CN101018287A - 一种动态调整图像画质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种动态调整图像画质的方法，包括步骤，A1、取当前帧、其前第一设定值数量的帧、及其后第二设定值数量的帧，对各帧图像的设定位置的像素点的亮度，进行第三设定值次数的循环检测，计算得到动态画质平均水平的平均数值；A2、将亮度区间分成第四设定值等级，将每一帧的图像的像素点进行抽样，测量得到的像素点的亮度，并与第四设定值亮度等级进行统计，计算得到亮度没有达到平均数值的像素点占全部抽样像素点的比例数值；A3、用平均数值乘以比例数值，得到平均的动态画质平均水平的修正值；A4、用输入图像信息，叠加修正值，作为输出图像信息。从图像解码层面提升了整体画质水平，并消除了由背光变化引发的屏的寿命损伤问题。

Description

一种动态调整图像画质的方法
技术领域
本发明涉及电视机显示图像画质的调整，尤其涉及一种动态调整图像画质的方法。
背景技术
在现有的各种改变图像质量的设计方案中，大多数是使用一个能采集图像相关参数的图像信息采集器，一个能对采集到的信息进行分析处理的CPU，信息采集器信号连接CPU，CPU控制连接LCD显示模块的背光源亮度调整端口。采用CPU控制的办法实现调整，是通过对图像的背光和亮度进行调节，减轻过亮图像或者大面积白场对人眼造成的视觉疲劳，达到提升画面质量目的。但是对画面质量来说，仅仅靠改变背光所能达到的效果是非常有限的。
目前在平板显示领域背光模块依然是屏生产厂家难以克服的技术瓶颈，其技术含量依然很高，生产工艺控制等都很难掌握。因此很多生产屏的厂家不得不花大量资金从技术更先进，工艺更精密的商家购买。由此可见背光板以及背光模块的寿命问题不容忽视。
由于现有技术方案是通过CPU进行控制实现，而且只能改变LCD的背光亮度，不能真正意义上实现图像画质的最优化。因为CPU接收和发送的仅仅是一个平均亮度信号，因此只能调整背光的亮度控制开关。而且现有技术中完全依赖背光进行亮度改变，由于频繁改变背光亮度，这对于显示屏的使用寿命尤其是背光模块的使用寿命都具有很大程度的伤害。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动态调整图像画质的方法，能够不依赖背光进行画面质量的控制，从根本上降低因背光频繁变化引发的屏的寿命损伤问题，从而延长平板显示器件的寿命，并且达到更好的调整图像画质的效果。
本发明的技术方案如下：
一种动态调整图像画质的方法，其包括步骤，A1、取当前帧、其前的第一设定值数量的帧、及其后的第二设定值数量的帧，对各帧图像的设定位置像素点亮度进行第三设定值次数的循环检测，计算得到动态画质平均水平的平均数值；A2、将每一帧图像的像素点进行抽样，测量得到像素点的亮度，并对其亮度进行统计，计算得到亮度没有达到所述平均数值的像素点占全部抽样像素点的比例数值；A3、用所述平均数值乘以所述比例数值，得到所述平均的动态画质平均水平的修正值；A4、用输入图像信息，叠加所述修正值，作为输出图像信息。
所述的动态调整图像画质的方法，其中，所述动态画质平均水平的数值采用如下方法得到：B1、检测得到的亮度最大值除以亮度最小值得到的对比度；B2、将所述对比度平分为第四设定值亮度等级，每一亮度等级都对应一个亮度值；B3、采用每一帧的图像的设定位置的像素点的亮度值，计算得到其对应亮度等级；B4、对应亮度等级与第四设定值亮度等级的比值乘以所述对比度，得到的积即为动态画质平均水平的数值。
所述的动态调整图像画质的方法，其中，所述平均数值，即为所检测的全部帧的动态画质平均水平的数值的算术平均数，所述全部帧包括当前帧、其前第一设定值数量的帧、及其后第二设定值数量的帧。
所述的动态调整图像画质的方法，其中，步骤A4还包括叠加第五设定值之后再作为输出图像信息，其中所述第五设定值是校正数值，用于校正由于取样所导致的误差。
