的三色的色坐标、显示器的三色的亮度以及该视讯规格中所规范的色坐标计算所得出。k₁、k₂、k₃则为亮度比例系数。

在先前技术中，显示器的三色的色坐标通常被定为常数。然而，实际上，显示器的红、绿、蓝三色的色坐标会随着灰度级值(gray scale level)的不同而变化，并非固定的常数。请参阅第1图。第1图系绘示实际的电浆显示器的特性。如第1图所示，该电浆显示器的红色的色坐标会随着灰度级值的不同而变化。

如果显示系统固定采用对应于高灰度级值的色彩空间转换系数为基准来计算输入信号的灰度级值应如何调整，则具有低灰度级值的输入信号将无法被正确地呈现。相对地，如果显示系统固定采用对应于低灰度级值的色彩空间转换系数为基准来计算输入信号的灰度级值应如何调整，则具有高灰度级值的输入信号将无法被正确地呈现。

因此，本发明的主要目的在于提供一种多灰度的色彩空间转换的方法及装置。根据本发明的方法及装置系依输入信号及该显示器的特性调整该输入信号显示于该显示器的灰度级值。藉此，根据本发明的方法及装置能让不同灰度的色彩表现更正确，以解决现有技术中色彩随灰度变化的问题。

发明内容

本发明提供一种针对显示系统的特性调整输入图像的方法及装置。与现有技术相较，使用根据本发明的方法及装置是根据该输入图像所符合的规范以及该显示系统的特性来调整该显示系统显示该输入图像时所采用的灰度级值。

该输入图像包含N个色彩元素(color component)，其中的每一个色彩元素皆具有符合规范的第一色坐标(X1_i，Y1_i)，N为自然数，i则是范围在1到N之间的整数指标。该输入图像亦包含N个第一灰度级值(G1_i，i＝1～N)，其中的每一个第一灰度级值系对应于该N个色彩元素中的一个色彩元素。

该显示系统能显示该N个色彩元素和P种第二灰度级值，其中P为自然数。针对该N个色彩元素，P组各自对应于该P个第二灰度级值的第二色坐标系预先找出。该P组第二色坐标系与该显示系统的特性相关。根据配色规则、该等第一色坐标以及该P组第二色坐标，P组第一转换系数(a_ij，i＝1～N，j＝1～N)系预先计算并系储存于对照表中。另外，针对该N个色彩元素中的第i个色彩元素，初始第二灰度级值(G_PREi)以及一组对应于该初始第二灰度级值的第二转换系数(a_PREij，j＝1～N)系预先设定。

根据本发明的较佳具体实施例的方法首先根据该规范以及该N个第一灰度级值，计算N个调整后灰度级值(G2_i，i＝1～N)，其中的每一个调整后灰度级值系对应于该N个色彩元素中的一个色彩元素，并且每个色彩元素之间对应于各自的调整后灰度级值之亮度的比例系符合该规范。该方法接着根据一第一方程式、该N个调整后灰度级值以及对应于该等初始第二灰度级值的第二转换系数(a_PREij，i＝1～N，j＝1～N)，计算N个预估灰度级值(G_ESTj，j＝1～N)。对应于该N个预估灰度级值(G_ESTj)的一组第三转换系数(b_ij，i＝1～N，j＝1～N)系由储存在该对照表中的P组第一转换系数找出。该方法接着根据一第二方程式、该N个调整后灰度级值以及该组第三转换系数，计算N个最终灰度级值(G_FINALj，j＝1～N)。最后，该方法将该N个最终灰度级值与该N个色彩元素组合成一调整后的图像数据以取代该输入图像，藉此调整该输入图像。

