CN101772954B - 用于视频回放的管理技术 - Google Patents

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Abstract

描述了包括一个或多个集成电路的系统的实施例。在操作过程中，该系统基于视频图像的至少一部分，诸如包括视频图像中的空间变化的视觉信息的经变换的视频图像的一部分，确定光源的强度设置。另外，该系统修改视频图像，从而与修改后的视频图像相关联的强度设置和透射率的乘积近似地等于与所述视频图像相关联的以前的强度设置和透射率的乘积。例如，该修改可以包括缩放变换后的视频图像中的亮度值。接着，该系统可以识别视频图像中的对亮度值的缩放将导致与减小的对比度相关联的视觉伪像的区域。例如，该区域可以包括被较暗区域围绕的明亮区域。然后，该系统可以减小该区域中的亮度值的缩放比例，以便至少部分地恢复对比度，从而减少视觉伪像。另外，该系统可以对视频图像中的亮度值进行空间滤波，以便减小该区域中的像素的亮度值和视频图像中的剩余部分中的亮度值之间的空间不连续性。

Description

用于视频回放的管理技术
技术领域
本发明涉及用于动态调整用于显示器的光源的技术。更具体地，本发明涉及用于基于逐个图像地调整视频信号和确定背光强度的电路和方法。
背景技术
紧凑型电子显示器，诸如液晶显示器(LCD)，正日益成为各种电子设备中的流行组件。例如，由于其低价格和良好的性能，这些组件现在被广泛用于诸如膝上计算机的便携式电子设备中。
这些LCD中的大多数使用荧光光源或发光二极管(LED)照明。例如，LCD通常以位于显示器之上、之后和/或旁边的冷阴极荧光灯管(CCFL)作为背光照明。如示出了电子设备中的已有显示系统的图1所示，使用位于光源110(诸如CCFL)和显示器116之间的衰减机构114(诸如空间光调制器)，来减小由光源110产生的入射到显示器116上的光112的强度。然而，在许多电子设备中电池寿命是一个重要的设计准则，并且由于衰减操作丢弃输出光112，这种衰减操作是低能效的，并且因此会减少电池寿命。注意，在LCD显示器中，在显示器116中包括衰减机构114。
在某些电子设备中，由于在显示器116上显示的视频信号的亮度和光源110的强度设置之间的折中产生了这种问题。特别地，许多视频图像曝光不足，例如，这些视频图像中的视频信号的峰值亮度值小于对视频信号编码时所允许的最大亮度值。当在视频图像产生或编码过程中摇动摄像机时，可能会产生这种曝光不足。虽然正确地设置了初始视频图像中的峰值亮度(例如，初始视频图像未曝光不足)，但摄像机角度的改变可以引起后续视频图像中峰值亮度值的减小。因此，某些电子设备对视频图像中的峰值亮度值进行缩放(使得视频图像不再曝光不足)，并且减小光源110的强度设置，从而减少能耗并且延长电池寿命。
然而，通常难以可靠地确定视频图像的亮度，并且因此难以使用已有技术确定缩放比例。例如，许多视频图像编码有黑条或视频图像中的非图像部分。这些非图像部分使得视频图像的亮度分析复杂化，并且因此当确定视频信号的亮度和光源110的强度设置之间的折中时可能产生问题。另外，这些非图像部分还可以产生视觉伪像(visualartifact)，这些视觉伪像可能降低使用电子设备时的整体用户体验。
另外，由于与视频摄像机或成像设备相关联的伽玛校正(gammacorrection)，许多视频图像被以亮度值和显示时的视频图像的亮度之间的非线性关系编码。另外，当强度设置改变时，某些光源的光谱可能改变。这些效果也会使得对视频图像的亮度分析和/或对确定视频图像的亮度和光源110的强度设置之间的适当折复杂化。
因此，需要一种便于确定光源的强度设置并且减小察觉到的视觉伪像，而不会有上述问题的方法和设备。
发明内容
以实现用于动态地调整由照亮显示器的光源(诸如LED或荧光灯)提供的照明强度，以及用于调整将在显示器上显示的视频图像的技术的系统描述该技术的实施例。例如，可以缩放视频图像中的亮度值并且可以改变光源的强度设置，以便减少系统的能耗。具体地，可以基于视频图像的至少一部分，诸如视频图像的图画或图像部分，确定强度设置。另外，可以基于视频图像中的亮度值的柱状图(histogram)缩放视频图像中的亮度值。以这种方式，与修改后的视频图像相关联的强度设置和透射率的乘积近似等于(这可以包括等于)与该视频图像相关联的以前的强度设置和透射率的乘积。
在该技术的某些实施例中，系统识别视频图像中的对亮度值的缩放将导致与减小的对比度相关联的视觉伪像的区域。例如，该区域可以包括由较暗区域围绕的明亮区域。然后，系统可以减小该区域中的亮度值的缩放比例，以便至少部分地恢复对比度，从而减少视觉伪像。另外，系统可以对视频图像中的亮度值进行空间滤波(spatiallyfilter)，以便减少该区域中的像素的亮度值和该视频图像的剩余部分的亮度值之间的空间不连续性(spatial discontinuity)。
附图说明
图1是示出了显示系统的方框图。
图2A是示出了根据本发明的实施例的视频图像中的亮度值的柱状图的图示。
图2B是示出了根据本发明的实施例的视频图像中的亮度值的柱状图的图示。
图3是示出了根据本发明的实施例的映射函数的图示。
图4是示出了根据本发明的实施例，当调整光源的强度设置和视频图像的亮度值时，亮度中的非线性的影响的一系列图示。
图5是示出了根据本发明的实施例的成像流水线系统(pipeline)的方框图。
图6A是示出了根据本发明的实施例的变换的图示。
图6B是示出了根据本发明的实施例的变换的图示。
图7A是示出了根据本发明的实施例的电路的方框图。
图7B是示出了根据本发明的实施例的电路的方框图。
