CN101051451A - 处理图像亮度的方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

将图像画面的亮度分布与多组预设的亮度分布做比对，根据比对结果调整之后接收的图像画面中所有像素的亮度值，以改善图像的对比度。

Description

处理图像亮度的方法及相关装置

技术领域

本发明提供一种处理图像亮度的方法，尤指一种提高图像对比度的图像处理方法。

背景技术

显示器或电视机显示图像时，以高对比的画面较为人眼所接受，因此在处理图像时会特别针对图像的亮度作处理，以避免图像偏黑、偏亮等现象发生。

请参阅图1；图1为先前技术中图像处理装置4的功能方块图。图像处理装置4可调整图像画面中所有多个像素的亮度值。图像处理装置4包含亮度分析单元42、正常亮度查表(normal brightness table)41、增加亮度查表(brightness-increasing table)47、减低亮度查表(brightness-decreasing table)43、分散亮度查表(brightness-dispersing table)45、以及亮度增益单元44。亮度分析单元42用来分析图像画面中所有像素的亮度值的分布状况；亮度增益单元44依据亮度分析单元42分析图像画面的亮度分布状况，于多个亮度查表中选择亮度查表，据以调整图像画面中所有像素的亮度值。

举例来说，亮度分析单元42将亮度值范围分为三部分：高亮度范围、中亮度范围以及低亮度范围，根据此三亮度范围来分析图像画面的亮度分布状况。

假设亮度分析单元42分析图像画面中所有像素的亮度值落于中亮度范围者较多，则属于对比度不足的状态，因此亮度增益单元44根据分析的结果选择分散亮度查表45，以将图像画面中低亮度部分变得更暗，而将高亮度部分变得更亮，以增加图像画面的对比效果，其中位于低亮度范围的像素，其亮度调整的程度相同；位于高亮度范围的像素，其亮度调整的程度相同。

假设亮度分析单元42分析图像画面中所有像素的亮度值落于高亮度范围者较多，则属于偏亮的状态，因此亮度增益单元44选择减低亮度查表43，以将图像画面中所有像素皆调整成具有较小亮度值的像素，其中所有像素的亮度调整程度相同。

假设亮度分析单元42分析图像画面中所有像素的亮度值落于低亮度范围者较多，则属于偏暗的状态，因此亮度增益单元44选择增加亮度查表47，以将图像画面中所有像素皆调整成具有较大亮度值的像素，其中所有像素的亮度调整程度相同。

假设亮度分析单元42分析图像画面属于正常的状态，则亮度增益单元44选择正常亮度查表41，不调整图像画面中所有像素的亮度值。

然而，先前技术中分析图像画面的方式仅针对三种状况：图像偏暗、图像偏亮、以及亮度集中于中亮度范围，其不足以应用于各种状况的图像画面。

发明内容

本发明是揭露一种处理图像亮度的方法，包含统计多个像素数据的亮度值以产生该多个像素数据的亮度分布，检测该多个像素数据的亮度分布与预设亮度分布的差异是否介于预定范围内，以及若该多个像素数据的亮度分布与该预设亮度分布的差异介于该预定范围内，则依据对应于该预设亮度分布的亮度转换规则转换之后接收的多个像素数据的亮度值。

本发明还揭露一种可调整图像亮度的图像处理装置，包含：亮度比对单元，用以比对多个像素数据的亮度分布与多个预设亮度分布；以及亮度增益单元，用于该多个像素数据的亮度分布符合任一预设亮度分布时，根据对应于该预设亮度分布的亮度转换规则调整之后接收的多个像素数据的亮度的增益。

附图说明

图1为先前技术中图像处理装置的功能方块图。

图2为本发明的图像处理装置的功能方块图。

图3至图6分别为多组预设亮度分布的示意图。

图7为图像画面的亮度分布的示意图。

图8为亮度调整函数的示意图。

图9为图7的亮度分布经图8的亮度调整函数调整后的亮度分布的示意图。

图10为本发明处理图像亮度的流程图。

[主要元件标号说明]