除了该用以储存P组第一转换系数的对照表外，根据本发明的较佳具体实施例的装置还包含：处理模块、第一转换电路、选择模块、第二转换电路以及组合模块。

该处理模块系用以根据该规范以及该N个第一灰度级值，计算N个调整后灰度级值(G2_i，i＝1～N)，其中的每一个调整后灰度级值系对应于该N个色彩元素中的一个色彩元素，并且每个色彩元素之间对应于各自的调整后灰度级值的亮度的比例系符合该规范。该第一转换电路系用以根据第一方程式、该N个调整后灰度级值以及对应于该等初始第二灰度级值的第二转换系数(a_PREij，i＝1～N，j＝1～N)，计算N个预估灰度级值(G_ESTj，j＝1～N)。该选择模块系用以由储存在该对照表中的P组第一转换系数选出对应于该N个预估灰度级值(G_ESTj)的一组第三转换系数(b_ij，i＝1～N，j＝1～N)。该第二转换电路系用以根据第二方程式、该N个调整后灰度级值以及该组第三转换系数，计算N个最终灰度级值(G_FINALj，j＝1～N)。该组合模块系用以将该N个最终灰度级值与该N个色彩元素组合成调整后的图像数据以取代该输入图像，藉此调整该输入图像。

本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

第1图是电浆显示器中红色的色坐标与灰度级值的关系图。

第2图是根据本发明的一个较佳具体实施例的方法的流程图。

第3图是根据本发明的一个较佳具体实施例的装置的架构图。

[主要部件标号说明]

S21～S25：流程步骤    30：根据本发明的装置

31：对照表        32：处理模块

33：第一转换电路  34：选择模块

35：第二转换电路  36：组合模块

具体实施方式

本发明提供一种针对显示系统的特性调整输入图像的方法及装置。该输入图像包含N个色彩元素。例如若该输入图像包含红、绿、蓝3个色彩元素，则N等于3。该输入图像中的每一个色彩元素皆具有符合规范的第一色坐标(X1_i，Y1_i)，N为自然数，i则是范围在1到N之间的整数指标。该规范可能为NTSC或EBU。该输入图像亦包含N个第一灰度级值(G1_i，i＝1～N)，其中的每一个第一灰度级值系对应于该N个色彩元素中的一个色彩元素。

在实际应用中，该N个第一灰度级值通常都会先经过Gamma转换的处理，使得每一个第一灰度级值和其相对应的色彩元素的亮度系具有一个别的线性关系。

在某些显示系统中，除了Gamma转换之外，该输入信号亦可能被放大以获得更多的灰度细节，如原为8bit的图像在Gamma转换的同时可将其放大为12bit的图像。

该显示系统能显示该N个色彩元素和P种第二灰度级值，其中P为自然数。例如，若一显示系统总共能显示256种不同的灰度级值，则P等于256。针对该N个色彩元素，P组各自对应于该P个第二灰度级值的第二色坐标系预先找出。该P组第二色坐标系与该显示系统的特性相关。如果该显示系统为理想的显示系统，则该P组第二色坐标皆相同，亦即该等第二色坐标不会随着第二灰度级值的不同而变化。然而，在实际情况中，大部分的显示系统的第二色坐标并非常数。

根据配色规则、该等第一色坐标以及该P组第二色坐标，P组第一转换系数(a_ij，i＝1～N，j＝1～N)系预先计算并系储存于一对照表中。在实际应用中，该配色规则可为Grassman’s配色定律。

另外，针对该N个色彩元素中的第i个色彩元素，初始第二灰度级值(G_PREi)以及一组对应于该初始第二灰度级值的第二转换系数(a_PREij，j＝1～N)系预先设定。

根据本发明的方法及装置系以该第二组转换系数计算出预估灰度级值。于该对照表中找出对应于该预估灰度级值的第三组转换系数后，根据本发明的方法及装置系根据该第三组转换系数，计算最终灰度级值。将该最终灰度级值与该N个色彩元素组合成调整后的图像数据，以取代该输入图像，藉此调整该输入图像。

