CN102800301A - 显示装置及其图像补偿方法 - Google Patents
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Abstract
一种显示装置及其图像补偿方法。该显示装置，包括环境光检测器、显示图像内容分析器以及图像补偿处理器。环境光检测器检测环境光亮度，并依据环境光亮度来产生环境光亮度等级。显示图像内容分析器接收显示图像数据，分析并依据显示图像数据的亮度来产生显示图像数据亮度等级。图像补偿处理器依据环境光亮度等级以及显示图像数据亮度等级来产生图像亮度增强值、图像色彩补偿值以及图像边缘增强度。图像补偿处理器并依据图像亮度增强值、图像色彩补偿值以及图像边缘增强度对显示图像数据进行图像处理，以产生补偿后图像数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示装置的图像补偿方法，且特别涉及一种显示装置随环境亮度的改变所进行的图像补偿方法。
背景技术
在已知的技术中，常见有显示装置依据环境光的亮度，来对应调整显示图像的亮度的作法。这种已知的作法，在高解析度的显示装置中，为了提升显示图像的亮度，意味着必须通过提高显示装置的背光模块的亮度，或是将显示装置的彩色滤光片的厚度降低以提升透光率。然而，通过提高显示装置的背光模块的亮度来提升显示图像的亮度，会大幅地增加显示装置的电力消耗。而利用将显示装置的彩色滤光片的厚度降低以提升透光率的方式，则会减低显示装置的彩色滤光片的功效，进以使得显示装置所产生的显示图像的色彩鲜艳度的下降。
在另一方面，在已知技术领域中，常因为环境亮度很高的情况下，一味的调升背光模块亮度的方法，来让使用者可以清楚看到显示图像。但是，在当显示装置所产生的显示图像就是高亮度的图像时(例如雪地的图像)，这种作法只会让显示图像产生饱和的现象，也就是让整个显示画面都几乎呈现白色，而导致使用者无法看到显示图像中的细节部分。
再者，由于环境光亮度很高的情况下，如果是通过处理图像数据的方式来提升图像亮对，一来调整方式很有限，其次是过度的对这类高图像亮度来处理，只会让显示的图像产生饱和现象(例如雪地图)，也就是整个显示画面几乎呈现白色，使用者依然无法看到图像中细节的部分。
发明内容
本发明提供一种显示装置及其图像补偿方法，在不同的环境光亮度下对所显示的显示图像进行补偿，以保持显示图像的画质。
本发明提出一种显示装置，包括环境光检测器、显示图像内容分析器以及图像补偿处理器。环境光检测器检测环境光亮度，并依据环境光亮度来产生环境光亮度等级。显示图像内容分析器接收显示图像数据，分析并依据显示图像数据的亮度来产生显示图像数据亮度等级。图像补偿处理器耦接环境光检测器以及显示图像内容分析器。图像补偿处理器依据环境光亮度等级以及显示图像数据亮度等级来产生图像亮度增强(enhancement)值、图像色彩补偿值以及图像边缘增强度。图像补偿处理器并依据图像亮度增强值、图像色彩补偿值以及图像边缘增强度对显示图像数据进行图像处理，以产生补偿后图像数据。而补偿图像亮度，其算法不是使用将原始图像像素数据乘上一个图像倍率，图像中过亮的区域将会通过算法以非线性方式及环境光不同亮度程度的信息采取不同程度非线性的降低。图像过暗的区域，也同时会以非线性方式及环境光的程度，采取不同程度非线性的降低。如此可避免一张图像(比方雪地图里的一棵树)，雪地并不会因数据过度调整而饱和(全部变成白色而看不到雪地细节)，雪地里的树因亮度非线性的提升，使得这个树得以在以雪地为背景里而被彰显出来。
