CN101193319B - 显示装置的灰度级白平衡的增益决定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种显示装置的灰度级白平衡的增益决定方法。该增益决定方法首先是在一显示装置的面板上分别显示一全白色、一全红色、一全绿色以及一全蓝色图像，并分别测量所述图像的色度值及亮度值。其次，输入一目标白色图像的色度值及亮度值。接着，依据该全白色、全红色、全绿色以及全蓝色图像的色度值及亮度值，计算出一第一组色彩混合比例，并依据该目标白色、全红色、全绿色以及全蓝色图像的色度值及亮度值，计算出一第二组色彩混合比例。最后，将第二组色彩混合比例除以该第一色彩混合比例，计算出一红色增益值、一绿色增益值以及一蓝色增益值。

Description

显示装置的灰度级白平衡的增益决定方法及装置

技术领域

本发明涉及一种增益决定(Gain determining)的方法及装置，特别涉及一种适用于对一显示装置(Display apparatus)进行灰度级白平衡(Grayscale whitebalance)调整的增益决定方法及相关装置。

背景技术

随着科技与制作工艺的进步，电视等显示装置(Display apparatus)也不断改进。图像信号从模拟化转为数字化，使其应用范围更为广泛与丰富。而显示图像的面板(Panel)亦从厚重的阴极射线管(CRT)演变为轻薄的液晶显示面板(LCD)及等离子体显示面板(PDP)。同时，面板的尺寸也不断地向大尺寸发展。而当显示装置的面板尺寸放大之后，图像细节的表现更为重要。其中，包括色彩的表现(包括色彩的饱和度(Saturation)、色度值(Chromatic value)以及亮度值(Luminance))即为显示装置优劣的重要一环。

目前的图像处理技术是将面板上的显示区域划分为许多的像素(Pixel)，而每个像素上均具有红、绿、蓝等三色素的单元像素。由于所有可见光的颜色均可由红、绿、蓝三色光线混合产生。因此通过控制该些红、绿、蓝三色素单元像素的明暗，即可建构出单一像素所要表现的颜色。由于面板的材料与制作等因素，每一显示装置在组装完成后，其色彩表现会有相当程度的差异。为使显示装置的色彩表现在出货前，达到一定的正确性与一致性，因此，必须逐一对显示装置进行灰度级白平衡(Grayscale white balance)的调整。

上述灰度级白平衡的调整方法为：首先，使显示装置显示白色图像。接着，调整红、绿、蓝三色图像强度的增益值(Gain)，使其显示的白色图像的色度值与亮度值接近于一目标白色的色度值与亮度值。也就是将白色图像调整在一定的色温(Color temperature)及色偏差(Color derivation)范围内。

在现有技术中，灰度级白平衡的调整大都是以手动调整显示装置的红、绿、蓝三色图像强度的增益值。然而，通过人为操作来进行此调整程序，不仅耗时，同时，由于人为操作的差异，也将致使各个产品的特性不易达到一致。而前述的缺点均会对显示装置的性能以及产品质量造成不利的影响。所以，本案发明人有鉴于现有技术的种种缺点，而提出本发明。希望通过本发明的提出，改进这种灰度级白平衡的调整程序，进而提升显示装置的性能与质量。

发明内容

因此，本发明的一个目的是在于提供一种显示装置的灰度级白平衡的增益决定装置，其通过自动测量，调整显示装置的红色、绿色及蓝色图像强度的增益值，可节省工时，进而提升显示装置的性能。

本发明的另一个目的是在于提供一种显示装置的灰度级白平衡的增益决定方法，其通过自动测量，产生显示装置的红色、绿色及蓝色图像的增益值，可提高产品特性的一致性，进而提升显示装置的质量。