请参阅第2图。根据本发明的一较佳具体实施例的方法的流程图系揭露于图中。该方法系首先执行步骤S21，根据该规范以及该N个第一灰度级值，计算N个调整后灰度级值(G2_i，i＝1～N)，其中的每一个调整后灰度级值系对应于该N个色彩元素中的一个色彩元素，并且每个色彩元素之间对应于各自的调整后灰度级值的亮度的比例系符合该规范。步骤S22是根据第一方程式、该N个调整后灰度级值以及对应于该等初始第二灰度级值的第二转换系数(a_PREij，i＝1～N，j＝1～N)，计算N个预估灰度级值(G_ESTj，j＝1～N)。步骤S23系由储存在该对照表中的P组第一转换系数找出对应于该N个预估灰度级值(G_ESTj)的一组第三转换系数(b_ij，i＝1～N，j＝1～N)。步骤S24是根据第二方程式、该N个调整后灰度级值以及该组第三转换系数，计算N个最终灰度级值(G_FINALj，j＝1～N)。步骤S25系将该N个最终灰度级值与该N个色彩元素组合成调整后的图像数据以取代该输入图像，藉此调整该输入图像。

在具体实施例中，该第一方程式系 $G_{\mathrm{ESTj}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{G2}_i{a}_{\mathrm{PREij}}$ ，而该第二方程式系 $G_{\mathrm{FINALj}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{G2}_i{b}_{\mathrm{ij}}$ 。该第一方程式与该第二方程式都是由前面提及的配色规则推导而来。

在某些显示系统中，若该输入信号是先前曾被放大以获得更多的灰度细节，则在根据本发明的方法调整该输入图像后，必须再执行误差扩机制将该调整后输入图像还原为较少灰度数的图像。相同地，如果输入信号先前曾经过Gamma转换，在根据本发明的方法调整该输入图像后，则必须再对该调整后输入图像进行一次Gamma转换，以维持显示器亮度Gamma与调整后输入图像Gamma两者的乘积为1.0。

请参阅第3图，根据本发明的一较佳具体实施例的调整装置的架构图系揭露于图中。调整装置30包含：对照表31、处理模块32、第一转换电路33、选择模块34、第二转换电路35以及组合模块36。

对照表31系用以储存P组第一转换系数。处理模块32系用以根据该规范以及该N个第一灰度级值，计算N个调整后灰度级值(G2_i，i＝1～N)，其中的每一个调整后灰度级值系对应于该N个色彩元素中的一个色彩元素，并且每个色彩元素之间对应于各自的调整后灰度级值的亮度的比例是符合该规范。第一转换电路33是用以根据第一方程式、该N个调整后灰度级值以及对应于该等初始第二灰度级值的第二转换系数(a_PREij，i＝1～N，j＝1～N)，计算N个预估灰度级值(G_ESTj，j＝1～N)。选择模块34系用以由储存在对照表31中的P组第一转换系数选出对应于该N个预估灰度级值(G_ESTj)的一组第三转换系数(b_ij，i＝1～N，j＝1～N)。第二转换电路35是用以根据第二方程式、该N个调整后灰度级值以及该组第三转换系数，计算N个最终灰度级值(G_FINALj，j＝1～N)。组合模块36系用以将该N个最终灰度级值与该N个色彩元素组合成调整后的图像数据以取代该输入图像，藉此调整该输入图像。

与先前技术相较，使用根据本发明的方法及装置系根据该输入图像所符合的规范以及该显示系统的特性来调整该显示系统显示该输入图像时所采用的灰度级值，亦即，根据本发明的方法及装置可协助该显示系统选择较适合输入图像的灰度级值。

藉由以上较佳具体实施例的详述，系希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲要求的权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种针对显示系统的特性调整输入图像的方法，该输入图像包含N个色彩元素，其中的每一个色彩元素皆具有一符合视频规范的第一色坐标(X1_i，Y1_i)，N是自然数，i系范围在1到N之间的整数指针，该输入图像也包含N个第一灰度级值G1_i，其中i＝1～N，其中的每一个第一灰度级值是对应于该N个色彩元素中的一个色彩元素，该显示系统共可显示P种第二灰度级值，P为自然数，P组各自对应于该P个第二灰度级值的第二色坐标系预先找出，该P组第二色坐标系与该显示系统的特性相关，根据一配色规则、该等第一色坐标以及该P组第二色坐标，P组第一转换系数a_ij系预先计算并系储存于对照表中，其中i＝1～N，j＝1～N，针对该N个色彩元素中的第i个色彩元素，初始第二灰度级值

