CN101807384A - 影像信号处理系统与影像处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明有关于一种适用于液晶显示器的影像处理方法。于一实施例中，影像处理方法包含下列步骤：处理一影像，其具有多个影像像素被表示在红(R)、绿(G)、蓝(B)色彩的色域中的n位的多个灰阶值，以便于在这些影像像素的所有红、绿、蓝色彩的这些灰阶值之中获得一最大灰阶值MAX(R，G，B)，其中GLIN(i)＝0，1，...or N，i＝R、G或B，N＝(2n-1)，且n为大于零的整数；根据最大灰阶值MAX(R，G，B)来决定一色移补偿系数ζM；以及，将该影像转换成一具有多个灰阶值GLOUT(i)的输出影像，其中GLOUT(i)满足关系式：GLOUT(i)＝ζM×GLIN(i)≤N。

Description

影像信号处理系统与影像处理方法
技术领域
本发明涉及影像处理，且特别是有关于一种适用于液晶显示器的影像处理方法以消除色移与一种影像信号处理系统以执行此影像处理方法。
背景技术
液晶显示器是一种被动显示器，通常需要背光源以提供光线使影像显示于显示器上。液晶显示器的对比度是取决于液晶显示器的透射比。通常显示影像的过程中，先获得输入影像的细节，据以调整背光源的亮度，使得两邻接的灰阶值的差异增强，藉以增强影像对比，显示质量因而得以提升。
为了增加输入影像的对比，传统上，将影像的所有色彩的输入灰阶值GLIN(i)乘上调光比以获得影像的输出灰阶值GLOUT(i)，输出灰阶值GLOUT(i)大于输入灰阶值GLIN(i)。举例来说，如图5a所示，调光比为1.78。若对于红(Rin)、绿(Gin)、蓝(Bin)的输入灰阶值GLIN(i)510分别为60、100、30，则对于红(Rout)、绿(Gout)、蓝(Bout)的输出灰阶值GLOUT(i)520分别为106、178、53。借此，影像的对比增强。
然而，在高灰阶值会发生问题，如图5b所示，若对于红(Rin)、绿(Gin)、蓝(Bin)的输入灰阶值GLIN(i)510分别为240、100、30，则对于红(Rout)、绿(Gout)、蓝(Bout)的输出灰阶值GLOUT(i)520分别为427、178、53。由于在8位的最高灰阶值为255，所以红色已经溢位。一般而言，在经由上述转换以后，任一灰阶值大于GL0将会溢位。如此，在影像或色彩背调整至全亮度以后，于影像或色彩中原本可区别的不同等级的亮度将无法被区分或有色误差，造成饱和灰阶的溢位现象。
因此，迄今为止，熟悉此技艺者无不穷其努力找寻找解决之道，以改善上述的问题症结。
发明内容
本发明内容之一态样是关于一种适用于液晶显示器的影像处理方法。于一实施例中，影像处理方法包含下列步骤：输入一影像以被液晶显示器所显示，其中输入的影像包含多个影像像素，每一影像像素被表示于一特性为红(R)、绿(G)、蓝(B)色彩的第一色域，每一色彩被表示于一n位的灰阶值GLIN(i)，其中GLIN(i)＝0，1，...or N，i＝R、G或B，N＝(2n-1)，且n为大于零的整数；于这些影像像素的所有红、绿、蓝色彩的灰阶值之中，判定一最大灰阶值MAX(R，G，B)；从一查找表中选择一对应于最大灰阶值MAX(R，G，B)的色移补偿系数ζM，其中ζM×MAX(R，G，B)≤N；将该输入的影像的该灰阶值GLIN(i)转换成一输出影像的灰阶值GLOUT(i)，其中GLOUT(i)满足下列关系式：
GLOUT(i)＝ζM×GLIN(i)≤N，
借此该输出影像中没有色移发生。
于一实施例中，查找表包含多个灰阶值与多个色移补偿系数，其中的每一色移补偿系数关联于一对应的灰阶值，藉以使色移补偿系数乘以对应的灰阶值小于或等于N。
另外，上述的影像处理方法还包含一步骤：修正该色移补偿系数以获得一清晰度增强系数SPEC，SPEC满足下列关系式：