根据本发明的一较佳具体实施例的一增益决定装置，该增益决定装置适用于一具有一面板的显示装置。该显示装置可将一全红色图像、一全绿色图像、一全蓝色图像以及一全白色图像分别显示在该面板上，该全白色图像是由该全红色图像、该全绿色图像以及该全蓝色图像所混合形成。其中显示在该面板上的该全白色图像、该全红色图像、该全绿色图像及该全蓝色图像的色度值及亮度值可被分别测量。

该增益决定装置包括一第一接收模块(Receiving module)、一第二接收模块、一第三接收模块、一第四接收模块、一第五接收模块、一第一计算模块(Calculating module)、一第二计算模块以及一第三计算模块。该第一接收模块用于接收该全白色图像的测量色度值及测量亮度值。该第二接收模块用于接收该全红色图像的测量色度值及测量亮度值。该第三接收模块用于接收该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值。该第四接收模块用于接收该全蓝色图像的测量色度值及测量亮度值。该第五接收模块用于接收一目标白色图像的色度值及亮度值的输入。该第一计算模块用于依照一色彩混合定律，并依据该全白色图像的测量色度值及测量亮度值、该全红色图像的测量色度值及测量亮度值、该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值以及全蓝色图像的测量色度值及亮度值，计算出一第一色彩混合比例(m_rp，m_gp，m_Bp)，如下式所示：W_p＝m_rpR_p+m_gpG_p+m_bpB_p，该式表示一单位强度的全白色图像W_P由m_rp单位的红色图像R_P、m_gp单位的绿色图像G_P、m_Bp单位的蓝色图像B_P共同混合形成。该第二计算模块用于依据该色彩混合定律，并依据该目标白色图像的色度值及亮度值、该全红色图像的测量色度值及亮度值、该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值以及该全蓝色图像的测量色度值及测量亮度值，计算出一第二色彩混合比例(m_ri，m_gi，m_Bi)，如下式所示：W_i＝m_riR_p+m_giG_p+m_biB_p，该式表示一单位强度的全白色图像w_i，由m_ri单位的红色图像R_P、m_gi单位的绿色图像G_P、m_Bi单位的蓝色图像B_P共同混合形成。该第三计算模块用于将m_ri除以m_rp计算出一红色增益值、将m_gi除以m_gp计算出一绿色增益值以及将m_Bi除以m_Bp计算出一蓝色增益值。

所述的色彩混合(Color mixture)定律为格拉斯曼色彩混合定律(Grassmann’s law of color mixture)。

利用根据本发明的该较佳具体实施例的一增益决定方法，该增益决定方法适用于对一具有一面板的显示装置进行灰度级白平衡的程序。该增益决定方法是首先，在该面板上显示一全白色图像，并测量该全白色图像的色度值以及亮度值，其中该全白色图像是由一全红色图像、一全绿色图像以及一全蓝色图像所混合形成。其次，在该面板上显示该全红色图像，并测量该全红色图像的色度值以及亮度值。随后，在该面板上显示该全绿色图像，并测量该全绿色图像的色度值以及亮度值。接着，在该面板上显示该全蓝色图像，并测量该全蓝色图像的色度值以及亮度值。再者，输入一目标白色图像的色度值以及亮度值。随后，依照一色彩混合定律，并依据该全白色图像的测量色度值及测量亮度值、该全红色图像的测量色度值及测量亮度值、该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值以及该全蓝色图像的测量色度值及测量亮度值，计算出一第一组色彩混合比例(m_rp，m_gp，m_Bp)，如下式所示：W_p＝m_rpR_p+m_gpG_p+m_bpB_p，该式表示一单位强度的全白色图像W_P由m_rp单位的红色图像R_P、m_gp单位的绿色图像G_P、m_Bp单位的蓝色图像B_P共同混合形成。再来，依照该色彩混合定律，并依据该目标白色图像的色度值及亮度值、该全红色图像的测量色度值及测量亮度值、该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值以及该全蓝色图像的测量色度值及测量亮度值，计算出一第二组色彩混合比例(m_ri，m_gi，m_Bi)，如下式所示：W_i＝m_riR_p+m_giG_p+m_biB_p，该式表示一单位强度的全白色图像W_i，由m_ri单位的红色图像R_P、m_gi单位的绿色图像G_P、m_Bi单位的蓝色图像B_P共同混合形成。最后，将m_ri除以m_rp计算出一红色增益值、将m_gi除以m_gp计算出一绿色增益值以及将m_Bi除以m_Bp计算出一蓝色增益值。