以及一组对应于该初始第二灰度级值的第二转换系数

系预先设定，其中j＝1～N，该方法包含下列步骤：

根据该视频规范以及该N个第一灰度级值，计算N个调整后灰度级值G2_i，其中i＝1～N，其中的每一个调整后灰度级值系对应于该N个色彩元素中的一个色彩元素，并且每个色彩元素之间对应于各自的调整后灰度级值的亮度的比例系符合该视频规范；

根据第一方程式、该N个调整后灰度级值以及对应于该等初始第二灰度级值的第二转换系数其中i＝1～N，j＝1～N，计算N个预估灰度级值

其中j＝1～N，其中该第一方程式是： $G_{{\mathrm{EST}}_j}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{G2}_i{a}_{{\mathrm{PRE}}_{\mathrm{ij}}};$

由储存在该对照表中的P组第一转换系数选出对应于该N个预估灰度级值

的一组第三转换系数b_ij，其中i＝1～N，j＝1～N；

根据第二方程式、该N个调整后灰度级值以及该组第三转换系数，计算N个最终灰度级值其中j＝1～N，其中该第二方程式是： $G_{{\mathrm{FINAL}}_j}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{G2}_i{b}_{\mathrm{ij}};$ 以及

将该N个最终灰度级值与该N个色彩元素组合成调整后的图像数据以取代该输入图像，藉此调整该输入图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中该视频规范是NTSC或EBU。

3.根据权利要求1所述的方法，其中该配色规则是Grassman’s配色定律。

4.一种针对显示系统的特性调整一输入图像的装置，该输入图像包含N个色彩元素，其中的每一个色彩元素皆具有符合视频规范的第一色坐标(X1_i，Y1_i)，N是自然数，i是范围在1到N之间的整数指针，该输入图像亦包含N个第一灰度级值G1_i，其中i＝1～N，其中的每一个第一灰度级值是对应于该N个色彩元素中的一个色彩元素，该显示系统共可显示P种第二灰度级值，P为自然数，P组各自对应于该P个第二灰度级值的第二色坐标系预先找出，该P组第二色坐标系与该显示系统的特性相关，根据一配色规则、该等第一色坐标以及该P组第二色坐标，P组第一转换系数a_ij系预先计算，其中i＝1～N，j＝1～N，针对该N个色彩元素中的第i个色彩元素，初始第二灰度级值

以及一组对应于该初始第二灰度级值的第二转换系数

系预先设定，其中j＝1～N，该装置包含：

对照表，该对照表系用以储存P组第一转换系数；

处理模块，该处理模块系用以根据该视频规范以及该N个第一灰度级值，计算N个调整后灰度级值G2_i，其中i＝1～N，其中的每一个调整后灰度级值系对应于该N个色彩元素中的一个色彩元素，并且每个色彩元素之间对应于各自的调整后灰度级值的亮度的比例系符合该视频规范；

第一转换电路，该第一转换电路系用以根据一第一方程式、该N个调整后灰度级值以及对应于该等初始第二灰度级值的第二转换系数

其中i＝1～N，j＝1～N，计算N个预估灰度级值

其中j＝1～N，其中该第一方程式是： $G_{{\mathrm{EST}}_j}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{G2}_i{a}_{{\mathrm{PRE}}_{\mathrm{ij}}};$

选择模块，该选择模块系用以由储存在该对照表中的P组第一转换系数选出对应于该N个预估灰度级值

的一组第三转换系数b_ij，其中i＝1～N，j＝1～N；

第二转换电路，该第二转换电路系用以根据第二方程式、该N个调整后灰度级值以及该组第三转换系数，计算N个最终灰度级值

其中j＝1～N，其中该第二方程式是： $G_{{\mathrm{FINAL}}_j}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{G2}_i{b}_{\mathrm{ij}};$ 以及

组合模块，该组合模块系用以将该N个最终灰度级值与该N个色彩元素组合成调整后的图像数据以取代该输入图像，藉此调整该输入图像。

5.根据权利要求4所述的装置，其中该视频规范是NTSC或EBU。

6.根据权利要求4所述的装置，其中该配色规则是Grassman’s配色定律。

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