图8A是示出了根据本发明的实施例的用于调整视频图像中的像素的亮度的处理的流程图。
图8B是示出了根据本发明的实施例的用于调整视频图像中的像素的亮度的处理的流程图。
图9是示出了根据本发明的实施例的计算机系统的方框图。
图10是示出了根据本发明的实施例的数据结构的方框图。
图11是示出了根据本发明的实施例的数据结构的方框图。
注意，在这些附图中类似的附图标记指示相应的部件。
具体实施方式
给出下面的描述以便使得本领域的任何技术人员能够实现和使用本发明，并且在特定应用和其要求的上下文中提供下面的描述。本领域的技术人员容易明了对公开的实施例的各种修改，并且此处定义的一般原理可被应用于其它实施例和应用，而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不旨在局限于示出的实施例，而是符合与此处公开的原理和特征相一致的最宽范围。
描述了硬件、软件和/或使用该硬件和/或软件的处理的实施例。注意，硬件可以包括电路、便携式设备、系统(诸如计算机系统)，并且软件可以包括计算机系统使用的计算机程序产品。另外，在某些实施例中，便携式设备和/或系统包括所述电路中的一个或多个电路。
可以使用这些电路、设备、系统、计算机程序产品和/或处理，以便确定诸如LED(包括有机LED或OLED)和/或荧光灯(包括电子荧光灯)的光源的强度。具体地，该光源可被用于便携式设备和/或系统中的显示一系列视频图像中的视频图像(诸如视频帧)的LCD显示器的背光照明。通过确定一个或多个视频图像中的至少一部分的亮度度量(例如，亮度值的柱状图)，可以确定光源的强度。另外，在某些实施例中，基于根据该亮度度量确定的映射函数，缩放与一个或多个视频图像中的至少一部分相关联的视频信号(诸如，亮度值)。在某些实施例中，与得到的修改后的视频图像相关联的光源强度设置和透射率的乘积近似等于(这可以包括等于)与该视频图像相关联的以前的强度设置和透射率的乘积。
另外，可以识别与视觉伪像相关联的一个或多个区域。例如，这些区域可以包括由较暗部分围绕的明亮部分。对亮度值的缩放可以减小产生视觉伪像(例如，至少某些用户能够察觉到的伪像)的明亮部分中的对比度。为了减轻或消除这些伪像，可以减小给定区域的至少明亮部分中的亮度值的缩放比例。另外，该系统可以对视频图像中的亮度值进行空间滤波，以便减少其它区域内的像素的亮度值和视频图像的剩余部分的亮度值之间的空间不连续性。
通过基于逐个图像确定光源的强度设置，这些技术便于减少光源的能耗。在示例实施例中，与光源相关联的能源节省可以在15％-50％之间。这种减少提供了便携式设备和/或系统设计的附加自由度。例如，使用这些技术，便携式设备可以：具有更小的电池、提供更长的回放时间和/或包括更大的显示器。
注意，这些技术可被用于各种便携式设备和/或系统。例如，所述便携式设备和/或系统可以包括：个人计算机、膝上计算机、蜂窝电话、个人数字助理、MP3播放器和/或包括背光照明显示器的其它种设备。
现在描述根据本发明的实施例的用于确定光源强度的技术。在下面的实施例中，使用给定视频图像中的亮度值的柱状图作为亮度度量的说明，根据该亮度度量确定光源的强度。然而，在其它实施例中，与柱状图相分离地或是与柱状图相结合地使用一个或多个附加的亮度度量(诸如颜色饱和度)。
图2A给出了图示200，图示200示出了按照视频图像(诸如视频的帧)中的亮度值212的函数的计数数目214绘制的亮度值的柱状图210的实施例。注意，初始柱状图210-1中的峰值亮度值小于对视频图像编码时所允许的亮度值的最大值216。例如，该峰值可与202的灰度级相关联，并且最大值216可与255的灰度级相关联。如果显示视频图像的显示器的伽玛校正是2.2，与峰值相关联的亮度是最大值216的大约60％。因此，视频图像曝光不足。通常在摇拍过程中导致这种常见现象。具体地，虽然例如与影片中的一个场景相关联的一系列视频图像中的初始视频图像具有正确的曝光，当摇动摄像机时，后续视频图像可能曝光不足。
在显示系统，诸如，包括LCD显示器(并且更一般地，包括图1中的衰减机构114的那些显示系统)的显示系统中，由于将以衰减机构114(图1)减小由照亮显示器116(图1)的光源110(图1)输出的光，曝光不足的视频图像浪费了电能。
然而，这提供了在保持整体图像质量的同时节省电力的机会。具体地，可缩放视频图像中的至少一部分中的亮度值直至最大值216(例如，通过重新定义灰度级)或甚至超出最大值216(如下所述)。这以柱状图210-2示出。注意，然后减小光源的强度设置(例如，通过改变LED的占空比或电流)，使得柱状图210-2中的峰值和该强度设置的乘积近似与缩放之前相同。在视频图像最初40％曝光不足的实施例中，这种技术提供了将与光源相关联的能耗减少近似40％的能力，即，明显的节能。
虽然前面的例子缩放整个视频图像的亮度，在某些实施例中，可对视频图像的一部分进行缩放。例如，如给出了图示230的图2B所示，可以缩放与柱状图210-1中的一部分相关联的视频图像中的亮度值以便产生柱状图210-3，其中图示230示出了视频图像中的亮度值的柱状图210的实施例。注意，可以通过追踪与对柱状图210-1的给定贡献相关联的位置(诸如行号或像素)，便于执行缩放与柱状图210-1的该部分相关联的亮度值。一般地，视频图像中的被缩放的部分(并且因此，柱状图中的部分)可以基于柱状图中值的分布，诸如，加权平均、该分布的一个或多个矩和/或峰值。
另外，在某些实施例中，这种缩放可以是非线性的，并且可以基于映射函数(下面参考图3描述映射函数)。例如，可将与柱状图中的一部分相关联的视频图像中的亮度值缩放为大于最大值216的值，这便于缩放饱和的视频图像(例如，这样的视频图像，其最初具有等于最大值216的峰值的亮度值柱状图)。然后，可以应用非线性压缩，以便确保视频图像中的亮度值(并且，因此柱状图中的亮度值)小于最大值216。
