CN102881259B - 图像处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用以决定一环境亮度值的图像处理方法及装置，其是从三种不同环境：静态、动态与背光，来分析出该环境亮度值。本发明主要为接收图像流中的图像，并且透过不同选取条件来利用图像中部分像素的亮度值来进行平均以产生多个不同的亮度平均值，进而从多个亮度平均值中决定该环境亮度值。本发明能够通过图像处理对环境光源进行分析，实现与环境光源传感器相同的感测效果。

Description

图像处理方法及装置

本申请是申请号为200910173431.7，申请日为2009年09月16日，名称为“图像处理方法及装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及图像处理技术，尤其是涉及一种利用分析图像中的像素所对应的亮度信息进而取得环境亮度值的图像处理方法及装置，其中环境亮度值还可进一步用来控制其它硬件装置的设定（例如输出亮度）。

背景技术

时至今日，电子产品的设计往往更贴近使用者的需求与使用环境，例如，为了在不同光线环境下达成更佳的使用效果，电子产品提供了可调整光源输出元件的控制装置。举例来说，液晶显示器会随着环境光源的强度来调整背光模块的输出亮度，因此，目前部分的液晶显示器会配置环境光线传感器（AmbientLight Sensor），透过这个环境光线传感器，液晶显示器的内部控制装置器便可依据环境光源的变化而动态地调整背光模块的输出亮度，进而得到较佳的显示效果。此外，在笔记型计算机中，为便于使用者在暗处（亦即较低环境光源亮度之处）也能轻易地利用键盘来输入，制造商也开始在笔记型计算机的键盘上装设背光源，以便使用者在暗处使用笔记型计算机时，也可提供足够的光线来清晰分辨键盘上的符号。但通常电力消耗也是笔记型计算机设计上需要着重考虑的一方面，因此在提供背光的键盘时，制造商也通常会加入通过侦测环境光线来开关键盘背光源的控制装置，使得键盘背光源仅在阴暗的使用环境下才会被开启，如此的设计，往往也需要额外设置环境光线传感器。尽管上述的设计为使用者提供了更大的便利性，然而，却也间接地提升了整体的硬件成本。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种无需为具备视频摄影机的可携式电子产品配置额外的环境光线侦测器便可对环境光源进行分析的图像处理方法及装置，能够通过图像处理实现与环境光源传感器相同的感测效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种图像处理方法，该图像处理方法包含有：依据一输入图像流中一图像中多个区块中的多个像素所分别对应的多个亮度值来产生分别对应于该多个区块的多个区块亮度值；分别依据该多个区块亮度值与一亮度上临界值以及一亮度下临界值间的关系来决定对应该图像的一第一亮度特征值；依据该图像中该多个区块中的该多个像素所分别对应的该多个亮度值来产生对应该图像的一第二亮度特征值；以及使用一判断电路来依据该第一、第二亮度特征值以决定出一环境亮度值。

本发明还提供一种图像处理方法，该图像处理方法包含有：依据一输入图像流中一第一图像中多个第一区块的多个像素所分别对应的多个第一亮度值，来产生分别对应于该多个第一区块的多个第一区块亮度值；依据该输入图像流中一第二图像中多个第二区块的多个像素所分别对应的多个第二亮度值，来产生分别对应于该多个第二区块的多个第二区块亮度值；依据该多个第一区块亮度值与该多个第二区块亮度值来分别产生多个区块亮度差异值；依据该多个区块亮度差异值与至少一动态参考值，将该多个第一区块中的每一区块判断为静态区块或动态区块；依据至少一动态区块所对应的一区块亮度值来决定一前景亮度值，以及依据至少一静态区块所对应的一区块亮度值来决定一背景亮度值；依据该多个第一亮度值来产生对应该第一图像的一亮度特征值；以及使用一判断电路来依据该亮度特征值、该前景亮度值与该背景亮度值以决定一环境亮度值。

本发明还提供一种图像处理方法，该图像处理方法包含有：依据一输入图像流的一图像中多个区块的多个像素所分别对应的多个亮度值，来产生分别对应于该多个区块的多个区块亮度值；利用一背光判断值与该多个区块亮度值，来决定是否将该多个区块中的一区块设定为背光区块；以及当该多个区块中被设定为背光区块的数目大于一特定值时，利用多个背光区块所对应的区块亮度值来决定一环境亮度值。