SPEC＝ζM×SP_ratio，
其中SP_ratio为对于该影像的清晰度比率。
再者，上述的影像处理方法还包含一步骤：将该影像自第一色域转换成第二色域，第二色域有别于第一色域。所谓的第二色域可为YcbCr域、CMYK域、YUV域或CIE XYZ域。
再者，上述的影像处理方法还包含一步骤：把清晰度增强系数SPEC用于在第二色域中的该转换的影像以获得在第二色域中的发出可用影像数据；并且，将该发出可用影像数据于第二色域中转换至第一色域以获得该影像的一组输出RGB数据。
本发明内容的另一态样是关于一种适用于液晶显示器的影像处理方法。于一实施例中，影像处理方法包含下列步骤：处理一影像，其具有多个影像像素被表示在红(R)、绿(G)、蓝(B)色彩的色域中的n位的多个灰阶值GLIN(i)，以便于在这些影像像素的所有红、绿、蓝色彩的这些灰阶值之中获得一最大灰阶值MAX(R，G，B)，其中GLIN(i)＝0，1，...or N，i＝R、G或B，N＝(2n-1)，且n为大于零的整数；根据最大灰阶值MAX(R，G，B)来决定一色移补偿系数ζM，借此ζM×MAX(R，G，B)≤N；以及，将该影像转换成一具有多个灰阶值GLOUT(i)的输出影像，其中GLOUT(i)满足下列关系式：
GLOUT(i)＝ζM×GLIN(i)≤N。
于一实施例中，上述的影像处理方法还包含一步骤：产生一查找表，其包含多个灰阶值与多个色移补偿系数，其中的每一色移补偿系数关联于一对应的灰阶值，藉以使该色移补偿系数乘以该对应的灰阶值小于或等于N。
于一实施例中，上述的决定该色移补偿系数ζM的步骤包含：查询该查找表以决定该色移补偿系数ζM。
本发明内容的又一态样是关于一种适用于液晶显示器的影像信号处理系统。于一实施例中，影像信号处理系统包含一数据过滤模块与一色移解法模块。数据过滤模块用以接收一影像，该影像具有多个影像像素被表示在红(R)、绿(G)、蓝(B)色彩的色域中的n位的多个灰阶值GLIN(i)，该数据过滤模块进而用以在这些影像像素的所有红、绿、蓝色彩的这些灰阶值之中判定一最大灰阶值MAX(R，G，B)，其中GLIN(i)＝0，1，...or N，i＝R、G或B，N＝(2n-1)，且n为大于零的整数。色移解法模块，耦接该数据过滤模块，用以产生一查找表，该查找表包含多个灰阶值与多个色移补偿系数，其中的每一色移补偿系数关联于一对应的灰阶值，藉以使该色移补偿系数乘以该对应的灰阶值小于或等于N。
在操作上，当该影像的该最大灰阶值MAX(R，G，B)被获得时，根据该最大灰阶值MAX(R，G，B)从该查找表中决定一色移补偿系数ζM，以用于该影像的该灰阶值GLIN(i)来获得输出的多个灰阶值GLOUT(i)，其中GLOUT(i)满足下列关系式：
GLOUT(i)＝ζM×GLIN(i)≤N，
借此该输出影像中没有色移发生。
于一实施例中，上述的影像信号处理系统还包含一清晰度增强模块。清晰度增强模块，耦接色移解法模块，用以修正这些色移补偿系数并相应地获得多个清晰度增强系数，其中每一该清晰度增强系数由一对应的色移补偿系数乘以一清晰度比率而得。
再者，上述的影像信号处理系统还包含一第一色域转换模块。第一色域转换模块，耦接数据过滤模块，用以将该影像自第一色域转换成第二色域，第二色域有别于第一色域，其中第二色域为YcbCr域、CMYK域、YUV域或CIEXYZ域。
再者，上述的影像信号处理系统还包含一亮度修正模块。亮度修正模块用以把清晰度增强系数用于在第二色域中的该转换的影像以获得在第二色域中的发出可用影像数据。
再者，上述的影像信号处理系统还包含一第二色域转换模块。第二色域转换模块，耦接第一色域转换模块与亮度修正模块，用以将该发出可用影像数据于第二色域中转换至第一色域以获得该影像的一组输出RGB数据。