注意，虽然图2A和2B示出了缩放视频图像的亮度值，这些技术可被应用于一系列视频图像。在某些实施例中，基于逐个图像从一系列视频图像中的给定视频图像的亮度值柱状图，确定缩放比例和光源的强度。在示例实施例中，首先基于该视频图像的柱状图确定缩放比例，并且然后基于该缩放比例确定强度设置(例如，使用映射函数，诸如下面参考图3描述的映射函数)。在其它实施例中，首先基于视频图像的柱状图确定强度设置，并且然后基于用于该视频图像的强度设置确定缩放比例。
图3给出了图示300，示出了执行从输入亮度值312(直到最大值318的亮度值)到输出亮度值314的映射的映射函数310的实施例。一般地，映射函数310包括与斜率316-1相关联的线性部分以及与斜率316-2相关联的非线性部分。注意，一般地，一个或多个非线性部分可以在映射函数310中的一个或多个任意位置。在示例实施例中，在视频图像曝光不足的位置，斜率316-1大于1并且斜率316-2为0。
注意，对于可以根据视频图像的至少一部分的亮度值柱状图确定的给定映射函数，可能存在相关联的失真度量。例如，映射函数310可以实现视频图像的一部分中的亮度值的非线性缩放，并且失真度量可以是由于这种映射操作而失真的视频图像的百分比。
在某些实施例中，用于视频图像的光源的强度设置至少部分地基于相关联的失真度量。例如，可以根据视频图像中的至少一部分的亮度值柱状图确定映射函数310，从而相关联的失真度量(诸如，视频图像中的失真百分比)小于预定值，诸如10％。然后，可以根据与映射函数310相关联的柱状图的缩放比例确定光源的强度设置。注意，在某些实施例中，缩放比例(并且因此强度设置)至少部分地基于衰减机构114(图1)的动态范围，诸如灰度级数目。
另外，注意在某些实施例中，在包括与捕捉视频图像的视频摄像机或成像设备相关联的伽玛校正的作用之后，对灰度级值或亮度值应用缩放。例如，可以在缩放之前针对这种伽玛校正对视频图像进行补偿。以这种方式，可以避免与视频图像中的亮度值和显示的视频图像的亮度之间的非线性关系相关联的并且可能在缩放过程中出现的伪像。
图4示出了一系列图示400、430和450，示出了在调整光源的强度设置和视频图像的亮度值时这种非线性的影响。图示400示出了作为时间412的函数的视频图像内容410，其中包括亮度值的不连续下降(DROP)414。这种下降允许通过减小光源的强度设置节省电力。如以时间412的函数示出了强度设置440的图示430所示，可以使用在一个时间段诸如10帧上的下降斜坡442减小强度设置440。另外，如以时间412的函数示出了显示器的透射率460的图示450中所示，通过使用上升斜坡462(其相应于线性亮度域中的1/x函数)，可以获得与视频图像内容410相关联的所希望的亮度值。
然而，如果在包括捕捉视频图像的视频摄像机或成像设备的伽玛校正，并且从而具有亮度值和显示的视频图像的亮度之间的非线性关系(即，亮度值和亮度之间的关系是非线性的)的视频图像的初始亮度域中执行亮度值的缩放计算，可能出现这种伪像416。这种伪像可以导致20％的亮度值跳跃。
因此，在某些实施例中，视频图像被从初始(非线性)亮度域变换到线性亮度域，在线性亮度域中，亮度值的范围相应于显示的视频图像中的大体等距相邻辐射功率值(equidistant adjacentradiant-power value)。这在图5中示出，图5给出示出了成像流水线系统500的方框图。
在该流水线系统中，从存储器510接收视频图像。在处理器512的处理过程中，使用变换514将视频图像从初始亮度域转换或变换到线性亮度域。例如，变换可以通过给亮度值应用2.2的指数，补偿给定视频摄像机或给定成像设备的伽玛校正(如下面参考图6A所述)。一般地，这种变换可以基于捕捉视频图像的视频摄像机或成像设备的特性(诸如，特定的伽玛校正)。因此，一个查找表可以包括用于给定视频摄像机或给定成像设备的适当的变换函数。在示例的实施例中，查找表可以包括12位值。
在变换视频图像之后，处理器512可以在线性域516中执行计算。例如，处理器512可以确定光源的强度设置和/或缩放或修改视频图像的亮度值(或，更一般地，视频图像的内容，包括颜色内容)。在某些实施例中，与修改后的视频图像相关联的强度设置和透射率的乘积近似等于(这可以包括等于)与该视频图像相关联的以前的强度设置和透射率的乘积。另外，对视频图像的修改可以基于与视频图像的至少一部分相关联的度量(诸如亮度值的柱状图)，并且可基于逐个像素被执行。
在修改视频图像之后，处理器512可以使用变换518将修改后的视频图像转换或变换到另一个亮度域，该亮度域以相应于显示的视频图像中的非等距相邻辐射功率值的亮度值范围为特征。例如，这种变换可以近似地与初始亮度域相同。从而，所述到另一个亮度域的变换可以，例如，通过给修改后的视频图像中的亮度值应用1/2.2的指数，恢复修改后的视频图像中的初始伽玛校正(其与捕捉视频图像的视频摄像机或成像设备相关联)。可替换地，所述到另一个亮度域的变换可以基于显示器的特性，诸如与给定显示器相关联的伽玛校正(如下面参考图6B所述)。注意，可将用于给定显示器的适当变换函数存储在查找表内。然后，可将视频图像输出到显示器520。
在某些实施例中，所述到另一个亮度域的变换可以包括对显示中的伪像的校正，处理器512可以基于每一帧有选择地应用这种校正。在示例实施例中，显示伪像包括接近显示器最小亮度的漏光(lightleakage)。