本发明还提供一种图像处理装置，该图像处理装置包含：区块亮度值产生电路、第一亮度特征值运算电路、第二亮度特征值运算电路以及判断电路。该区块亮度值产生电路用以依据一输入图像流中一图像中多个区块中的多个像素所分别对应的多个亮度值来产生分别对应于该多个区块的多个区块亮度值。该第一亮度特征值运算电路耦接于该区块亮度值产生电路，并且用以分别依据该多个区块亮度值与一亮度上临界值以及一亮度下临界值间的关系来决定对应该图像的一第一亮度特征值。该第二亮度特征值运算电路用以依据该图像中该多个区块中的该多个像素所分别对应的该多个亮度值来产生对应该图像的一第二亮度特征值。该判断电路耦接于该第一亮度特征值运算电路与该第二亮度特征值运算电路，并且用以依据该第一、第二亮度特征值来决定出一环境亮度值。

本发明还提供一种图像处理装置，该图像处理装置包含：第一区块亮度值产生电路、第二区块亮度值产生电路、差异值运算电路、动态区块判断电路、前景亮度值运算电路、背景亮度值运算电路、亮度特征值运算电路以及判断电路。该第一区块亮度值产生电路用以依据一输入图像流中一第一图像中多个第一区块的多个像素所分别对应的多个第一亮度值，来产生分别对应于该多个第一区块的多个第一区块亮度值。该第二区块亮度值产生电路用以依据该输入图像流中一第二图像中多个第二区块的多个像素所分别对应的多个第二亮度值，来产生分别对应于该多个第二区块的多个第二区块亮度值。该差异值运算电路耦接于该第一区块亮度值产生电路以及该第一区块亮度值产生电路，并且用以依据该多个第一区块亮度值与该多个第二区块亮度值来分别产生多个区块亮度差异值。该动态区块判断电路耦接于该差异值运算电路，并且用以依据该多个区块亮度差异值与至少一动态参考值，将该多个第一区块中的每一区块判断为静态区块或动态区块，并且暂存判断结果与每一区块亮度值。该前景亮度值运算电路耦接于动态区块判断电路，并且用以依据至少一动态区块所对应的一区块亮度值来决定一前景亮度值。该背景亮度值运算电路耦接于动态区块判断电路，并且用以依据至少一静态区块所对应的一区块亮度值来决定一背景亮度值。该亮度特征值运算电路耦接于该第一区块亮度值产生电路，并且用以依据该多个第一亮度值来产生对应该第一图像的一亮度特征值。该判断电路用以依据该亮度特征值、该前景亮度值与该背景亮度值来决定一环境亮度值。

本发明还提供一种图像处理装置，该图像处理装置包含：区块亮度值产生电路、背光区块判断电路以及背光亮度值运算电路。该区块亮度值产生电路用以依据一输入图像流的一图像中多个区块的多个像素所分别对应的多个亮度值，来产生分别对应于该多个区块的多个区块亮度值。该背光区块判断电路耦接于该区块亮度值产生电路，并且用以利用一背光判断值与该多个区块亮度值，来决定是否将该多个区块中的一区块设定为背光区块。该背光亮度值运算电路耦接于该背光区块判断电路以及该区块亮度值产生电路，并且用以当该多个区块中被设定为背光区块的数目大于一特定值时，利用多个背光区块所对应的区块亮度值来决定一环境亮度值。

本发明提供了一种不需要环境光线传感器或者是侦测环境光线专用的感测装置，即可对环境光线的状态进行分析，并且取得环境亮度值的技术方案。本发明主要是利用可携式电子产品的图像采集装置（如：视频摄影机）来采集图像，并且利用其所采集的图像进行分析，进一步从中获得环境光线的相关信息。因此，利用本发明图像处理方法及装置，可使得具备视频摄影机的可携式电子产品不需配置额外的环境光线侦测器，便可通过图像处理技术对环境光源进行分析，以得到与环境光源传感器相同的感测效果。