以下将以实施例对上述的说明以及接下来的实施方式做详细的描述，并对本发明内容的技术方案提供更进一步的解释。
附图说明
图1是依照本发明内容一实施例的一种影像信号处理系统的方块图；
图2是依照本发明内容另一实施例的一种影像信号处理系统的方块图；
图3是依照本发明内容一实施例所绘示的一影像的输入、输出灰阶之间的转换关系；
图4a、图4b是依照本发明内容一实施例所绘示的一影像的色移刺激：图4a与图4b是关于不同的灰阶；以及
图5a、图5b绘示一影像的输入、输出灰阶之间的现有转换关系：图5a关于低灰阶，图5b关于高灰阶。
其中，附图标记：
100：影像信号处理系统
110：数据过滤模块
120：色移解法模块
130：清晰度增强模块
140：第一色域转换模块
150：亮度修正模块
160：第二色域转换模块
200：影像信号处理系统
210：数据过滤模块
220：色移解法模型
230：清晰度增强模块
240：RGB至YcbCr色域转换模块
250：亮度修正模块
260：YcbCr至RGB色域转换模块
320、330：输入、输出灰阶之间的转换关系
410、420、450、460：曲线
510：输入灰阶值
520：输出灰阶值
具体实施方式
为了使本发明的叙述更加详尽与完备，以让熟悉此技艺者将能清楚明白其中的差异与变化，可参照以下所述的实施例。在下列段落中，对于本发明的各种实施方式予以详细叙述。所附的图式中，相同的号码代表相同或相似的组件。另外，于实施方式与申请专利范围中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则『一』与『该』可泛指单一个或多个。并且，于实施方式与申请专利范围中，除非本文中有所特别限定，否则所提及的『在...中』也包含『在...里』与『在...上』的涵意。
于本文中通篇所使用的词汇一般代表其通常的意涵，至于一些特殊词汇会在下文中具体定义。于说明书中所举的例子、实施例仅为例示，并非用以限制本发明，熟习此项技艺者当视当时需要，弹性地选择适合的方案。
于说明书中『灰阶』与『灰度』为同义词，其涉及对于影像的灰色的浓淡程度，或是人类对影像明暗的感受。若影像的亮度形式上被表示成n位的灰色的浓淡程度，n为大于零的整数，灰阶值可以从0到(2n-1)，此一范围代表了灰色的明暗变化。于液晶显示器中，穿过液晶的光量可被调整以代表灰阶值。
于本文中所使用的『包含』、『包括』、『具有』及相似词汇，皆认定为开放式连接词。例如，『包含』表示组件、成分或步骤的组合中不排除请求项未记载的组件、成分或步骤。
下列将对于本发明的实施方式及所对应的图1-4，予以详细详述。根据本发明的目的，以更具体且广泛地来说，本发明的一态样为关于一种适用于液晶显示器的影像处理方法以消除色移与一种影像信号处理系统以执行此影像处理方法。
参照图1，影像信号处理系统具有数据过滤模块110、色移解法模块120、清晰度增强模块130、第一色域转换模块140、亮度修正模块150与第二色域转换模块160。
色移解法模块120耦接数据过滤模块110，清晰度增强模块130耦接色移解法模块120，第一色域转换模块140耦接数据过滤模块110，亮度修正模块150耦接清晰度增强模块130与第一色域转换模块140，第二色域转换模块160耦接亮度修正模块150。
数据过滤模块110用以接收一影像，该影像具有多个影像像素被表示在红(R)、绿(G)、蓝(B)色彩的色域中的n位的多个灰阶值GLIN(i)，数据过滤模块110进而用以在这些影像像素的所有红、绿、蓝色彩的这些灰阶值之中判定一最大灰阶值MAX(R，G，B)，其中GLIN(i)＝0，1，...or N，i＝R、G或B，N＝(2n-1)，且n为大于零的整数。
色移解法模块120用以产生一查找表，该查找表包含多个灰阶值与多个色移补偿系数，其中的每一色移补偿系数关联于一对应的灰阶值，藉以使该色移补偿系数乘以该对应的灰阶值小于或等于N。