图6A给出了图示600，图示600示出了以作为视频图像(由给定的视频摄像机或给定的成像设备捕捉的视频图像)中的亮度值612的函数的辐射功率610(或光子计数)绘制的变换614(诸如，图5中的变换514)。可以使用包括对与给定视频摄像机或给定成像设备相关联的伽玛值或伽玛校正的补偿或解码的变换614-1，执行从初始亮度域到线性亮度域的转换。
在某些实施例中，如变换614-2所示，包括沿着辐射功率轴的偏移616-1(以较小亮度值612处的较浅斜率为特征)(一般地，变换614-2具有与变换614-1不同的形状)。注意，这种偏移有效地限制了辐射功率610的值的范围，并且可以与将显示视频图像的给定显示器(诸如，图5中的显示器520)的特性相关联。例如，偏移616-1可以与显示器中的漏光相关联。因此，变换614-2可以有意地使(由给定的视频摄像机或给定的成像设备捕捉的)视频图像变形，从而辐射功率610的值的范围相应于与该显示器相关联的辐射功率的范围。
图6B给出了图示650，图示650示出了以作为辐射功率664(或光子计数)的函数的视频图像(当显示在给定显示器上时)中的亮度值662绘制的变换660(诸如图5中的变换518)。(注意，辐射功率664还被称为当显示视频图像时将从显示器发出的光的光功率。)可以使用包括对与给定显示器相关联的伽玛值或伽玛校正的补偿和编码的变换660-1(例如，变换660-1可以近似地取显示器伽玛值的倒数)，执行从线性亮度域到另一个亮度域的转换。
在某些实施例中，如变换660-2所示，包括沿着辐射功率轴的偏移616-2(以辐射功率664的较小值处的陡峭斜率为特征)(一般地，变换660-2具有与变换660-1不同的形状)。注意，这种偏移有效地限制了辐射功率664的值的范围。从而变换660-2可以是对显示器伽玛值的更好的近似或精确的翻转。注意，偏移616-2可以与显示视频图像的给定显示器(诸如，图5中的显示器520)的特性相关联。例如，偏移616-2可以与显示器中的漏光相关联。另外，即使当对强度设置和亮度值进行了缩放，变换660-2也可以在显示的视频图像中提供适合的辐射功率。
现在描述根据本发明的实施例的用于修改视频图像和/或确定一系列视频图像中的给定视频图像的强度设置的一个或多个电路或电路中的子电路。这些电路或子电路可被包括在一个或多个集成电路中。另外，一个或多个集成电路可被包括在设备(诸如包括显示系统的便携式设备)和/或系统(诸如计算机系统)内。
图7A示出了一个方框图，示出了电路710的实施例700。该电路接收与一系列视频图像中的给定视频图像相关联的视频信号712(诸如RGB)，并且输出修改后的视频信号716和用于给定视频图像的光源的强度设置718。注意，修改后的视频信号716可以包括用于给定视频图像的至少一部分的缩放后的亮度值。另外，在某些实施例中，电路710以不同格式诸如YUV接收与一系列视频图像中的视频图像相关联的信息。
在某些实施例中，电路710接收可选择的亮度设置714。例如，亮度设置714可以是由用户提供的用于光源的亮度设置(诸如50％)。在这些实施例中，强度设置718可以是亮度设置714和基于视频图像的亮度值柱状图和/或视频图像的亮度值柱状图的缩放比例确定的强度设置(诸如缩放值)的乘积。另外，如果以相应于可选择的亮度设置714的因子减小强度设置718，可以通过该因子的倒数调整亮度值柱状图的缩放比例(例如，图3中的映射函数310)，从而该柱状图中的峰值和强度设置718的乘积近似为恒定。这种基于可选择的亮度设置714的补偿可以防止显示视频图像时引入视觉伪像。
另外，在某些实施例中，强度设置的确定基于一个或多个附加输入，包括：可接受的失真度量、节能目标、与显示器相关联的伽玛校正(并且更一般地，与显示器相关联的饱和度提高因子(boostfactor))、对比度改进因子、将被缩放的视频图像的一部分(并且因此亮度值柱状图的一部分)和/或滤波时间常数。
图7B给出了示出电路740的实施例730的方框图。这个电路包括接收与视频图像相关联的视频信号712的接口(未示出)，该接口通常被电耦接到：可选择的变换电路742-1、提取电路744和调整电路748。注意，可选择的变换电路742-1可以，例如，使用变换614(图6A)中的一个变换将视频信号712转换到线性亮度域。另外，注意在某些实施例中，电路740可选择地接收亮度设置714。
提取电路744基于至少某些视频信号，例如，基于视频图像的至少一部分计算一个或多个度量，诸如饱和度值和/或亮度值柱状图。在示例实施例中，确定整个视频图像的柱状图。
然后由分析电路746分析这些一个或多个度量，以便识别视频图像的一个或多个子集，诸如给定图像的图画和/或非图画部分(这可基于亮度值柱状图中相关联的部分识别)。一般地，视频图像中的一个或多个图画部分包括在空间上变化的视觉信息，并且一个或多个非图画部分包括视频图像的剩余部分。
使用与视频图像的一个或多个子集相关联的一个或多个度量(诸如柱状图)中的一个或多个部分，调整电路748可以确定视频图像的该一个或多个部分的缩放比例，并且因此确定一个或多个度量的缩放比例。例如，调整电路748可以确定用于视频图像的映射函数310(图3)，并且可以基于这个映射函数缩放视频信号中的亮度值。然后，可将缩放信息提供给强度计算电路750，强度计算电路750使用该信息逐个图像地确定光源的强度设置718。如前所述，在某些实施例中，这种确定还基于可选择的亮度设置714。另外，输出接口(未示出)可以输出修改后的视频信号716和/或强度设置718。
在输出修改后的视频信号716之前，可选择的变换电路742-2可以将视频信号转换回以相应于显示的视频图像中的非等距相邻辐射功率值的一系列亮度值为特征的初始(非线性)亮度域。可替换地，可选择的变换电路742-2可以将修改后的视频信号716转换到以相应于显示的视频图像中的非等距相邻辐射功率值的一系列亮度值为特征的另一个亮度域。然而，例如，使用变换660(图6B)中的一个变换，这种变换可以基于显示器的特性，诸如显示器的泄漏级别和/或与显示器相关联的伽玛校正。