附图说明

图1为本发明图像处理方法的第一实施例的流程图。

图2为本发明图像处理方法的第二实施例的流程图。

图3为本发明图像处理方法的第三实施例的流程图。

图4为本发明图像处理装置的第一实施例的功能方块示意图。

图5为本发明图像处理装置的第二实施例的功能方块示意图。

图6为图5所示的图像处理装置中的动态区块判断电路的功能方块示意图。

图7为本发明图像处理装置的第三实施例的功能方块示意图。

图8为本发明图像处理装置的第四实施例的功能方块示意图。

图9为图8所示的图像处理装置中的原始亮度值调整电路的功能方块示意图。

图10为图8所示的图像处理装置中的步增控制电路的功能方块示意图。

具体实施方式

本发明图像处理技术的主要概念是透过三种不同角度来分析环境亮度，分别为：静态环境光源分析、动态环境光源分析以及背光环境光源分析，然而，任何基于静态环境光源分析、动态环境光源分析及背光环境光源分析中至少一种分析结果来进行环境亮度侦测的机制均符合本发明的精神，而落于本发明的范畴的中。

所谓的静态环境光源分析是指环境中不存在任何动态光源或对象的情形，因此，在这种情形下，本发明仅就单一图像中的像素（pixel）所记录的亮度信息来进行分析。此外，动态环境光源分析则代表环境中可能不存在动态物体（物体会造成光线反射）或光源的情形，因此，在这种情形下本发明将依据两相异图像（具有时间上的先后关系）中的像素（pixel）所记录的亮度信息来进行分析。背光环境光源分析代表的是光源被遮蔽的情形，也就是说，图像采集装置所采集的图像中，有物体挡住了光源，形成所谓的背光环境。在分析的过程中，为减少图像处理的运算量对系统造成的负担，会利用区块（包含有多个像素）为单位来进行图像处理及环境亮度分析。此外，本发明并未对区块的大小加以限制，举例来说，区块的大小可以是2x2（区块中包含有4个像素），或者是3x3（区块中包含有9个像素）、4x5（区块中包含有20个像素）等等。换言之，熟习本发明技术领域的人，应可在阅读完本发明的说明书后利用各种不同大小的区块来实现本发明的所有技术内容。

因此，本发明的第一实施例提供了在静态环境光源分析的情形下的图像处理方法。首先，依据一输入图像流中一图像中多个区块中的多个像素所分别对应的多个亮度值来产生分别对应于该多个区块的多个区块亮度值。在本实施例中，产生区块亮度值的方式为将区块内的像素所对应的亮度值进行累加。然而，举凡依据区块内的像素所对应的亮度值，来进行累加之外的运算的方式应亦属本发明的范畴。接着，在产生每一区块亮度值的后，随即可对这些区块亮度值进行分析。

请参考图1，其是本发明图像处理方法的第一实施例的流程图。如图1所示，于步骤110中，先产生出该图像所对应的所有区块亮度值。接着，步骤120会产生一第一亮度特征值，其是分别依据该多个区块亮度值与一亮度上临界值以及一亮度下临界值间的关系所决定。较佳者，步骤120中又包含有数个子步骤：（120a）将该多个区块中区块亮度值大于该亮度上界值的每一区块设定为一亮部区块；（120b）将该多个区块中区块亮度值小于该亮度下界值的每一区块设定为一暗部区块；以及（120c）对至少一亮部区块所对应的一区块亮度值与至少一暗部区块所对应的一区块亮度值进行加权平均运算以产生该第一亮度特征值。于步骤120a中，所有的区块亮度值会与该亮度上界值进行比较，然后，若一区块所对应的区块亮度值大于该亮度上界值时，则该区块会被设定为亮部区块；反之，则该区块不会被进行任何设定；当每一区块都与该亮度上界值比较完毕后，则进入步骤120b，每一区块亮度值会再与该亮度下界值比较，并且依此决定有哪些区块会被设定成暗部区块；当所有的区块都被逐一与该亮度上界值与该亮度下界值比较完毕后，则会进入步骤120c，利用所有于前两步骤中被设定成亮/暗部区块的区块所对应的区块亮度值进行加权平均运算，最终即可运算出该第一亮度特征值。简言之，该多个区块中，仅有达到一定程度亮或一定程度暗的区块所对应的区块亮度值会被用来产生该第一亮度特征值，如此一来可以排除亮暗程度不明显的区块对环境亮度分析的影响。