本发明另提出一种显示图像的图像补偿方法，包括检测环境光亮度，并依据环境光亮度来产生环境光亮度等级。并且，接收显示图像数据，以分析并依据显示图像数据的亮度来产生显示图像数据亮度等级。接着，依据环境光亮度等级以及显示图像数据亮度等级来产生图像亮度增强值、图像色彩补偿值以及图像边缘增强度。再依据图像亮度增强值、图像色彩补偿值以及图像边缘增强度对显示图像数据进行图像处理，藉以产生补偿后图像数据。补偿色彩的理由，如同前述，高解析度小尺寸面板为提升其光线的穿透率，必须设法让彩色滤光片变薄，如此便会导致其色彩表现降低(色域变窄)；再者，不论是通过线性或非线性方式图像数据处理方式来提升图像亮度，皆会造成图像色彩变淡，边缘细节也因此而降低，所以色彩补偿以及边缘增强(或称为图像锐利化)是必需的。
基于上述，本发明利用检测显示装置所处环境的环境光亮度，并计算出显示图像数据的亮度等级，再依据环境光亮度以及显示图像数据的亮度等级来对应计算出图像亮度增强值、图像色彩补偿值以及图像边缘增强度。本发明的显示装置并同时对显示图像数据进行亮度改变、色彩饱和度改变以及改变图像边缘化强度的方式，来对显示图像数据进行补偿，使显示装置所显示的画面可以在不同的环境光亮度，保持相同的显示品质。补偿色彩的理由，如同前述，高解析度小尺寸面板为提升其光线的穿透率，必须设法让彩色滤光片变薄，如此便会导致其色彩表现降低(色域变窄)；再者，不论是通过线性或非线性方式图像数据处理方式来提升图像亮度，皆会造成图像色彩变淡，边缘细节也因此而降低，所以色彩补偿以及边缘增强(或称为图像锐利化)是必需的。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1绘示本发明实施例的显示装置的示意图。
图2绘示本发明实施例的亮度与亮度等级对应关系曲线图。
图3绘示本发明实施例的环境光检测器110的实施方式。
图4绘示本发明一实施例的显示图像的图像补偿方法的流程图。
【主要元件符号说明】
110：环境光检测器
120：显示图像内容分析器
130：图像补偿处理器
210：亮度迟滞曲线
310：环境光检测模块
320：模拟数字转换器
330：亮度等级产生器
EL、AEL、DEL：环境光亮度
VTH：图像补偿临界值
CLV：图像亮度增强值
CCV：图像色彩补偿值
CBV：图像边缘增强度
IMGD：显示图像数据
IMGDG：图像数据亮度等级
ELG：环境光亮度等级
B1～B4：亮度
V1～V3：亮度等级
S410～S440：图像补偿步骤
具体实施方式
请参照图1，图1绘示本发明实施例的显示装置的示意图。显示装置包括环境光检测器110、显示图像内容分析器120以及图像补偿处理器130。环境光检测器110检测环境光亮度EL，并依据环境光亮度EL来产生环境光亮度等级ELG。显示图像内容分析器120则接收显示图像数据IMGD。显示图像内容分析器120通过分析显示图像数据IMGD中的所有的像素数据的灰阶值大小，来判定显示图像数据IMGD的亮度大小。显示图像内容分析器120并依据所判定的显示图像数据IMGD的亮度大小，来产生显示图像数据亮度等级IMGDG。
在此请注意，环境光检测器110会将环境光亮度EL由最大可能亮度至最低可能亮度间划分为多个等级。环境光检测器110并会依据实际上所检测到的环境光亮度EL是落在哪一个等级来获得环境光亮度等级ELG。相对地，显示图像内容分析器120同样也会将显示图像数据IMGD所可能呈现的亮度(灰阶值)范围来划分为多个等级，并依据显示图像数据IMGD的所有的像素的灰阶值的分布状态，来决定显示图像数据IMGD的图像显示亮度应该落在哪一个等级，来藉以产生图像数据亮度等级IMGDG。
以八位的显示图像数据IMGD为范例，显示图像数据IMGD所可能呈现的亮度范围为0～255，如果将之区分为16个等级，每一个等级有16个不同的亮度范围。
图像补偿处理器130耦接至环境光检测器110以及显示图像内容分析器120。图像补偿处理器130接收分别由环境光检测器110以及显示图像内容分析器120所产生的环境光亮度等级ELG以及显示图像数据亮度等级IMGDG，并依据环境光亮度等级ELG以及显示图像数据亮度等级IMGDG来产生图像亮度增强值CLV、图像色彩补偿值CCV以及图像边缘增强度CBV。