另外，在某些实施例中，电路740包括可选择的滤波器/驱动器电路758。这个电路可用于对一系列视频图像中的相邻视频图像之间的强度设置718的改变进行滤波、平滑和/或平均。这种滤波可以提供系统低松弛，从而限制从一个图像到另一个图像的强度设置718的改变(例如，将改变分散在若干帧上)。另外，可以使用滤波以便应用高级时间滤波，从而减少或消除闪烁伪像，和/或通过屏蔽或消除这种伪像，便于提供更大的功率减小。在示例实施例中，由可选择的滤波器/驱动器电路758执行的滤波包括低通滤波。另外，在示例实施例中，在2、4或10个视频帧上进行滤波或平均。注意，基于强度设置的改变方向和/或强度设置的改变数量，与滤波相关联的时间常数可以不同。
在某些实施例中，可选择的滤波器/驱动器电路758将数字控制值映射到驱动LED光源的输出电流。这种数字控制值可以具有7或8位。
在某些实施例中，电路740使用前馈技术以便同步强度设置718和与将被显示的当前视频图像相关联的修改后的视频信号716。例如，电路740可以包括一个或多个可选择的延迟电路756(诸如存储器缓冲器)，可选择的延迟电路756延迟修改后的视频信号716和/或强度设置718，从而同步这些信号。在示例实施例中，该延迟至少和与视频图像相关联的时间间隔一样长。
注意，在某些实施例中电路710(图7A)和/或740包括较少的组件或附加的组件。例如，可以使用可选择的控制逻辑760控制电路740中的功能，可选择的控制逻辑760可以使用存储在可选择的存储器762中的信息。在某些实施例中，分析电路746共同确定对视频信号的缩放比例和光源的强度设置，然后将缩放比例和强度设置分别提供给调整电路748和强度计算电路750以便执行。
另外，两个或更多个组件可被组合到单个组件内，和/或可以改变一个或多个组件的位置。在某些实施例中，可以用软件实现电路710(图7A)和/或740中的某些或全部功能。
在某些实施例中，视频图像中可能存在这样的区域，其中来自每个像素的贡献超出了附加预定值。例如，该区域可以包括由具有小于阈值(诸如，线性空间中相对于最大值1的亮度值0.5-0.8)的亮度值的像素所围绕的具有超出该阈值的亮度值的像素。这种区域容易受失真，诸如与缩放亮度值时减小的对比度相关联的失真的影响。为了减小或防止这种失真，可以减小这种区域中的亮度值的缩放比例。例如，该减少可以至少部分地恢复该区域中的对比度。
注意，在某些实施例中，可以识别该区域，而不必计算误差度量或结合误差度量使用附加的度量。例如，如果区域具有带有超出该阈值的亮度值的某个数目的像素(诸如，视频图像中的像素数目的3％、10％或20％)，则可以识别该区域。可替换地，可以按照区域的某个大小识别带有超出该阈值的亮度值的像素的区域。
另外，如果减小了亮度值的缩放比例，可以对给定的视频图像进行空间滤波，以便减少该区域中的像素的亮度值和该给定视频图像的剩余部分中的亮度值之间的空间不连续性。
在示例实施例中，用于缩放亮度值的映射函数(诸如图3中的映射函数310)具有两个斜率(如图3中的斜率316)。一个斜率与暗的和中间灰度像素相关联，并且另一个减小的(例如1/3)斜率用于具有明亮的输入亮度值(在缩放之前)的像素。注意在缩放之后，与减小的斜率相关联的像素的对比度减小了。通过有选择地给视频图像中的一部分，诸如，该区域应用局部对比度增强，可以减少或消除用户察觉到的视觉伪像。例如，可以使用对帧进行的空间处理，以便局部地恢复应用于该区域中的像素的映射函数中的原始斜率。因此，可能存在用于给定视频图像的多于一个的映射函数。另外，可以应用空间滤波，以便确保与一个映射函数相关联的像素和与另一个映射函数相关联的像素之间的中间状态的平滑过渡。
注意，局部对比度增强可以是小尺度的局部对比度增强，诸如边缘锐化(其中对少数像素附近或邻近执行空间处理)，或可以是对小区域的局部对比度增强(该区域是较大尺度上的区域，但是与给定视频图像的大小相比仍然是小的)。例如，可以在包括给定视频图像中的像素计数的小于1％到小于20％之间的区域上执行这种较大尺度的局部对比度增强。
可以用若干方式执行这种局部对比度增强。典型地，在给定像素的亮度值与辐射功率值成比例的线性空间中执行计算。在一种实现中，可以识别与映射函数中的减小的斜率相关联的像素。接着，可以对这些像素应用模糊函数(诸如，高斯模糊函数)。在某些实施例中，在应用这种模糊函数之前，确认这些像素具有(与亮度值的缩放比例相关联的)大于1的可缩放值，或确定这样的中间视频图像，其中这些像素的可缩放值大于或等于1。
然后，可以确定另一个中间视频图像(用于内部处理)。这个中间图像在模糊区域中具有大于1的可缩放值，并且在给定视频图像的剩余部分中具有等于1的可缩放值。
另外，可以用原始视频图像除以所述另一个中间视频图像。在给定视频图像的大部分中，该除法将是被1除(即，相对于原始视频图像没有改变)。因此，原始视频图像中的该区域内的亮度值将减小，并且新版本的视频图像的总亮度范围也将减少(例如与原始视频图像中的0到1相对比的从0到0.8的像素亮度值范围)。注意，如果正确地选择模糊函数，尽管进行了压缩，该区域中的局部对比度几乎不改变。
已经确定了具有减少的亮度值范围的给定视频图像的新版本，可以选择亮度值范围的减少数量。如果目标是将背光的强度设置减小例如1.5倍，给定视频图像的新版本中的亮度值的范围将比1(像素的最大亮度值)小1.5倍。因此，在这个例子中，新版本的给定视频图像中的最亮点的亮度值是1/1.5。通过使用这种技术，可以在给定视频图像的几乎各处保持局部对比度。虽然略微减小了全局对比度，但是对于人眼来说将全局对比度减小1.5倍具有非常小的影响。