请再回到图1，当步骤120结束，进入步骤130时，会依据该图像中该多个区块中的该多个像素所分别对应的该多个亮度值来产生对应该图像的一第二亮度特征值。于本实施例中，步骤130的操作是依据该多个像素所分别对应的该多个亮度值来进行一平均运算以产生对应该图像的该第二亮度特征值。然而，请注意，该第二亮度特征值产生的方式亦可在区块亮度值产生后进行，也就是说，该第二亮度特征值可以透过将所有区块亮度值进行平均后而产生；或者是，如上述般，直接将该多个像素所对应的该多个亮度值进行平均来产生。当步骤120与130结束时，分别产生出该第一、第二亮度特征值后，接着进入步骤140，使用一判断电路来依据该第一、第二亮度特征值决定出一环境亮度值，其中，本实施例中透过取两者中的最大值来直接作为该环境亮度值，然而，于其它实施例中，亦可透过其它的演算方式来决定该环境亮度值，因此，只要是基于第一、第二亮度特征值来决定出环境亮度值的技术手段，均属本发明的范畴。此外，于前述说明中，本实施例中的步骤120c会利用所有被设定成亮/暗部区块所对应的区块亮度值进行加权平均运算来产生该第一亮度特征值，但在一较佳实施方式中，则可仅利用该多个区块中相邻且连续的亮部区块所对应的区块亮度值与相邻且连续的暗部区块所对应的区块亮度值进行加权平均运算来产生该第一亮度特征值。如此一来，可以忽略掉于该图像中零散存在的亮/暗部区块，因为零散存在的亮/暗部区块范围较小，实际上对环境亮度的影响不大，因此在分析上可忽略这些零散的亮/暗部区块的亮度信息。

上述说明中，清楚地阐述了当环境中仅有静态光源的静态环境亮度分析方式，接着，以下将利用本发明的第二实施例来说明环境中存在动态光源或物体时的动态环境亮度分析方式。

请参考图2，其是本发明图像处理方法的第二实施例的流程图。如图2所示，该图像处理方法的步骤包含有：步骤210，其依据一输入图像流中一第一图像中多个第一区块的多个像素所分别对应的多个第一亮度值，来产生分别对应于该多个第一区块的多个第一区块亮度值；步骤220，其依据该输入图像流中一第二图像中多个第二区块的多个像素所分别对应的多个第二亮度值，来产生分别对应于该多个第二区块的多个第二区块亮度值；步骤230，其依据该多个第一区块亮度值与该多个第二区块亮度值来分别产生多个区块亮度差异值；步骤240，其依据该多个区块亮度差异值与至少一动态参考值，将该多个第一区块中的每一区块判断为静态区块或动态区块；步骤250，其依据至少一动态区块所对应的一区块亮度值来决定一前景亮度值，以及依据至少一静态区块所对应的一区块亮度值来决定一背景亮度值；步骤260，其依据该多个第一亮度值来产生对应该第一图像的一亮度特征值；步骤270，其使用一判断电路来依据该亮度特征值、该前景亮度值与该背景亮度值决定出一环境亮度值。

首先，因为第二实施例的图像处理方法欲分析动态环境光源，因此，首要任务便是了解是否有动态存在于环境中，所以，必须透过比较图像流中的不同图像之间是否产生改变以判断出环境中是否存在动态物体或光源。因此，本实施例的第一、二个步骤（亦即步骤210与220）便分别计算两张图像所分别对应的多个区块亮度值，并于步骤230中，基于一张图像中每一第一区块所对应的区块亮度值与另一张图像中位于同一位置的一第二区块所对应的区块亮度值，计算出此两张图像中多个区块所分别对应的多个区块亮度差异值。当区块亮度差异值不为零时，显然代表两张图像有所变化，从而得知可能有动态物体或光源存在于环境中。应当特别注意的是，步骤210与220所指的第一与第二图像并未限定为该输入图像流中的连续图像，两者仅需具备时间上的先后关系即可。接着，在产生该多个区块亮度差异值后，步骤240会依据该多个区块亮度差异值与至少一动态参考值，将该多个第一区块中的每一区块判断为静态区块或动态区块，其中，当区块所对应的区块亮度差异值大于或等于该动态参考值时，将该区块设定为动态区块；以及当区块所对应的该区块亮度差异值小于该动态参考值时，将该区块设定为静态区块。