所述的动态调整图像画质的方法，其中，所述循环检测包括当播放到第n帧画面时，查找从第n-第一设定值至第n+第二设定值帧的画面的亮度；当播放到第n+1帧画面时，查找从第n+1-第一设定值至第n+1+第二设定值帧的画面的亮度；直至播放到n+第三设定值帧的时候，查找从第n+第三设定值-第一设定值至第n+第三设定值+第二设定值的画面的亮度。
所述的动态调整图像画质的方法，其中，所述第一设定值、所述第二设定值或所述第三设定值为1至100中的任一整数。
所述的动态调整图像画质的方法，其中，所述第一设定值等于所述第二设定值。
所述的动态调整图像画质的方法，其中，所述第三设定值为所述第一设定值与所述第二设定值的和值。
所述的动态调整图像画质的方法，其中，所述设定位置为所述帧的图像的中心。
所述的动态调整图像画质的方法，其中，所述抽样包括将整帧信息等分成第六设定值等份，每份抽取一个像素点进行测量。
采用上述方案，本发明从图像解码层面提升了整体的画质水平，因此对提升电视机的亮度和对比度的动态范围起到了很大的促进作用，包括LCD、CRT、PDP、DLP等电视机，不受到背光源等设备的限制；而且能将图像展现出更好的景深和透亮度；并且，还避免了依赖硬件调节背光来进行亮度改变，因此从根本上消除了将背光变化引发的屏的寿命损伤问题，增加了平板显示器的使用期限。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明的动态画质平均水平叠加示意图。
具体实施方式
以下对本发明的较佳实施例加以详细说明。
本发明所要提出的是从图像解码层面来提升整体的画质水平，即动态画质平均水平(DAP，Dynamic Average Picture)通过计算图像每一帧或者几帧的平均亮度、平均对比度，利用一套独立的算法来进行分析处理，得出合适的对比度和亮度值，解码输出的图像即是自动进行动态调整画质水平后的输出图像信息。
具体地说，如附图1所示，本发明提供了一种动态调整图像画质的方法，其包括以下步骤。
A1、取当前帧、其前第一设定值数量的帧、及其后第二设定值数量的帧，对各帧的图像的设定位置的像素点的亮度，进行第三设定值次数的循环检测，计算得到DAP的平均数值(即DAP平均值)。第一设定值、第二设定值和第三设定值可以为1至100中的任一整数，也可以是超过100的在技术上可行的整数；例如第一设定值为10，第二设定值为20，即取当前帧本身、以及当前帧之前的10帧、以及当前帧之后的20帧；第一设定值可以等于第二设定值；第三设定值可以为第一设定值与第二设定值的和值，也可以为第一设定值与第二设定值的和值加一，即加上当前帧，例如，当第一设定值为10，第二设定值为20时，第三设定值为30或31。
其中，所述平均数值，即为所检测的全部帧的DAP的数值(即DAP值)的算术平均数，所述全部帧包括当前帧、其前第一设定值数量的帧、及其后第二设定值数量的帧。
其中，所述DAP的数值采用如下方法得到：B1、检测得到的亮度最大值除以亮度最小值得到的对比度；B2、将所述对比度平分为第四设定值亮度等级，每一亮度等级都对应一个亮度值；B3、采用每一帧的图像的设定位置的像素点的亮度值，计算得到其对应亮度等级；B4、对应亮度等级与第四设定值亮度等级的比值乘以所述对比度，得到的积即为DAP值。针对每帧画面的亮度和对比度进行计算，得出每帧的DAP值，然后再根据前后数帧图像的每帧的DAP值进行平均，得出这些帧的DAP平均值。其中，第四设定值，可以是128、256、512，也可以是其它正整数，例如2、3、4、5、6、7、8等等，一般来说，是小于1024的正整数，但是本发明对此没有额外的限制。
