CN102347015A - 图像亮度补偿方法及装置、液晶电视机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种图像亮度补偿方法及装置、液晶电视机。所述图像亮度补偿方法，包括如下步骤：读取待补偿图像中所有像素的灰阶；将读取到的灰阶由高到低进行排序；计算排序在前K％的所有灰阶的平均值；将所述平均值除以显示设备所能提供的最大灰阶，得出补偿系数；以及，图像中所有像素的灰阶均除以所述补偿系数，合成新的图像。

Description

图像亮度补偿方法及装置、液晶电视机

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像亮度补偿方法及装置、液晶电视机。

背景技术

液晶显示器LCD以其体积小、耗电量低，且画面无闪烁等优点，已成为目前市场上的主流。然而，液晶显示器在显示效果上仍然存在着诸多问题，如：画面精细程度不理想、视角不广以及彩色显示不理想等等。为了改善画质，增强图像的对比度，目前较为普遍的解决方法是采用局部区域光源控制技术(Local Dimming Technology)，处理过程完成后必然会损失原有图像的亮度，同时也会造成一些细节的丢失，对画面的效果有很大的影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种能够有效恢复图像原有亮度的图像亮度补偿方法、图像亮度补偿装置及液晶电视机。

为达到上述目的，本发明所述的图像亮度补偿方法，包括如下步骤：

读取待补偿图像中所有像素的灰阶；

将读取到的灰阶由高到低进行排序；

计算排序在前K％的所有灰阶的平均值；

将所述平均值除以显示设备所能提供的最大灰阶，得出补偿系数；以及，

图像中所有像素的灰阶均除以所述补偿系数，合成新的图像。

为达到上述目的，本发明所述的图像亮度补偿装置，包括：

图像灰阶读取模块，读取待补偿图像中所有像素的灰阶，并将读取到的灰阶存储至存储模块中；

存储模块，存储各像素对应的灰阶；

灰阶排序模块，读取存储模块中的灰阶并由高到低进行排序，将排序后的序列存储至所述存储模块中；

图像补偿引擎，计算排序在前K％的所有灰阶的平均值；将得到的平均值除以显示设备所能提供的最大灰阶，得出补偿系数；将待补偿图像中所有像素的灰阶均除以该补偿系数，合成新的图像。

为达到上述目的，本发明所述的液晶电视机，包括：上述的图像亮度补偿装置。

本发明的有益效果是：

本发明利用原有图像的信息对图像的亮度进行补偿，其亮度补偿效果明显，方法实现简单，具有自适应性，易于推广，特别是在黑暗场景中采用本发明效果尤为突出。

本发明所述液晶电视机通过设置一图像亮度补偿装置，当液晶电视机显示黑暗场景时，图像亮度补偿装置会对该黑暗场景的图像进行亮度补偿，使观看者在收看暗场的电视节目时，有较好的收看效果。

附图说明

图1是本发明所述图像补偿方法的流程图；

图2是未经图像亮度补偿的人物图像实例；

图3是图2所示人物图像经图像亮度补偿后的示图；

图4是图2所示人物图像的灰阶数据图；

图5是图3所示人物图像的灰阶数据图；

图6是本发明所述图像亮度补偿装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

如图1所示，本发明所述图像亮度补偿方法，包括如下步骤：

读取待补偿图像中所有像素的灰阶；

将读取到的灰阶由高到低进行排序；

计算排序在前K％的所有灰阶的平均值；

将所述平均值除以显示设备所能提供的最大灰阶，得出补偿系数；以及，

图像中所有像素的灰阶均除以所述补偿系数，合成新的图像。

其中，所述的K％的选取可依据实践经验来确定。而本发明人在实现本方法时，经大量的实验得出，K％优选为5％～10％之间。

上述计算补偿系数的步骤可通过下列公式表示：

$r=\underset{i\∈\mathrm{\φ}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Yi}/(h*N)$

r-补偿系数；

φ-为排序在前K％的所有灰阶所对应的像素的像素集；

Yi-为排序在前K％的各灰阶；

h-显示设备所能提供的最大灰阶，若为6bit显示设备则最大灰阶应为2⁶-1＝63，若为8bit显示设备则最大灰阶应为2⁸-1＝255等等，例如还包括16bit显示设备或32bit显示设备等；

N-为整幅待补偿图像灰阶在前K％的像素的个数。

作为本发明进一步地实施例，上述图像亮度补偿方法，进一步实现过程如下：

读取待补偿图像中所有像素的R、G和B分量的灰阶；

分别将读取到的R、G和B分量的灰阶由高到低进行排序；

分别计算R、G和B分量排序中前K％的所有灰阶的平均值；

将R、G和B分量的平均值分别除以显示设备所能提供的最大灰阶，得出各对应分量的补偿系数；

图像中所有像素的R、G和B分量的灰阶均除以各对应分量的补偿系数，合成新的图像。

在实际的应用中，大多数的图像都是彩色图像。一般彩色图像都是由RGB颜色分量组成。假设以8bit显示屏为例，各像素的R、G、B分量的最大值均为255。

首先，读取待补偿图像中所有像素的R、G和B分量的灰阶。

然后，将图像中所有像素的R分量的灰阶由高到低排列；将图像中所有像素的G分量的灰阶由高到低排列；将图像中所有像素的B分量的灰阶由高到低排列。

随后，取出R分量排列序列中前10％的像素灰度值作为“参考白”；取出G分量排列序列中前10％的像素灰度值作为“参考白”；取出B分量排列序列中前10％的像素灰度值作为“参考白”。