然而，在一较佳的实施方式中，本发明会利用多个动态参考值来进行步骤240所述的动/静态区块判断，换言之，该多个第一区块可能会基于该多个动态参考值而对应至多个不同的候选判断结果，接着，本实施方式中，会再利用该多个候选判断结果来决定一组动态区块判断结果与一组静态区块判断结果，并且利用该动态区块判断结果与该静态区块判断结果来选出步骤240所述的动/静态区块，从而进行后续的环境亮度分析。因此，在本实施方式中，会依据该多个区块亮度差异值与多个不同的动态参考值来分别产生多个候选判断结果，其中，每一候选判断结果基于一相对应动态参考值而将该多个第一区块中的每一区块判断为候选静态区块或候选动态区块。再者，每一候选判断结果于该多个第一区块中的一区块所对应的区块亮度差异值大于或等于该相对应动态参考值时，将该区块设定为候选动态区块，以及于该多个第一区块中的一区块所对应的区块亮度差异值小于该相对应动态参考值时，将该区块设定为候选静态区块。

接着，本实施方式会自该多个候选判断结果中选取一动态区块判断结果以及一静态区块判断结果来进行后续的环境亮度分析。选取的方式是参考该多个候选判断结果中每一候选判断结果所具有的相邻且连续的所有候选动态区块所对应的一动态区块平均亮度值来选取出该动态区块判断结果，其是从多个动态区块平均亮度值找出一最大值，而对应于该最大值的候选判断结果中所判断出的动态区块即为所欲选取的该动态区块判断结果，因此，此一动态区块判断结果所对应的动态区块即为步骤240所指的动态区块。同样地，本实施方式亦会自该多个候选判断结果中选取一静态区块判断结果，而选取的方式是参考该多个候选判断结果中每一候选判断结果所具有的相邻且连续的所有候选静态区块所对应的一静态区块平均亮度值来选取出该静态区块判断结果，其是从多个静态区块平均亮度值找出一最大值，对应于该最小值的候选区块判断结果所判断出的静态区块即为所欲选取的该静态区块判断结果，因此，此一静态区块判断结果所对应的静态区块即为步骤240所指的静态区块。

当自该多个候选结果中选择出适当的该动态区块判断结果与该静态区块判断结果后，后续即可利用此二结果所决定的动态与静态区块来分别计算出该前景亮度值与该背景亮度值。因此，在步骤250会依据至少一动态区块所对应的一区块亮度值来决定该前景亮度值，以及依据至少一静态区块所对应的一区块亮度值来决定该背景亮度值。然而，在本实施例的一较佳实施方式中，会更进一步利用该多个第一区块中相邻且连续的所有动态区块来计算出一平均亮度值以作为该前景亮度值，而非采用所有的动态区块来运算出该前景亮度值。同理，在此一较佳实施方式中亦利用该多个第一区块中相邻且连续的所有静态区块来运算出一平均亮度值以作为该背景亮度值。应当注意的是，选用相邻且连续的动/静态区块来取得前/背景亮度值并非本发明唯一限制，其仅为较佳的实施方式。接着，步骤260会如同第一实施例的相关操作，计算所有第一区块中的该多个像素所对应的多个亮度值的平均，以产生该亮度特征值。最后，于步骤270中，会依据该亮度特征值、该前景亮度值与该背景亮度值其中的最大值来作为该环境亮度值。

本发明图像处理方法的第三实施例中，提供了一种在背光环境中分析环境亮度的图像处理方法。请参考图3，该图像处理方法包含有：步骤310，其依据一输入图像流的一图像中多个区块的多个像素所分别对应的多个亮度值，来产生分别对应于该多个区块的多个区块亮度值；步骤320，其利用一背光判断值与该多个区块亮度值，来决定是否将该多个区块中的一区块设定为背光区块；以及步骤330，其于该多个区块中被设定为背光区块的数目大于一特定值时，利用多个背光区块所对应的区块亮度值来决定一环境亮度值。