本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1是为根据本发明的较佳具体实施例的显示装置的灰度级白平衡的增益决定装置的系统结构示意图。

图2是为根据本发明的该较佳具体实施例的增益决定装置的增益决定方法的步骤流程图。

主要组件符号说明

1：增益决定装置

11：第一接收模块        12：第二接收模块

13：第三接收模块        14：第四接收模块

15：第五接收模块        151：设定源

16：第一计算模块        17：第二计算模块

18：第三计算模块

2：显示装置

21：面板                22：图像强度增益模块

23：内存                24：图像处理模块

25：图像源

3：测量装置             5：增益决定方法

S50～S57：各个步骤流程

具体实施方式

本发明提供一种针对一显示装置(Display apparatus)的灰度级白平衡(Grayscale white balance)调整的增益决定(Gain-determining)装置及方法。

首先，请参阅图1，该图是为根据本发明的较佳具体实施例的显示装置2的灰度级白平衡的增益决定装置1的系统结构示意图。此增益决定装置1适用于一显示装置2的灰度级白平衡的调整程序中，决定一红色增益值、一绿色增益值以及一蓝色增益值，以分别调整红色图像强度、绿色图像强度以及蓝色图像强度。

如图1所示，此显示装置2具有一面板(Panel)21、一图像强度增益模块22、一内存23、一图像处理模块24及一图像源25。内存23用于储存一红色增益值、一绿色增益值以及一蓝色增益值。图像处理模块24用于对图像源25所传输的图像信号进行包括译码等图像处理程序。图像强度增益模块22是依据该红色增益值、该绿色增益值及该蓝色增益值，对图像处理模块24所传输的红色、绿色及红色等三色图像信号进行强度增益调整。而经过强度增益调整的三色影信号再被传输到面板21上显示。

依据一色彩混合定律(这里指格拉斯曼色彩混合定律，Grassmann’s law ofcolor mixture)，所有的光线的色彩均可由三原色光线(即红色光、绿色光以及蓝色光)依据一定的色彩混合比例(Color mixture ratios)混合而成。本案发明人因而想到，据此色彩混合定律并通过自动测量技术，可改善显示装置2的灰度级白平衡的调整程序。可先测量出显示装置2的面板21上所显示的白色、红色、绿色以及蓝色图像的色度值(Chromatic values)与亮度值(Luminance)，并计算出白色图像的红色、绿色以及蓝色三色图像的色彩混合比例。其后，再计算出一目标白色图像的红色、绿色以及蓝色三色图像的色彩混合比例。最后，依据此二色彩混合比例，将红色增益值、绿色增益值与蓝色增益值计算出来，并存入显示装置2的内存23中。如此一来，即可取代现有技术的手动调整。

接着，进一步通过附图说明上述发明概念。图1的显示装置2可将一全红色图像、一全绿色图像、一全蓝色图像以及一全白色图像分别显示在面板21上。而且，该全白色图像是由该全红色图像、该全绿色图像以及该全蓝色图像所混合形成。图1的测量装置(Measuring Apparatus)3为一光学测量仪器，用以测量光线的色度值及亮度值等光学特性。当面板21显示该全白色图像、该全红色图像、该全绿色图像及该全蓝色图像时，测量装置3提取所述图像，并将所述图像的色度值及亮度值传输至增益决定装置1。