于一实施例中，上述的色移补偿系数可由下列算式求得：
色移补偿系数(ζM)＝GLT(Pixel_Data)/Pixel_Data
GLT(X)为转换方程式GLOUT(i)＝ζM×GLIN(i)≤N，且Pixel_Data为GLIN(i)。
查找表被用来将一输入灰度等级转换成一所欲的输出灰度等级。对液晶显示器提供查找表是为了每一红(R)、绿(G)、蓝(B)色彩而准备。在操作上，当该影像的该最大灰阶值MAX(R，G，B)被获得时，根据该最大灰阶值MAX(R，G，B)从该查找表中决定一色移补偿系数ζM，以用于该影像的该灰阶值GLIN(i)来获得输出的多个灰阶值GLOUT(i)，其中GLOUT(i)满足下列关系式：
GLOUT(i)＝ζM×GLIN(i)≤N，
借此该输出影像中没有色移发生。
清晰度增强模块130用以修正这些色移补偿系数并相应地获得多个清晰度增强系数，其中每一该清晰度增强系数由一对应的色移补偿系数乘以一清晰度比率而得。
第一色域转换模块140用以将该影像自第一色域转换成第二色域，第二色域有别于第一色域，其中第二色域为YcbCr域、CMYK域、YUV域、CIE XYZ域或其它色域。
亮度修正模块150用于在第二色域中的该转换的影像以获得在第二色域中的发出可用影像数据。
第二色域转换模块160用以将该发出可用影像数据于第二色域中转换至第一色域以获得该影像的一组输出RGB数据。
图2是依照本发明内容另一实施例的一种影像信号处理系统200的方块图。影像信号处理系统200近似于影像信号处理系统100。数据过滤模块210用以从输入影像数据In_R、In_G、In_B中计算在多个影像像素的所有红、绿、蓝色彩的灰阶值之中的一最大灰阶值MAX(R，G，B)。接着，通过在色移解法模型220中查询该查找表，使色移解法模型220获得对应于该影像的最大灰阶值MAX(R，G，B)的色移补偿系数ζM。该影像的输出灰阶值可由输入灰阶值乘以色移补偿系数ζM而得。如此，在上述灰阶转换过程中没有色移发生。
再者，清晰度增强模块230用以修正这些色移补偿系数以增强并保持影像的细节，以获得清晰度系数，清晰度系数由色移补偿系数乘以清晰度比率(sharpness ratio)而得。
再者，RGB至YCbCr色域转换模块240用以转换输入影像数据，其中In_R、In_G、In_B被转换成Y、Cb、Cr。Y代表亮度成分，Cb代表蓝色差异色度成分，Cr代表红色差异色度成分。
通过清晰度系数来调制上述经过转换的亮度成分Y；于亮度修正模块250可获得新的亮度成分Y_new，进而提升影像的质量。
接者，YcbCr至RGB色域转换模块260用以将YCbCr域的影像Y_new、Cb、Cr转换成红、绿、蓝色域的输出影像Out_R、Out_G、Out_B，以消除色移。
图3是依照本发明内容一实施例所绘示的一影像的输入灰阶GLIN与输出灰阶GLOUT之间的转换关系330。输出灰阶GLOUT可由输入灰阶GLIN乘以色移补偿系数ζM而得。相较之下，依照现有方法所绘示的一影像的输入灰阶GLIN与输出灰阶GLOUT之间的转换关系320亦呈现于图3中。依照本发明的技术方案，没有色移(灰阶溢位)发生。反观现有方法，在经由转换后，任一输入灰阶值大于GL0将会溢位。
图4a、图4b绘示了影像的色移刺激：图4a对于红(R)、绿(G)、蓝(B)的灰阶值分别为224、160、96，图4b对于红(R)、绿(G)、蓝(B)的灰阶值分别为255、224、160。依照本发明的技术方案，可以得到曲线410、450，两者色彩差异误差Δu’v’小于0.0125，这代表没有色移发生。然而，依照现有转换方法，可以得到曲线420、460，有色移发生。