注意在某些实施例中，通过缩放整个视频图像减小亮度值的范围，而不进行局部处理。然而，在这种情况下，局部对比度可能在整个视频图像中而不仅仅在该区域内受到影响。
接着，该新版本的视频图像可被用作与已经应用于给定视频图像的映射函数不同的另一个映射函数的输入。该另一个映射函数可以不具有减小的斜率。例如，该另一个映射函数可以将所有像素的亮度值缩放1.5倍。因此，该另一个映射函数可以是具有1.5斜率的线性函数。结果，对于除所述区域中的像素之外的所有像素，输出视频图像可以具有增加的亮度值，这允许将背光的强度设置减小1.5倍。
总之，在这种实现中，几乎所有像素保持其原始视频图像的亮度值。另外，虽然不保持所述区域中的像素的亮度值，但该区域中的局部对比度得以保持。
在这种实现的变型中，使用一种更一般的方法。具体地，不仅针对具有高亮度值的像素而且同等地针对所有像素减小全局对比度。在这个处理中，将保持局部对比度。减小全局对比度(例如，以1.5倍)而不影响局部对比度的很多技术是本领域公知的。
在这种操作之后，得到的视频图像例如可被缩放1.5倍。因此，给定视频图像的像素的平均亮度值将被增加或缩放，这允许减小背光的强度设置。注意，虽然给定视频图像(全部地)具有更高的亮度值，但局部对比度近似不受影响。
在另一个实现中，识别与映射函数中的减小的斜率相关联的像素。接着，可对这些像素应用锐化技术。例如，锐化技术可以包括：所谓的“非锐化滤波器”(其使得边缘更确切)、矩阵核心滤波、去卷积和/或一种非线性锐化技术。在对比度增强之后，可以给这些像素应用映射函数，其中提高的边缘对比度将被减小到与原始视频图像类似的级别。
注意，可以在应用映射函数之前对这些像素应用锐化技术，或更一般地，应用局部对比度增强。这可以提高数字分辨率。然而，在某些实施例中，可以在对这些像素应用映射函数之后，对识别出的像素应用锐化技术。
总之，在这种实现中，尽管背光的强度设置被减小了1.5倍，但保持了给定视频图像中的所有像素的亮度值。虽然未保持所述区域中的像素的亮度值，但保持了该区域内的边缘对比度。
在另一种实现中，取代使用用于给定视频图像的一个或多个固定的映射函数，可以使用具有空间变化的映射函数，其中原则上，每个像素可以具有与自己相关联的映射函数(例如，局部相关映射函数是输入像素的x，y和亮度值的函数)。另外，可以存在与所述区域相关联的像素以及与给定视频图像的剩余部分相关联的像素。这两组像素是不可分离的。具体地，通过局部相关映射函数，它们之间可以存在中间状态的平滑过渡。
注意，局部相关映射函数旨在将与给定像素附近的像素相关联的斜率保持为大约为1。以这种方式，可以不存在局部对比度的减小。除了所述区域中的像素和所述剩余部分中的像素之间的边界或过渡处之外，对于所有其它像素(比如，给定视频图像的像素中的90％)，局部相关映射函数可以与所述(固定)映射函数相同。这种过渡相对于输入像素的亮度值通常是非单调的。然而，相对于x，y，这种过渡是平滑的，即，连续的。
现在描述根据本发明的实施例的与上述技术相关联的处理。图8A给出了一个流程图，示出了可由该系统执行的用于调整视频图像中的像素的亮度的处理840。在操作过程中，该系统接收视频图像(822)，并且计算与该视频图像相关联的亮度度量(824)。接着，系统基于该亮度度量确定照亮被配置为显示该视频图像的显示器的光源的强度设置，并且缩放该视频图像的亮度值(826)。另外，该系统识别视频图像中的这样的区域，其中亮度值缩放导致与减小的对比度相关联的视觉伪像(842)。然后，系统减小该区域中的亮度值的缩放比例，以便至少部分地恢复对比度，从而减少视觉伪像(844)。
图8B给出了一个流程图，示出了可由该系统执行的用于调整视频图像中的像素的亮度的处理850。在操作过程中，该系统基于与视频图像相关联的亮度度量，确定照亮被配置为显示该视频图像的显示器的光源的强度设置，并且缩放该视频图像的亮度值(826)。接着，至少部分地通过减小视频图像中的对亮度值的缩放将导致与减小的对比度相关联的视觉伪像的区域内的亮度值的缩放比例，系统恢复该区域中的对比度(852)。
注意，在840(图8A)和850的处理的某些实施例中，可以存在附加的或更少的操作。另外，可以改变操作顺序和/或更两个或多个操作可被组合到单个操作中。
现在描述根据本发明的实施例的用于实现这些技术的计算机系统。图9给出了示出计算机系统900的实施例的方框图。计算机系统900可以包括：一个或多个处理器910、通信接口912、用户接口914、和将这些组件电耦接在一起的一个或多个信号线922。注意，一个或多个处理单元910可以支持并行处理和/或多线程操作，通信接口912可以具有永久通信连接，并且一个或多个信号线922可以组成通信总线。另外，用户接口914可以包括：显示器916、键盘918和/或指示器920，诸如鼠标。
计算机系统900中的存储器924可以包括易失存储器和/或非易失存储器。更具体地，存储器924可以包括：ROM、RAM、EPROM、EEPROM、FLASH、一个或多个智能卡、一个或多个磁盘存储设备和/或一个或多个光学存储设备。存储器924可以存储包括用于处理各种基本系统服务以便执行与硬件相关的任务的程序(或指令集)的操作系统926。存储器924还可以在通信模块928中存储通信程序(或指令集)。这些通信程序可用于与一个或多个计算机和/或服务器通信，包括相对于计算机系统900位于远方的计算机和/或服务器。