例如，当第三设定值为30、第四设定值为256时，对于某一帧图像来说，首先根据其中最亮的场景和最暗的场景的亮度信号来确定该帧图像的对比度，这是由最亮的亮度除以最暗的亮度数值得到的，比如说对比度为10000。然后在这个最亮到最暗的亮度范围内，平分256个等份，从最暗的地方由0开始，到最亮的地方为256。每等份都有一个亮度值。针对整幅画面的设定位置，例如是这一帧图像的画面中心的像素点的亮度，来评估该帧图像的亮度数值。该数值和256等份中的某一亮度值相符，则定其亮度系数为多少，比如和第148阶亮度值相符，则该帧的图像亮度系数就是148。然后由148/256×该帧图像的对比度10000就得出了该帧图像的DAP值为5781.25。再平均30帧图像的DAP值得出DAP平均值。
其中，所述循环检测包括当播放到第n帧画面时，查找从第n-第一设定值至第n+第二设定值帧的画面的亮度；当播放到第n+1帧画面时，查找从第n+1-第一设定值至第n+1+第二设定值帧的画面的亮度；直至播放到n+第三设定值帧的时候，查找从第n+第三设定值-第一设定值至第n+第三设定值+第二设定值的画面的亮度。例如，当第一设定值为10，第二设定值为20，第三设定值为25时，所述的循环检测是指当播放至第n帧画面时，会去查找到第n-10和第n+20帧左右的画面。而播放到了第n+10帧的时候，会去检测第n至第n+30帧的画面。一直到播放到了第n+25帧的时候，会去检测第n+15至第n+45帧的画面。
例如，一般是将第一设定值与第二设定值的和值的范围设置在20至40帧左右，这也是根据电视机的功能来决定的，可以在软件中根据需要而设定，普通电视机或者中低档电视机大约循环检测20帧左右即可，高档机可以循环检测40帧或者以上，当然，如果CPU和内存支持的话，循环检测超过100帧、200帧、或300帧、甚至更多帧也是可以的。循环检测的帧的数量多一些，效果会相对好一些。
其中，所述设定位置在实际应用中一般取所述帧的图像的中心，当然也可以为所述帧的图像的四角或者任一位置，本发明对此不作特别限定。
A2、将每一帧的图像的像素点进行抽样，测量得到的像素点的亮度，并对其亮度进行统计，计算得到亮度没有达到所述平均数值的像素点占全部抽样像素点的比例数值。亮度达到所述平均数值的像素点占全部抽样像素点的比例数值，也就是DAP的控制因子，是由亮度等级的数量来表述。
其中，所述抽样包括将整帧信息等分成第六设定值等份，每份抽取一个像素点进行测量。第六设定值，可以是64、128、256、512，也可以是其它正整数，例如2、4、8等等，一般来说，是小于1024的正整数，但是本发明对此没有额外的限制。
在实际应用中，对抽样得到的像素点的亮度进行统计，可以是将亮度区间分成第四设定值等级，将测量得到的像素点的亮度与所述第四设定值亮度等级相对比，计算其所对应的亮度等级，得到相应的图像亮度系数，从而计算出该帧图像的DAP值，然后统计计算得到亮度没有达到所述平均数值的象素点占全部抽样象素点的比例数值。
当第四设定值为256时，因为在这个亮度区间中将其分成256等份，其中已经包含了最亮一阶和最暗一阶的亮度数值，这两者的比值就是对比度。但是对于像素点的画质水平来说重点考虑的是其亮度水平，而对于单一的像素点来测算其对比度是没有意义的。因此对于DAP的控制因子来说，只需要知道有多少个像素点的亮度在该20帧图像的平均亮度水平中即可。无须对每个像素点都进行统计，例如，可以将整帧信息等分成128或256等份，每份抽取一个像素点进行测量，总共抽取128或256个点。也可以将整帧信号的带宽(10bit＝1024B)等分成16个等份，每份64个字节，对每4个字节抽取一个像素点进行测量，每等份抽取16个点，总共抽取256个点。
在实际应用中，可以将每一帧图像中的像素点按照这256个亮度等级，即第四设定值，进行数理统计，例如设置“动态亮度统计”功能，可以在打开查看动态图像变化的同时，给出实时的动态亮度统计的直方图。
A3、用所述平均数值乘以所述比例数值，得到所述平均的DAP的修正值；
A4、用输入图像信息，叠加所述修正值，作为输出图像信息。