在本发明的一较佳实施方式中，本发明的图像处理方法额外包含了一调整像素的原始亮度值的步骤，其主要作用在于修正曝光程度对于像素真实亮度值的影响。诚如本发明技术领域的人所知，多数的图像采集装置包含有自动曝光（Auto-Exposure）的功能，并且，在某些特定情形下自动曝光功能会被开启以改善图像采集时亮度不足的问题，进而取得较佳的图像采集质量，然而，这种自动曝光的功能却使得所采集的图像无法真实地反映出环境亮度。因此，为了修正图像采集装置所采集的图像中的亮度信息与真实亮度间因为自动曝光功能开启而造成的误差，因此，本实施例另提供额外的亮度修正操作，用以依据该图像的曝光程度来分别调整该图像的该多个区块中的该多个像素所分别对应的多个原始亮度值（其是直接由图像采集装置输出），进而去除自动曝光功能的干扰，并且还原出较为接近真实状态的该多个亮度值。此一操作将会逐一处理该图像中的所有像素所对应的该多个原始亮度值，该亮度修正操作包含有以下子步骤：（a）将该图像所对应的一曝光值与一曝光参考值的差值与该像素所对应的一权重值相乘以产生一相乘结果；（b）将该相乘结果与该像素所对应的一原始亮度值相加，以决定该像素所对应的一亮度值。首先，于步骤（a）中，当自动曝光功能开启时，采用一曝光值，并将该曝光值与一曝光参考值相减以产生一差值，其中，此一曝光参考值可依实际需求来决定，接着，会依据该像素在图像中的位置，来决定一权重值，其是由于图像中不同位置的像素，会受不同程度的曝光影响，因此为能反应出此一现象，将该差值乘上该权重值以产生一相乘结果。于步骤（b）中，此一相乘结果会与该像素所对应的原始亮度值相加，即可还原出不被自动曝光所影响的该亮度值，并且，依此所产生的该亮度值才会被用来进行的前述环境亮度分析。

此外，除了分析环境亮度，本发明图像处理方法的另一目的即是依据分析出的环境亮度值来决定一硬件控制值，其中，硬件可能是键盘的背光源或是液晶面板的背光模块等。简言之，本发明的图像处理方法除了产生环境亮度值外，更会依据环境亮度值来判断环境的明暗，依此来决定如何控制硬件。例如，本发明的图像处理方法欲控制的硬件为一键盘背光源，因此当本发明的图像处理方法判断出目前环境处于较亮的情形时，则会将该键盘背光源关闭，反之，则开启该键盘背光源，进而依据环境亮度来有效控制硬件。然而，本发明图像处理方法所产生的硬件控制值并未对其所适用的硬件有所限制，上述例子仅做范例说明之用。

于产生硬件控制值的方法中，最主要的概念为避免环境亮度的瞬变对这些硬件的控制值产生干扰，换言之，本发明硬件控制的概念是希望可以排除亮度的瞬间变化而造成硬件过于频繁地改变状态（开/关），例如，该键盘背光源因为频繁的环境亮度瞬变而频繁地开启或关闭。因此本发明利用一步增控制操作（Step Increasing Control）以求硬件控制的稳定性。依据一较佳实施方式，该步增控制操作包含以下步骤：（a’）将一环境亮度值与依据该输入图像流所产生的一先前步增控制操作结果相减，产生一相减结果；（b’）依据该相减结果与一第一组临界值来进行一箝位（clamping）操作，以产生一第一输出结果；（c’）将该第一输出结果与该先前步增控制操作结果相加，以产生一相加结果；（d’）依据该相加结果与一第二组临界值来进行一箝位操作，以产生一目前步增控制操作结果。每一步骤的详细说明如下。首先，假设依据前述步骤所求得的环境亮度值的范围为0~255中的整数，在步骤（a’）中，会将当前所求得的环境亮度值与先前步增控制操作结果（是利用本发明的图像处理方法于采集时间点较早的另一图像中分析而得的先前环境亮度值，进一步透过步增控制操作处理所得，其可能为0到255中的任一整数）相减，以得一相减结果。接着，在步骤（b’）中，会将该相减结果进行一第一箝位操作，其中该第一箝位操作依据第一组临界值（+1,-1）来产生一第一输出结果，亦即，若当前的环境亮度值与该先前步增控制操作结果相减大于+1，会输出数值为1的该第一输出结果，而若当前的环境亮度值与该先前步增控制操作结果相减小于-1时，则会输出数值为-1的该第一输出结果，否则的话，则直接将该相减结果作为该第一输出结果。这样，在步骤（b’）中，可以判断出当前的环境亮度值是较先前所累积的亮度状态（该先前步增控制操作结果）增加或减少，如此一来，透过相减的动作便可有效地减缓当前的环境亮度值的变化对硬件的控制所造成的冲击。于步骤（c’）中，该第一输出结果将会与该先前步增控制操作结果相加，以产生一相加结果，接着，步骤（d’）中会依据第二组临界值（100,50）对这个最终的相加结果进行一第二箝位操作，以产生该目前步增控制操作结果。相仿地，当该相加结果大于100，则该目前步增控制操作结果即为100，以及当该相加结果小于50，则该目前步增控制操作结果即为50，否则的话，直接将该相加结果输出为该目前步增控制操作结果。最后，会参考该目前步增控制操作结果来控制硬件（例如键盘的背光源或是液晶面板的背光模块）的运行。