12     亮度比对单元            42    亮度分析单元

52     时序累计存储单元        54    亮度累计存储单元

56     线性缓冲存储单元

1、4   图像处理装置

14、44  亮度增益单元

22、24、26、28  预设亮度分布

32、34、36、38  亮度调整函数

41、43、45、47  亮度查表

具体实施方式

本发明将图像画面的亮度分布与多组预设的亮度分布做比对，藉以选择亮度调整函数，以改善图像的对比度。

请参阅图2；图2为本发明的图像处理装置1的功能方块图。图像处理装置1包含亮度比对单元12、亮度增益单元14、时序累计存储单元52、亮度累计存储单元54、线性缓冲存储单元56、多个预设亮度分布22～28，以及其相对应的亮度调整函数32～38。由于屏幕显示图像画面的扫描方式为列扫描，线性缓冲存储单元56用以暂存连续图像画面中各列的图像数据。

亮度累计存储单元54接收图像画面，并统计该图像画面中多个像素数据的亮度值，以产生该图像画面的亮度分布。接着，亮度比对单元12将亮度累计存储单元54统计的亮度分布与预设的亮度分布做比对，于此实施例中图像处理装置1中有四组预设的亮度分布22～28，亮度比对单元12将该图像画面的亮度分布分别与预设亮度分布22～28做比对，若比对结果显示该图像画面的亮度分布与预设的亮度分布22～28有相似者，则由亮度增益单元14调整之后接收的图像画面的所有像素的亮度值。

一般来说，显示器或电视输出图像的速率大约每秒30张图像画面，因此图像处理装置1会不断统计并比对亮度分布，若之后统计与比对的结果有更符合者，才再更新所使用的亮度调整函数。

相对地，假若比对结果显示图像画面的亮度分布与预设的亮度分布22～28皆不相似，则不调整之后接收的图像画面中像素的亮度值，或者根据先前已判断出适合的亮度调整函数，调整之后接收的图像画面中像素的亮度值。

当比对结果显示图像画面的亮度分布与预设的亮度分布22～28有相似者，亮度增益单元14根据亮度比对单元12的控制信号，选择相对应的亮度调整函数32～38，其中亮度调整函数32～38是分别对应于预设亮度分布22～28。

亮度累计存储单元54可统计单一图像画面中所有像素的亮度值，或者统计连续的多个图像画面中所有像素的亮度值，而时序累计存储单元52用以控制亮度累计存储单元54统计图像画面的数量。

以1024*768的画面以及8个亮度区块设计预设亮度分布为例。请参阅图3至图6，分别为预设亮度分布22～28的示意图。亮度分布22～28分成8个亮度区块，纵轴为像素的数量，横轴为像素的亮度值。预设亮度分布22表示像素的亮度偏暗较多，预设亮度分布24表示像素的亮度集中于低亮度与高亮度，预设亮度分布26与28表示像素的亮度集中于某一个亮度。亮度分布的状况与亮度区块的数目可视需求而设计，譬如亮度集中于某两个亮度区块，或仅集中于某一亮度区块等等。

假设亮度累计存储单元54所统计的亮度分布，如图7所示，将所统计的亮度分布也分成8个亮度区块，再由亮度比对单元12进行比对。比对的方式可为以下的关系式，若符合此关系式，则代表所统计的亮度分布与预设亮度分布相似。

$D\≥\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}|A-B|;$

其中：

D为预定偏移量；

A为所统计的亮度分布中位于亮度区块i的像素数目；

B为预设亮度分布中对应到亮度区块i的像素数目；及

n为亮度区块的数目，于此实施例中n为8。

于此实施例中，图7亮度分布相似于图3的亮度分布22，因此亮度比对单元12传送控制信号，告知亮度增益单元14选择相对应的亮度调整函数32，以调整之后接收的图像画面的所有像素的亮度值。

请参阅图8；图8为亮度调整函数32的示意图，横轴为原本的亮度值，纵轴为新的亮度值。由于预设亮度分布22～28分成8个亮度区块，因此亮度调整函数32设9个节点，以函数方式算出各区块内的新的亮度值，其中各节点间的位置可决定亮度值调整的程度，因此可针对不同亮度区决做不同程度的亮度调整。譬如两节点之间的直线斜率越大，可将原本亮度区块中的亮度值范围拉大。