如图1所示，该增益决定模块1具有一第一接收模块11、一第二接收模块12、一第三接收模块13、一第四接收模块14、一第五接收模块15、一第一计算模块16、一第二计算模块17以及一第三计算模块18。

该第一接收模块11、该第二接收模块12、第三接收模块13及第四接收模块14是电耦合到测量装置3。该第一接收模块11用于接收该全白色图像的测量色度值及测量亮度值。该第二接收模块12用于接收该全红色图像的测量色度值及测量亮度值。该第三接收模块13用于接收该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值。该第四接收模块14用于接收该全蓝色图像的测量色度值及测量亮度值。该第五接收模块15用于接收由一设定源151所输入的一目标白色图像的色度值及亮度值。

该第一计算模块16用于依据前述的色彩混合定律，并依据该全白色图像的测量色度值及测量亮度值、该全红色图像的测量色度值及测量亮度值、该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值以及全蓝色图像的测量色度值及亮度值，计算出一第一色彩混合比例(m_rp，m_gp，m_Bp)，如以下第(1)式所示：

W_p＝m_rpR_p+m_gpG_p+m_bpB_p ...............第(1)式

以上第(1)式表示了一单位强度的全白色图像W_P可由m_rp单位的红色图像R_P、m_gp单位的绿色图像G_P、m_Bp单位的蓝色图像B_P共同混合形成。按此，由色彩图像的色度值及亮度值进而演算推导出第(1)式为习知，在此便不再作赘述。

该第二计算模块17用于依据该色彩混合定律，并依据该目标白色图像的色度值及亮度值、该全红色图像的测量色度值及亮度值、该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值以及该全蓝色图像的测量色度值及测量亮度值，计算出一第二色彩混合比例(m_ri，m_gi，m_Bi)，如以下第(2)式所示：

W_i＝m_riR_p+m_giG_p+m_biB_p     ...............第(2)式

以上第(2)式即表示了一单位强度的全白色图像W_i，可由m_ri单位的红色图像R_P、m_gi单位的绿色图像G_P、m_Bi单位的蓝色图像B_P共同混合形成。

依据第(1)式以及第(2)式，若欲将第(1)式的W_P调整为第(2)式的W_i，则需在第(1)式的红色图像R_P、绿色图像G_P、蓝色图像B_P前分别乘上一个红色增益值c_r、绿色增益值c_g、蓝色增益值c_b。依此得到下列第(3)式：

W_i＝c_rm_rpR_p+c_gm_gpG_p+c_bm_bpB_p   ...............第(3)式

进而得到下列第(4)、(5)、(6)式的结果：

$c_r=\frac{m_{\mathrm{ri}}}{m_{\mathrm{rp}}}$ ..........第(4)式

$c_g=\frac{m_{\mathrm{gi}}}{m_{\mathrm{gp}}}$ ..........第(5)式

$c_b=\frac{m_{\mathrm{bi}}}{m_{\mathrm{bp}}}$ ..........第(6)式

该第三计算模块18用于依据该第一计算模块16所计算出的第一色彩混合比例(m_rp，m_gp，m_Bp)，及第二计算模块17所计算出的该第二色彩混合比例(m_ri，m_gi，m_Bi)，代入以上第(4)、(5)、(6)式，计算出一红色增益值c_r、一绿色增益值c_g以及一蓝色增益值c_b。第三计算模块18并将此结果输出到显示装置2的内存23中。

更进一步，为了便于数字电路的处理，第三计算模块18将此结果输出前，可先将红色增益值c_r、绿色增益值c_g以及蓝色增益值c_b数字化。其步骤可包括首先，依据红色增益值c_r、该绿色增益值c_g以及该蓝色增益值c_b三者的最大值，将此三色增益值归一化(Normalization)。其次，将归一化的三增益值放大为2的幂次方倍。