其中，步骤A4还包括叠加第五设定值之后再作为输出图像信息，其中所述第五设定值是校正数值，即DAP校正的值，用于校正由于取样所导致的误差。具体的校正数值可以根据实验数据得到，在此不作赘述。
本发明所提供的动态调整图像画质的方法，可以结合软件配置，应用在视频解码芯片中，所述视频解码芯片包括ADC模块、DAP模块及其他的视频图像处理模块(包括编解码、SCALER等)、及LCD终端显示模块等。普通图像经过ADC模块转换成数字信号后，进入DAP模块进行处理，后经过其他一些视频图像处理的模块后到达LCD终端显示模块。
本发明所提供的动态调整图像画质的方法，具体应用时，可以设置DAP功能开关，如图2所示是本发明的动态画质平均水平叠加示意图，若打开DAP功能，则
即输出图像信息。
若关闭DAP功能，则YOUT＝TIN。其中，图2中交叉的符号表示信号的叠加。当然，也可以先判断是否打开DAP功能开关，如果没有打开，则YOUT＝YIN；否则再进行DAP相关计算。本发明对此没有额外的限制。
通过上述步骤，即完成了普通图像经过DAP动态画质平均水平的自动调整直接给后端一个完美画质水平的一个图像输出。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1、一种动态调整图像画质的方法，其包括步骤，
A1、取当前帧、其前的第一设定值数量的帧、及其后的第二设定值数量的帧，对各帧图像的设定位置像素点亮度进行第三设定值次数的循环检测，计算得到动态画质平均水平的平均数值；
A2、将每一帧图像的像素点进行抽样，测量得到像素点的亮度，并对其亮度进行统计，计算得到亮度没有达到所述平均数值的像素点占全部抽样像素点的比例数值；
A3、用所述平均数值乘以所述比例数值，得到所述平均的动态画质平均水平的修正值；
A4、用输入图像信息，叠加所述修正值，作为输出图像信息。
2、根据权利要求1所述的动态调整图像画质的方法，其特征在于，所述动态画质平均水平的数值采用如下方法得到：
B1、检测得到的亮度最大值除以亮度最小值得到的对比度；
B2、将所述对比度平分为第四设定值亮度等级，每一亮度等级都对应一个亮度值；
B3、采用每一帧的图像的设定位置的像素点的亮度值，计算得到其对应亮度等级；
B4、对应亮度等级与第四设定值亮度等级的比值乘以所述对比度，得到的积即为动态画质平均水平的数值。
3、根据权利要求2所述的动态调整图像画质的方法，其特征在于，所述平均数值，即为所检测的全部帧的动态画质平均水平的数值的算术平均数，所述全部帧包括当前帧、其前第一设定值数量的帧、及其后第二设定值数量的帧。
4、根据权利要求1所述的动态调整图像画质的方法，其特征在于，步骤A4还包括叠加第五设定值之后再作为输出图像信息，其中所述第五设定值是校正数值，用于校正由于取样所导致的误差。
5、根据权利要求1所述的动态调整图像画质的方法，其特征在于，所述循环检测包括当播放到第n帧画面时，查找从第n-第一设定值至第n+第二设定值帧的画面的亮度；当播放到第n+1帧画面时，查找从第n+1-第一设定值至第n+1+第二设定值帧的画面的亮度；直至播放到n+第三设定值帧的时候，查找从第n+第三设定值-第一设定值至第n+第三设定值+第二设定值的画面的亮度。
6、根据权利要求1所述的动态调整图像画质的方法，其特征在于，所述第一设定值、所述第二设定值或所述第三设定值为1至100中的任一整数。
7、根据权利要求1所述的动态调整图像画质的方法，其特征在于，所述第一设定值等于所述第二设定值。
8、根据权利要求1所述的动态调整图像画质的方法，其特征在于，所述第三设定值为所述第一设定值与所述第二设定值的和值。
9、根据权利要求1所述的动态调整图像画质的方法，其特征在于，所述设定位置为所述帧的图像的中心。
10、根据权利要求1所述的动态调整图像画质的方法，其特征在于，所述抽样包括将整帧信息等分成第六设定值等份，每份抽取一个像素点进行测量。
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