请参阅图9；图9为图7的亮度分布经图8的亮度调整函数32调整后的亮度分布，相较于图7原始的图像画面亮度分布，图9的新亮度分布所集中的亮度区块，其亮度值较大。

请参阅图10；图10为本发明处理图像亮度的流程图，步骤如下：

步骤100：亮度累计存储单元54统计图像画面中所有像素的亮度值；

步骤102：亮度比对单元12将亮度累计存储单元54统计的亮度分布与预设的亮度分布做比对，若符合任一的预设亮度分布22～28，则进入步骤104；反之，则进入步骤106；

步骤104：亮度增益单元14根据亮度比对单元12的控制信号，选择相对应的亮度调整函数32～38；

步骤106：调整之后接收的图像画面中所有像素的亮度值；

步骤108：输出图像画面。

步骤106中调整亮度的方式根据步骤12的比对结果而有所不同。若无符合预设亮度分布，则不调整亮度，或者根据先前所选择的亮度调整函数，调整亮度。若有符合预设亮度分布，则根据步骤104所选择的亮度调整函数调整之。

此外，本发明的预设亮度分布22～28与亮度调整函数32～38是储存于静态随机存取存储器(static random access memory)，以提高统计与比对的效率。

本发明实施的方式并不限定于上述实施例，譬如预设的亮度分布的组数、预设亮度分布的亮度区块数目、预设亮度分布的状况、判断图像画面的亮度分布是否有相似于预设亮度分布的方法、统计图像画面的数量，以及调整亮度值的方法等等，皆可依需求而设计。

举例来说，预设的亮度分布的组数设为8组，预设亮度分布的亮度区块数目设为16个，调整亮度值的方法以查表法(look-up table)的方式。

本发明将图像画面的亮度分布与预设亮度分布做比对，依据比对结果来选择调整亮度的函数或以查表法来调整亮度，藉此提高图像的对比度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种处理图像亮度的方法，包含：

统计多个像素数据的亮度值以产生该多个像素数据的亮度分布；

检测该多个像素数据的亮度分布与预设亮度分布的差异是否介于预定范围内；以及

若该多个像素数据的亮度分布与该预设亮度分布的差异介于该预定范围内，则依据对应于该预设亮度分布的亮度转换规则转换之后接收的多个像素数据的亮度值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中统计该多个像素数据的亮度值布包含统计该多个像素数据的亮度值在各个亮度区间的数目。

3.根据权利要求2所述的方法，其中检测该多个像素数据的亮度分布与该预设亮度分布的差异是否介于该预定范围内包含：

根据下列公式检测该多个像素数据的亮度分布与每一预设亮度分布的差异是否介于该预定范围内：

$D\≥\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}|A-B|;$

其中：

D为该预定范围；

A为该多个像素数据的亮度值在亮度区块i的数目；

B为该预设亮度分布对应到亮度区块i的数目；及

n为亮度区块的数目。

4.根据权利要求1所述的方法，其中依据对应于该预设亮度分布的亮度转换规则转换之后接收的多个像素数据的亮度值包含以函数转换的方式转换之后接收的该多个像素数据的亮度值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中依据对应于该预设亮度分布的亮度转换规则转换该多个像素数据之后所接收的多个像素数据的亮度值包含以查表的方式转换之后接收的该多个像素数据的亮度值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中统计该多个像素数据的亮度值布包含统计图像画面所包含的多个像素数据的亮度值布。

7.根据权利要求1所述的方法，其中统计该多个像素数据的亮度值包含统计多个图像画面所包含的多个像素数据的亮度值。

8.一种可调整图像亮度的图像处理装置，包含：

亮度比对单元，用以比对多个像素数据的亮度分布与多个预设亮度分布；以及

亮度增益单元，用于该多个像素数据的亮度分布符合任一预设亮度分布时，根据对应于该预设亮度分布的亮度转换规则调整之后接收的多个像素数据的亮度的增益。

9.根据权利要求8所述的图像处理装置，还包含亮度累计存储单元，用以统计该多个像素数据的亮度值。

10.根据权利要求9所述的图像处理装置，还包含时序累计存储单元，用以控制该亮度累计存储单元统计该多个像素数据的亮度值。

11.根据权利要求8所述的图像处理装置，还包含静态随机存取存储器，用以储存该多个预设亮度分布。

12.根据权利要求8所述的图像处理装置，还包含静态随机存取存储器，用以储存对应于该预设亮度分布的亮度转换规则。

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