接着，请参阅图2，该图是为根据本发明的该较佳具体实施例的增益决定装置1的增益决定方法5的步骤流程图。其中相关的系统结构、组件及计算式，请同时参阅图1及第(1)式至第(6)式。如图2所示，该增益决定方法5包括以下步骤：

首先，显示装置2在面板21上显示一全白色图像。同时，测量装置3并测量该全白色图像的色度值以及亮度值，其中该全白色图像是由一全红色图像、一全绿色图像以及一全蓝色图像所混合形成(步骤S50)；

其次，显示装置2在面板21上显示该全红色图像。同时，测量装置3并测量该全红色图像的色度值以及亮度值(步骤S51)；

随后，显示装置2在面板21上显示该全绿色图像。同时，测量装置3并测量该全绿色图像的色度值以及亮度值(步骤S52)；

接着，显示装置2在面板21上显示该全蓝色图像。同时，测量装置3并测量该全蓝色图像的色度值以及亮度值(步骤S53)；

再者，输入一目标白色图像的色度值以及亮度值(步骤S54)；

随后，依照一色彩混合定律，并依据该全白色图像的测量色度值及测量亮度值、该全红色图像的测量色度值及测量亮度值、该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值以及该全蓝色图像的测量色度值及测量亮度值，计算出一第一组色彩混合比例(m_rp，m_gp，m_Bp)(步骤S55)；

再来，依照该色彩混合定律，并依据该目标白色图像的色度值及亮度值、该全红色图像的测量色度值及测量亮度值、该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值以及该全蓝色图像的测量色度值及测量亮度值，计算出一第二组色彩混合比例(m_ri，m_gi，m_Bi)(步骤S56)；以及

最后，依据该第一组色彩混合比例(m_rp，m_gp，m_Bp)以及该第二组色彩混合比例(m_ri，m_gi，m_Bi)，计算出一红色增益值c_r、一绿色增益值c_g以及一蓝色增益值c_b(步骤S57)。

上述该增益决定方法5中，在步骤S57之后，该红色增益值c_r、该绿色增益值c_g以及该蓝色增益值c_b随即被输入到显示装置2中。

上述该增益决定方法中，所述的色彩混合定律为格拉斯曼色彩混合定律(Grassmann’s law of color mixture)。

所以，通过对以上本发明的该较佳具体实施例的详述，本发明所提供的显示装置的灰度级白平衡的增益决定装置及方法是可通过自动测量方式调整显示装置的红色、绿色及蓝色图像的增益值。如此一来，既可节省工时，且进而提升显示装置的性能。同时，并可提高产品特性的一致性，进而提升显示装置的质量。

通过以上较佳具体实施例的详述，是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申请的专利范围的范围内。

Claims (4)

1.一种显示装置的灰度级白平衡的增益决定方法，适用于一具有一面板的显示装置，该增益决定方法包括以下步骤：

在该面板上显示一全白色图像，并以一光学测量仪器测量该全白色图像的色度值以及亮度值，其中该全白色图像是由一全红色图像、一全绿色图像以及一全蓝色图像所混合形成；

在该面板上显示该全红色图像，并以所述光学测量仪器测量该全红色图像的色度值以及亮度值；

在该面板上显示该全绿色图像，并以所述光学测量仪器测量该全绿色图像的色度值以及亮度值；

在该面板上显示该全蓝色图像，并以所述光学测量仪器测量该全蓝色图像的色度值以及亮度值；

输入一目标白色图像的色度值以及亮度值；

依照格拉斯曼色彩混合定律，并依据该全白色图像的测量色度值及测量亮度值、该全红色图像的测量色度值及测量亮度值、该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值以及该全蓝色图像的测量色度值及测量亮度值，计算出一第一组色彩混合比例(m_rp，m_gp，m_Bp)，如以下第(1)式所示：