本发明内容的一态样是关于一种适用于液晶显示器的影像处理方法。于一实施例中，影像处理方法包含下列步骤。首先，输入或提供一影像以被液晶显示器所显示，其中输入的影像包含多个影像像素，每一影像像素被表示于一特性为红(R)、绿(G)、蓝(B)色彩的第一色域，每一色彩被表示于一n位的灰阶值GLIN(i)，其中GLIN(i)＝0，1，...or N，i＝R、G或B，N＝(2n-1)，且n为大于零的整数；于这些影像像素的所有红、绿、蓝色彩的灰阶值之中，判定一最大灰阶值MAX(R，G，B)。
接着，从一查找表中选择一对应于最大灰阶值MAX(R，G，B)的色移补偿系数ζM，其中ζM×MAX(R，G，B)≤N。查找表包含多个灰阶值与多个色移补偿系数，其中的每一色移补偿系数关联于一对应的灰阶值，藉以使色移补偿系数乘以对应的灰阶值小于或等于N。
将该输入的影像的该灰阶值GLIN(i)转换成一输出影像的灰阶值GLOUT(i)，其中GLOUT(i)满足下列关系式：
GLOUT(i)＝ζM×GLIN(i)≤N，
借此该输出影像中没有色移发生。
再者，上述的影像处理方法还包含一步骤：修正该色移补偿系数以获得一清晰度增强系数SPEC，SPEC满足下列关系式：
SPEC＝ζM×SP_ratio，
其中SP_ratio为对于该影像的清晰度比率。
再者，上述的影像处理方法还包含一步骤：将该影像自第一色域转换成第二色域，第二色域有别于第一色域。
再者，上述的影像处理方法还包含一步骤：把清晰度增强系数SPEC用于在第二色域中的该转换的影像以获得在第二色域中的发出可用影像数据；并且，将该发出可用影像数据于第二色域中转换至第一色域以获得该影像的一组输出RGB数据。
综上所述，本发明内容记载一种适用于液晶显示器的影像处理方法以消除色移与一种影像信号处理系统以执行此影像处理方法。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (18)

1.一种影像处理方法，适用于一液晶显示器，其特征在于，该影像处理方法包含：
(a)输入一影像以被该液晶显示器所显示，其中该输入的影像包含多个影像像素，每一该影像像素被表示于一特性为红(R)、绿(G)、蓝(B)色彩的第一色域，每一该色彩被表示于一n位的灰阶值GLIN(i)，其中GLIN(i)＝0，1，...or N，i＝R、G或B，N＝(2n-1)，且n为大于零的整数；
(b)于这些影像像素的所有红、绿、蓝色彩的这些灰阶值之中，判定一最大灰阶值MAX(R，G，B)；
(c)从一查找表中选择一对应于该最大灰阶值MAX(R，G，B)的色移补偿系数ζM，其中ζM×MAX(R，G，B)≤N；以及
(d)将该输入的影像的该灰阶值GLIN(i)转换成一输出影像的灰阶值GLOUT(i)，其中GLOUT(i)满足下列关系式：
GLOUT(i)＝ζM×GLIN(i)≤N，
借此该输出影像中没有色移发生。
2.根据权利要求1所述的影像处理方法，其特征在于，该查找表包含多个灰阶值与多个色移补偿系数，其中的每一色移补偿系数关联于一对应的灰阶值，藉以使该色移补偿系数乘以该对应的灰阶值小于或等于N。
3.根据权利要求1所述的影像处理方法，其特征在于，还包含：
修正该色移补偿系数以获得一清晰度增强系数SPEC，SPEC满足下列关系式：
SPEC＝ζM×SP_ratio，
其中SP_ratio为对于该影像的清晰度比率。
4.根据权利要求3所述的影像处理方法，其特征在于，还包含：
将该影像自该第一色域转换成一第二色域，该第二色域有别于该第一色域。
5.根据权利要求4所述的影像处理方法，其特征在于，该第二色域为YcbCr域、CMYK域、YUV域或CIE XYZ域。
6.根据权利要求4所述的影像处理方法，其特征在于，还包含：
把该清晰度增强系数SPEC用于在该第二色域中的该转换的影像以获得在该第二色域中的发出可用影像数据。