在此请注意，图像补偿处理器130在进行显示图像数据IMGD补偿动作时，除了考虑环境光亮度EL外，尚考虑显示图像数据IMGD的亮度。并且，图像补偿处理器130会依据所接收的环境光亮度等级ELG以及显示图像数据亮度等级IMGDG来对应产生图像亮度增强值CLV、图像色彩补偿值CCV以及图像边缘增强度CBV。也就是说，图像补偿处理器130会同时针对显示装置的显示图像数据IMGD所呈现的亮度加以调整，及针对显示图像数据IMGD所呈现的色彩加以调整，并且，更针对显示图像数据IMGD进行图像边缘增强(edge enhancement)时的图像边缘增强度进行调整，以产生补偿后图像数据。
也就是说，图像装置的图像补偿处理器130除了针对显示装置的背光亮度进行调整外，还会针对显示装置所要显示的显示图像数据IMGD的色彩饱和度进行调整。并且，图像补偿处理器130还会通过加强对显示图像数据IMGD进行所谓的图像边缘增强动作，来加强图像装置产生的显示图像的锐利度。
此外，图像补偿处理器130更接收一个图像补偿临界值VTH。其中的图像补偿临界值VTH，是用以指示图像补偿处理器130所可能产生的图像亮度增强值CLV、图像色彩补偿值CCV以及图像边缘增强度的最大值CBV。举例来说，当图像补偿处理器130计算出需要针对显示图像数据IMGD的显示亮度进行调整时，会同时计算调整后的显示图像数据IMGD的显示亮度是否已到达图像补偿临界值VTH中关于亮度调整的部分。一旦显示调整后的图像数据IMGD的显示亮度到达图像补偿临界值VTH中关于亮度调整的部分，则不再对显示图像数据IMGD的显示亮度作更进一步的调整。如此一来，显示图像数据IMGD的显示亮度不会因为被调的过亮，而导致产生饱和的现象。
以下请参照图2，图2绘示本发明实施例的亮度与亮度等级对应关系曲线图。在本发明实施例中，环境光亮度等级以及显示图像数据亮度等级都可以依据图2绘示的亮度迟滞曲线210来分别对应环境光亮度以及显示图像数据亮度来产生。在图2的绘示中，以环境光亮度为范例，当环境光亮度由亮度B1增加到亮度B2时，环境光亮度等级就会由亮度等级V1上升到V2。而当环境光亮度由亮度B2增加到亮度B3时，环境光亮度等级会保持在亮度等级V2不变，并直至环境光亮度由亮度持续增加到亮度B4时，环境光亮度等级才会上升至亮度等级V3。
在另一方面，当环境光亮度等于亮度B2且此时的环境光亮度等级等于亮度等级V2时，如果环境光亮度下降至介于亮度B2与B1间，环境光亮度等级并不会立刻改变，而会维持等于亮度等级V2，这种现象就是所谓的迟滞现象。上述的迟滞现象可以使本发明实施例的显示装置可以减低对应环境光线的快速变化的敏感度，有效增加显装置的稳定性。
以下请参照图3，图3绘示本发明实施例的环境光检测器110的实施方式。环境光检测器110包括环境光检测模块310、模拟数字转换器320以及亮度等级产生器330。环境光检测模块310检测环境光亮度EL的亮度强度。模拟数字转换器320则耦接环境光检测模块310，用以接收环境光检测模块310所产生的模拟格式的环境光亮度AEL。模拟数字转换器320转换模拟格式的环境光亮度AEL为数字格式，并产生数字格式的环境光亮度DEL。亮度等级产生器330耦接模拟数字转换器320。亮度等级产生器330接收数字格式的环境光亮度DEL，并依据数字格式的环境光亮度DEL的大小来参考如图2所绘示的亮度迟滞曲线以产生环境光亮度等级ELG。
接着请参照图4，图4绘示本发明一实施例的显示图像的图像补偿方法的流程图。其中，图像补偿方法的步骤包括：检测环境光亮度，并依据环境光亮度来产生环境光亮度等级(S410)；并且，接收显示装置所要显示的显示图像数据，以分析并依据显示图像数据的亮度来产生显示图像数据亮度等级(S420)；接着，依据环境光亮度等级以及显示图像数据亮度等级来产生图像亮度增强值、图像色彩补偿值以及图像边缘增强度(S430)；最后，则依据图像亮度增强值、图像色彩补偿值以及图像边缘增强度对显示图像数据进行图像处理，以产生补偿后图像数据(S440)。