存储器924可以包括多个程序模块(或指令集)，包括：自适应模块930(或指令集)、提取模块936(或指令集)、分析模块944(或指令集)、强度计算模块946(或指令集)、调整模块950(或指令集)、滤波模块958(或指令集)和/或变换模块962(或指令集)。自适应模块930可以监管一个或多个强度设置的确定948。
具体地，提取模块936可以基于一个或多个视频图像932(诸如，视频图像A 934-1和/或视频图像B 934-2)计算一个或多个亮度度量(未示出)，并且分析模块944可以识别一个或多个视频图像932的一个或多个子集。然后，调整模块950可以确定和/或使用一个或多个映射函数966，以便缩放一个或多个视频图像932，从而产生一个或多个修改后的视频图像940(诸如，视频图像A 942-1和/或视频图像B 942-2)。注意，一个或多个映射函数966可以至少部分地基于失真度量954和/或显示器916中的或与显示器916相关联的衰减机构的衰减范围956。
基于修改后的视频图像940(或等同地，基于一个或多个映射函数966)和可选择的亮度设置938，强度计算模块946可以确定一个或多个强度设置948。另外，滤波模块958可以对一个或多个强度设置(多个)948的改变进行滤波。
在某些实施例中，在缩放或确定一个或多个强度设置948之前，变换模块962可使用变换函数952中的一个将一个或多个视频图像932转换到线性亮度域。另外，在已经执行这些计算之后，变换模块962可使用变换函数952中的另一个变换函数将一个或多个修改后的视频图像940转换回初始(非线性的)亮度域或另一个亮度域。在某些实施例中，变换函数952中的给定变换函数包括与显示器916中的漏光相关联的偏移。
存储器924中的各种模块中的指令可以高层程序语言、面向对象的编程语言和/或汇编或机器语言实现。该编程语言可被编译或解释，例如，可配置为或配置为由一个或多个处理单元910执行。从而，所述指令可以包括程序模块中的由计算机系统900中的处理器910执行的高层代码和/或低层代码。
虽然计算机系统900被示出为具有若干离散组件，但图9旨在提供可以出现在计算机系统900内的各种功能部件的功能性描述，而不是此处描述的实施例的一种结构化示意。实际上，如本领域的技术人员将会认识到的，计算机系统900的功能可被分布在大量服务器或计算机上，各组服务器或计算机执行特定的功能子集。在某些实施例中，计算机系统900的某些或所有功能可被实现在一个或多个ASIC中和/或一个或多个数字信号处理器DSP内。
计算机系统900可以包括更少组件或附加组件。另外，两个或更多个组件可被组合到单个组件内，和/或可以改变一个或多个组件的位置。在某些实施例中，如本领域公知的，计算机系统900的功能可被更多地以硬件并且更少地以软件实现，或更少地以硬件并且更多地以软件实现。
现在描述根据本发明的实施例，可用于计算机系统900的数据结构。图10给出了示出数据结构1000的实施例的方框图。该数据结构可以包括用于亮度值的一个或多个柱状图1010的信息。给定柱状图，诸如柱状图1010-1，可以包括计数的多个数量1014和相关联的亮度值1012。
图11给出了示出数据结构1100的实施例的方框图。这种数据结构可以包括变换函数1110。给定的变换函数，诸如变换函数1110-1可以包括多对输入值1112和输出值1114，诸如输入值1112-1和输出值1114-1。这种变换函数可用于将视频图像从初始亮度域变换到线性亮度域，和/或从线性亮度域变换到另一个亮度域。
注意，在数据结构1000(图10)和/或1100的某些实施例中，可以存在更少或附加的组件。另外，两个或更多个组件可被组合到单个组件内，和/或可以改变一个或多个组件的位置。
虽然在大部分前面的实施例中使用亮度作为说明，但在其它实施例中，这些技术可被应用于视频图像的一个或多个附加分量，诸如一个或多个颜色分量。
描述了用于动态调节照亮显示器的光源(诸如LED或荧光灯)所提供的照明强度，和/或用于调节将被显示在显示器上的视频图像(诸如一个或多个视频帧)的技术的实施例。由一个系统实现这些实施例。
例如，可以缩放视频图像中的亮度值，并且可以改变光源的强度设置，以便减少系统中的能耗。具体地，可以基于视频图像的至少一部分，诸如视频图像的图画或图像部分确定强度设置。另外，可以基于视频图像中的亮度值柱状图缩放视频图像中的亮度值。以这种方式，该强度设置和与修改后的视频图像相关联的透射率的乘积近似等于(这可以包括等于)以前的强度设置和与该视频图像相关联的透射率的乘积。
在该技术的某些实施例中，该系统识别视频图像中的这样的区域，其中对亮度值的缩放导致与减小的对比度相关联的视觉伪像(例如，使用分析电路识别出的区域)。然后，系统可以减小该区域中的亮度值的缩放比例，以便至少部分地恢复对比度，从而减少视觉伪像(例如，调整电路可以减小缩放比例)。另外，该系统可以对视频图像中的亮度值进行空间滤波，以便减小所述区域中的像素的亮度值和视频图像的剩余部分中的亮度值之间的空间不连续性。
注意，所述区域可以相应于具有超过预定阈值的亮度值的像素，并且视频图像中围绕该区域的像素的亮度值可能小于该预定阈值。另外，可以基于具有超出预定阈值的亮度值的像素的数目识别该区域。例如，像素的数目可以相应于视频图像中的像素的3％、10％或20％。
另一个实施例提供了可由该系统实现的用于调整视频图像中的像素的亮度的另一种方法。在操作过程中，系统接收视频图像，并且计算与视频图像相关联的亮度度量。接着，系统基于该亮度度量确定照明被配置为显示该视频图像的显示器的光源的强度设置，并且缩放视频图像的亮度值。另外，系统识别视频图像中的对亮度值的缩放导致与减小的对比度相关联的视觉伪像的区域。然后，系统减小该区域中的亮度值的缩放比例，以便至少部分地恢复对比度，从而减少视觉伪像。