W_p＝m_rpR_p+m_gpG_p+m_bpB_p    第(1)式

该第(1)式表示一单位强度的全白色图像W_P由m_rp单位的红色图像R_P、m_gp单位的绿色图像G_P、m_Bp单位的蓝色图像B_P共同混合形成；

依照格拉斯曼色彩混合定律，并依据该目标白色图像的色度值及亮度值、该全红色图像的测量色度值及测量亮度值、该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值以及该全蓝色图像的测量色度值及测量亮度值，计算出一第二组色彩混合比例(m_ri，m_gi，m_Bi)，如以下第(2)式所示：

W_i＝m_riR_p+m_giG_p+m_biB_p    第(2)式

该第(2)式表示一单位强度的全白色图像W_i，由m_ri单位的红色图像R_P、m_gi单位的绿色图像G_P、m_Bi单位的蓝色图像B_P共同混合形成；以及

将m_ri除以m_rp计算出一红色增益值、将m_gi除以m_gp计算出一绿色增益值、将m_Bi除以m_Bp计算出一蓝色增益值。

2.如权利要求1所述的增益决定方法，其中在计算出该红色增益值、该绿色增益值及该蓝色增益值的步骤之后，还包括以下步骤：

将该红色增益值、该绿色增益值、该蓝色增益值输入该显示装置。

3.一种显示装置的灰度级白平衡的增益决定装置，适用于一具有一面板的显示装置，该显示装置可将一全红色图像、一全绿色图像、一全蓝色图像以及一全白色图像分别显示在该面板上，该全白色图像是由该全红色图像、该全绿色图像以及该全蓝色图像所混合形成，其中显示在该面板上的该全白色图像、该全红色图像、该全绿色图像以及该全蓝色图像的色度值及亮度值可被一光学测量仪器分别测量，该增益决定装置包括：

一第一接收模块，用于接收该全白色图像的测量色度值及测量亮度值；

一第二接收模块，用于接收该全红色图像的测量色度值及测量亮度值；

一第三接收模块，用于接收该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值；

一第四接收模块，用于接收该全蓝色图像的测量色度值及测量亮度值；

一第五接收模块，用于接收一目标白色图像的色度值及亮度值的输入；

一第一计算模块，用于依据格拉斯曼色彩混合定律，并依据该全白色图像的测量色度值及测量亮度值、该全红色图像的测量色度值及测量亮度值、该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值以及全蓝色图像的测量色度值及亮度值，计算出一第一色彩混合比例(m_rp，m_gp，m_Bp)，如以下第(1)式所示：

W_p＝m_rpR_p+m_gpG_p+m_bpB_p    第(1)式

该第(1)式表示一单位强度的全白色图像W_P由m_rp单位的红色图像R_P、m_gp单位的绿色图像G_P、m_Bp单位的蓝色图像B_P共同混合形成；

一第二计算模块，用于依据格拉斯曼色彩混合定律，并依据该目标白色图像的色度值及亮度值、该全红色图像的测量色度值及亮度值、该全绿色图像的测量色度值及测量亮度值以及该全蓝色图像的测量色度值及测量亮度值，计算出一第二色彩混合比例，如以下第(2)式所示：

W_i＝m_riR_p+m_giG_p+m_biB_p    第(2)式

该第(2)式表示一单位强度的全白色图像W_i，由m_ri单位的红色图像R_P、m_gi单位的绿色图像G_P、m_Bi单位的蓝色图像B_P共同混合形成；以及

一第三计算模块，用于将m_ri除以m_rp计算出一红色增益值、将m_gi除以m_gp计算出一绿色增益值、将m_Bi除以m_Bp计算出一蓝色增益值。

4.如权利要求3所述的增益决定装置，其中该增益决定装置是耦合到所述光学测量仪器，所述光学测量仪器用于测量分别显示在该面板上的全白色图像、全红色图像、全绿色图像及该全蓝色图像的色度值及亮度值，并将测量结果分别输出至该第一接收模块、该第二接收模块、该第三接收模块以及该第四接收模块。

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