7.根据权利要求6所述的影像处理方法，其特征在于，还包含：
将该发出可用影像数据于该第二色域中转换至该第一色域以获得该影像的一组输出RGB数据。
8.一种影像处理方法，适用于一液晶显示器，其特征在于，该影像处理方法包含：
(a)处理一影像，其具有多个影像像素被表示在红(R)、绿(G)、蓝(B)色彩的色域中的n位的多个灰阶值GLIN(i)，以便于在这些影像像素的所有红、绿、蓝色彩的这些灰阶值之中获得一最大灰阶值MAX(R，G，B)，其中GLIN(i)＝0，1，...or N，i＝R、G或B，N＝(2n-1)，且n为大于零的整数；
(b)根据该最大灰阶值MAX(R，G，B)来决定一色移补偿系数ζM，借此ζM×MAX(R，G，B)≤N；以及
(c)将该影像转换成一具有多个灰阶值GLOUT(i)的输出影像，其中GLOUT(i)满足下列关系式：
GLOUT(i)＝ζM×GLIN(i)≤N。
9.根据权利要求8所述的影像处理方法，其特征在于，还包含：
产生一查找表，其包含多个灰阶值与多个色移补偿系数，其中的每一色移补偿系数关联于一对应的灰阶值，藉以使该色移补偿系数乘以该对应的灰阶值小于或等于N。
10.根据权利要求8所述的影像处理方法，其特征在于，决定该色移补偿系数ζM的步骤包含：
查询该查找表以决定该色移补偿系数ζM。
11.一种影像信号处理系统，适用于一液晶显示器，其特征在于，该影像信号处理系统包含：
一数据过滤模块，用以接收一影像，该影像具有多个影像像素被表示在红(R)、绿(G)、蓝(B)色彩的色域中的n位的多个灰阶值GLIN(i)，该数据过滤模块进而用以在这些影像像素的所有红、绿、蓝色彩的这些灰阶值之中判定一最大灰阶值MAX(R，G，B)，其中GLIN(i)＝0，1，...or N，i＝R、G或B，N＝(2n-1)，且n为大于零的整数；以及
一色移解法模块，耦接该数据过滤模块，用以产生一查找表，该查找表包含多个灰阶值与多个色移补偿系数，其中的每一色移补偿系数关联于一对应的灰阶值，藉以使该色移补偿系数乘以该对应的灰阶值小于或等于N。
12.根据权利要求11所述的影像信号处理系统，其特征在于，在操作上，当该影像的该最大灰阶值MAX(R，G，B)被获得时，根据该最大灰阶值MAX(R，G，B)从该查找表中决定一色移补偿系数ζM，以用于该影像的该灰阶值GLIN(i)来获得输出的多个灰阶值GLOUT(i)，其中GLOUT(i)满足下列关系式：
GLOUT(i)＝ζM×GLIN(i)≤N，
借此该输出影像中没有色移发生。
13.根据权利要求11所述的影像信号处理系统，其特征在于，还包含：
一清晰度增强模块，耦接该色移解法模块，用以修正这些色移补偿系数并相应地获得多个清晰度增强系数。
14.根据权利要求13所述的影像信号处理系统，其特征在于，每一该清晰度增强系数由一对应的色移补偿系数乘以一清晰度比率而得。
15.根据权利要求13所述的影像信号处理系统，其特征在于，还包含：
一第一色域转换模块，耦接该数据过滤模块，用以将该影像自该第一色域转换成一第二色域，该第二色域有别于该第一色域。
16.根据权利要求15所述的影像信号处理系统，其特征在于，该第二色域为YcbCr域、CMYK域、YUV域或CIE XYZ域。
17.根据权利要求15所述的影像信号处理系统，其特征在于，还包含：
一亮度修正模块，用以把该清晰度增强系数用于在该第二色域中的该转换的影像以获得在该第二色域中的发出可用影像数据。
18.根据权利要求17所述的影像信号处理系统，其特征在于，还包含：
一第二色域转换模块，耦接该第一色域转换模块与该亮度修正模块，用以将该发出可用影像数据于该第二色域中转换至该第一色域以获得该影像的一组输出RGB数据。
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