之后，依据下述公式分别计算出R分量、G分量和B分量的补偿系数r_R，r_G和r_B：

$r_R=\underset{i\∈\mathrm{\φ}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Ri}/(255*N)$

$r_G=\underset{i\∈\mathrm{\φ}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Gi}/(255*N)$

$r_B=\underset{i\∈\mathrm{\φ}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Bi}/(255*N)$

其中，Ri、Gi、Bi分别为R、G、B分量对应的前K％的灰阶。

最后，待补偿图像中的每个像素的R、G和B的灰阶都分别除以对应的补偿系数，即r_R，r_G和r_B；重新组合成新的图像。

如图2所示的一幅245*200像素的人物图像。背景颜色相对模糊，图像中的人物细节也不是特别的清晰，局部人脸对比度不是很明显。图4是这幅图像的直方图，可以看出大多数像素都是集中在灰阶25左右，整体背景较暗。采用本发明所述图像亮度补偿方法后，如图3所示，图像的整体亮度提高，色彩饱满，人脸部分的细节增加。补偿后的直方图如图5所示，可以看出低灰阶部分相比图4不是那么集中。

采用本发明所述方法对图像的亮度进行补偿，其亮度补偿效果明显，方法实现简单，具有自适应性，易于推广，特别是在黑暗场景中采用本发明效果尤为突出。

如图6所示，本发明所述的图像亮度补偿装置，包括：

图像灰阶读取模块，读取待补偿图像中所有像素的灰阶，并将读取到的灰阶存储至存储模块中；

存储模块，存储各像素对应的灰阶；

灰阶排序模块，读取存储模块中的灰阶并由高到低进行排序，将排序后的序列存储至所述存储模块中；

图像补偿引擎，计算排序在前K％的所有灰阶的平均值；将得到的平均值除以显示设备所能提供的最大灰阶，得出补偿系数；将待补偿图像中所有像素的灰阶均除以该补偿系数，合成新的图像。

其中，所述的K％的选取可依据实践经验来确定。而本发明人在实现本方法时，经大量的实验得出，K％优选为5％～10％之间。

所述液晶电视机，包括：上述的图像亮度补偿装置。这样当液晶电视机显示黑暗场景时，图像亮度补偿装置会对该黑暗场景的图像进行亮度补偿，使观看者在收看暗场的电视节目时，也有较好的收看效果。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种图像亮度补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

读取待补偿图像中所有像素的灰阶；

将读取到的灰阶由高到低进行排序；

计算排序在前K％的所有灰阶的平均值；

将所述平均值除以显示设备所能提供的最大灰阶，得出补偿系数；以及，

图像中所有像素的灰阶均除以所述补偿系数，合成新的图像。

2.根据权利要求1所述的图像亮度补偿方法，其特征在于，所述补偿系数的计算过程，具体表现为如下公式：

$r=\underset{i\∈\mathrm{\φ}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Yi}/(h*N)$

其中，r-补偿系数；

φ-为排序在前K％的所有灰阶所对应的像素的像素集；

Yi-为排序在前K％的各灰阶；

h-显示设备所能提供的最大灰阶；

N-为整幅待补偿图像灰阶在前K％的像素的个数。

3.根据权利要求1所述的图像亮度补偿方法，其特征在于，进一步实现过程如下：

读取待补偿图像中所有像素的R、G和B分量的灰阶；

分别将读取到的R、G和B分量的灰阶由高到低进行排序；

分别计算R、G和B分量排序中前K％的所有灰阶的平均值；

将R、G和B分量的平均值分别除以显示设备所能提供的最大灰阶，得出各对应分量的补偿系数；

图像中所有像素的R、G和B分量的灰阶均除以各对应分量的补偿系数，合成新的图像。

4.根据权利要求3所述的图像亮度补偿方法，其特征在于，R、G和B分量的补偿系数的计算过程，具体表现为如下各公式：

$r_R=\underset{i\∈\mathrm{\φ}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Ri}/(h*N)$

$r_G=\underset{i\∈\mathrm{\φ}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Gi}/(h*N)$

$r_B=\underset{i\∈\mathrm{\φ}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Bi}/(h*N)$

其中，r_B、r_G和r_B-分别为R、G和B分量的补偿系数；

φ-为排序在前K％的所有灰阶所对应的像素的像素集；

Ri、Gi和Bi-分别R、G和B分量排序中前K％的所有灰阶；

h-显示设备所能提供的最大灰阶；

N-为整幅待补偿图像灰阶在前K％的像素的个数。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的图像亮度补偿方法，其特征在于，所述K％为5％～10％。

6.根据权利要求1所述的图像亮度补偿方法，其特征在于，所述的显示设备为6bit显示设备、8bit显示设备、16bit显示设备或32bit显示设备。

7.一种图像亮度补偿装置，其特征在于，包括：

图像灰阶读取模块，读取待补偿图像中所有像素的灰阶，并将读取到的灰阶存储至存储模块中；

存储模块，存储各像素对应的灰阶；

灰阶排序模块，读取存储模块中的灰阶并由高到低进行排序，将排序后的序列存储至所述存储模块中；

图像补偿引擎，计算排序在前K％的所有灰阶的平均值；将得到的平均值除以显示设备所能提供的最大灰阶，得出补偿系数；将待补偿图像中所有像素的灰阶均除以该补偿系数，合成新的图像。

8.根据权利要求6所述图像亮度补偿装置，其特征在于，所述K％为5％～10％。

9.一种液晶电视机，其特征在于，包括：如权利要求7或8中任意一所述的图像亮度补偿装置。

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