值得注意的是，步骤S410以及S420在执行上并没有必要的先后次序。并且，环境光亮度的检测以及显示图像数据的亮度的分析都是可以动态地来进行的。
关于图像补偿方法的实施细节，在前述的实施例及实施方式中都有详细的介绍，以下则不多赘述。
综上所述，本发明通过检测环境光的亮度等级，并且分析显示图像数据的亮度等级，来依据环境光以及显示图像数据的亮度同时进行影响补偿的考虑。此外，本发明除利用调整显示图像数据的亮度外，还通过调整显示图像数据的色彩饱和度以及对显示图像数据所进行的图像边缘增强的增强度，来同时地补偿显示图像数据，以使显示装置所产生的显示图像，在不同的环境亮度中，都可以达到最佳的显示品质。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
Claims (9)
1.一种显示装置，包括：
一环境光检测器，检测一环境光亮度，并依据该环境光亮度来产生一环境光亮度等级；
一显示图像内容分析器，接收一显示图像数据，分析并依据该显示图像数据的亮度来产生一显示图像数据亮度等级；以及
一图像补偿处理器，耦接该环境光检测器以及该显示图像内容分析器，依据该环境光亮度等级以及该显示图像数据亮度等级来产生一图像亮度增强值、一图像色彩补偿值以及一图像边缘增强度，该图像补偿处理器并依据该图像亮度增强值、该图像色彩补偿值以及该图像边缘增强度对该显示图像数据进行图像处理，以产生一补偿后图像数据。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中该环境光检测器包括：
一环境光检测模块，检测该环境光亮度；
一模拟数字转换器，耦接该环境光检测模块，转换模拟格式的该环境光亮度为数字格式；以及
一亮度等级产生器，耦接该模拟数字转换器，接收数字格式的该环境光亮度，并依据该环境光亮度的大小来产生该环境光亮度等级。
3.如权利要求2所述的显示装置，其中该亮度等级产生器依据该环境光亮度的大小对应一亮度迟滞曲线来产生该环境光亮度等级。
4.如权利要求1所述的显示装置，其中该显示图像内容分析器依据该显示图像数据的亮度以对应一亮度迟滞曲线来产生该显示图像数据亮度等级。
5.如权利要求1所述的显示装置，其中该图像补偿处理器还接收一图像补偿临界值，用以指示该图像亮度增强值、该图像色彩补偿值以及该图像边缘增强度的最大值。
6.一种显示图像的图像补偿方法，包括：
检测一环境光亮度，并依据该环境光亮度来产生一环境光亮度等级；
接收一显示图像数据，分析并依据该显示图像数据的亮度来产生一显示图像数据亮度等级；
依据该环境光亮度等级以及该显示图像数据亮度等级来产生一图像亮度增强值、一图像色彩补偿值以及一图像边缘增强度；以及
并依据该图像亮度增强值、该图像色彩补偿值以及该图像边缘增强度对该显示图像数据进行图像处理，以产生一补偿后图像数据。
7.如权利要求6所述的图像补偿方法，其中依据该环境光亮度来产生该环境光亮度等级包括：
依据该环境光亮度的大小对应一亮度迟滞曲线来产生该环境光亮度等级。
8.如权利要求6所述的图像补偿方法，其中依据该显示图像数据的亮度来产生该显示图像数据亮度等级的步骤包括：
依据该显示图像数据的亮度以对应一亮度迟滞曲线来产生该显示图像数据亮度等级。
9.如权利要求6所述的图像补偿方法，其中依据该环境光亮度等级以及该显示图像数据亮度等级来产生该图像亮度增强值、该图像色彩补偿值以及该图像边缘增强度的步骤还包括：
接收一图像补偿临界值，用以指示该图像亮度增强值、该图像色彩补偿值以及该图像边缘增强度的最大值。
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