另一个实施例提供了可由该系统实现的用于调整视频图像中的像素的亮度的另一种方法。在操作过程中，该系统基于与视频图像相关联的亮度度量确定照明被配置为显示该视频图像的显示器的光源的强度设置，并且缩放该视频图像的亮度值。接着，系统至少部分地通过减小视频图像中的对亮度值的缩放导致与减小的对比度相关联的视觉伪像的区域中亮度值的缩放比例，恢复该区域中的对比度。
另一个实施例提供了实现一个或多个上述实施例的一个或多个集成电路。
另一个实施例提供了一种便携式设备。该设备可以包括显示器、光源和衰减机构。另外，该便携式设备可以包括所述一个或多个集成电路。
另一个实施例提供了用于结合一种系统使用的计算机程序产品。该计算机程序产品可以包括相应于上述方法中的至少某些操作的指令。
另一个实施例提供了一种计算机系统。该计算机系统可以执行相应于上述方法中的至少某些操作的指令。另外，这些指令可以包括程序模块中的由该计算机系统中的处理器执行的高级代码和/或低级代码。
仅仅出于说明和描述的目的给出对本发明的实施例的上述描述。它们不旨在是无遗漏的，或将本发明局限于公开的形式。因此，本领域中的技术人员将明了许多修改和变型。另外，上述公开不旨在限制本发明。本发明的范围由所附的权利要求书限定。

Claims (19)

1.一种包括一个或多个集成电路的系统，其中所述一个或多个集成电路包括：
调整电路，配置为基于与视频图像相关联的亮度度量，确定照亮被配置为显示所述视频图像的显示器的光源的强度设置，并且配置为缩放所述视频图像的亮度值；和
电耦接到所述调整电路的分析电路，所述分析电路被配置为分析所缩放的视频图像中的亮度值并由此识别所述视频图像中的对所述亮度值的缩放将导致与减小的对比度相关联的视觉伪像的区域，其中所述识别包括确定该区域中至少预先指定数目的像素具有超过预定阈值的亮度值；
其中所述调整电路被配置为至少部分地减小所述视频图像的所述区域中的亮度值的缩放比例，以便恢复对比度，从而减少所述视觉伪像。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个集成电路还包括被配置为接收所述视频图像的输入节点。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个集成电路还包括电耦接到所述输入节点和所述调整电路的提取电路，所述提取电路被配置为计算与所述视频图像相关联的亮度度量。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述亮度度量包括所述视频图像中的亮度值的柱状图。
5.如权利要求1所述的系统，其中基于所述视频图像中的逐个像素确定所述亮度值的缩放比例。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个集成电路还包括电耦接到所述调整电路的滤波器，所述滤波器被配置为对所述视频图像中的亮度值进行空间滤波，以便减小所述区域中的像素的亮度值和所述视频图像的剩余部分中的亮度值之间的空间不连续性。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述区域相应于具有超出预定阈值的亮度值的像素；和
其中所述视频图像中围绕所述区域的像素的亮度值小于所述预定阈值。
8.如权利要求7所述的系统，其中基于具有超过所述预定阈值的亮度值的像素的数目，识别所述区域。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述视频图像包括视频帧。
10.如权利要求1所述的系统，其中基于衰减从光源到被配置为显示所述视频图像的显示器的光耦合的机构的动态范围，缩放所述亮度值。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述光源包括发光二极管。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述光源包括荧光灯。
13.如权利要求1所述的系统，其中所述系统包括计算机系统。
14.如权利要求1所述的系统，其中所述系统包括便携式电子设备。
15.一种用于使用一个或多个集成电路调整视频图像中的像素的亮度的方法，包括：
通过所述一个或多个集成电路，基于与所述视频图像相关联的亮度度量，确定照亮被配置为显示所述视频图像的显示器的光源的强度设置，并且缩放所述视频图像的亮度值；
分析所缩放的视频图像中的亮度值并由此识别所述视频图像中的对所述亮度值的缩放将导致与减小的对比度相关联的视觉伪像的区域，其中所述识别包括确定该区域中至少预先指定数目的像素具有超过预定阈值的亮度值；和
通过至少部分地减小所述视频图像中的所述区域中的所述亮度值的缩放比例，恢复所述区域中的对比度。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述方法还包括：
接收所述视频图像；和
计算与所述视频图像相关联的亮度度量。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述方法还包括对所述视频图像中的亮度值进行空间滤波，以便减小所述区域中的像素的亮度值和所述视频图像中的剩余部分中的亮度值之间的空间不连续性。
18.如权利要求15所述的方法，其中基于所述视频图像中的逐个像素确定亮度值的缩放比例。
19.如权利要求15所述的方法，其中所述区域相应于具有超出预定阈值的亮度值的像素；和
其中所述视频图像中围绕所述区域的像素的亮度值小于所述预定阈值。
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