综观之，该目前步增控制操作结果会被参考以控制硬件，因此就被控制的硬件而言，若接收到数值为100的目前步增控制操作结果，即表示当前环境处于一明亮的状态，便会依此控制硬件状态的改变，同理，当接收到数值为50的目前步增控制操作结果，即表示当前环境处于一阴暗的状态，亦会依此控制硬件状态的改变。透过第二组临界值（100,50）的适当设定，可使硬件以适当的速度来依据环境亮度变化进行状态改变，此外。第一组临界值（-1,+1）的设定则会影响上述的步增控制操作有多快速可反映出明暗变动，举例来说，若第一组临界值设定为（-2,+2）时，则该目前步增控制操作结果会更快速地接近第二组临界值（100,50），亦即对环境亮度的变化更为敏感。请注意，以上所提及的数值仅作范例说明用，并非对本发明的限制。

应该特别注意的是，前述的本发明图像处理方法的数个实施例，可能结合于本发明的其它单一实施例中，简言之，在本发明的其它实施例中，可能同时具有动态与静态、或者是动态、背光与静态环境分析的操作模式，后续将利用对应的图像处理装置的功能方块图来说明这样的实施例。

请参考图4，其是本发明图像处理装置的第一实施例的功能方块示意图。图像处理装置400用于进行静态环境亮度分析，如图4所示，图像处理装置400包含有（但不限于）：一区块亮度值产生电路410、一第一亮度特征值运算电路420、一第二亮度特征值运算电路430以及一判断电路440。图像处理装置400是基于本发明图像处理方法的第一实施例的概念而设计，因此各电路元件的详细操作原理可参考上述的图像处理方法的第一实施例的相关说明，以下仅作概略介绍。区块亮度值产生电路410用以依据一输入图像流中一图像中多个区块中的多个像素所分别对应的多个亮度值来产生分别对应于该多个区块的多个区块亮度值。第一亮度特征值运算电路420耦接于区块亮度值产生电路410，用以分别依据该多个区块亮度值与一亮度上临界值以及一亮度下临界值间的关系来决定对应该图像的一第一亮度特征值。第二亮度特征值运算电路430，用以依据该图像中该多个区块中的该多个像素所分别对应的该多个亮度值来产生对应该图像的一第二亮度特征值。判断电路440耦接于第一亮度特征值运算电路420与第二亮度特征值运算电路430，用以依据该第一、第二亮度特征值来决定出一环境亮度值。应当特别注意的是，由于该第二亮度特征值是将该图像中所有像素的亮度值进行平均所产生的，因此第二亮度特征值运算电路430可直接自该图像流中接收图像，以参考每一像素来进行亮度值平均，进而求得该第二亮度特征值，或者是，可对区块亮度值产生电路410所产生的该多个区块亮度值进行平均来产生该第二亮度特征值。以上两者皆属本发明的范畴。

接着，以下将介绍依据上述的图像处理方法的第二实施例为基础所设计的图像处理装置。请参考图5，其是本发明图像处理装置的第二实施例的功能方块示意图。如图5所示，图像处理装置500包含有（但不限于）：一第一区块亮度值产生电路510、一第二区块亮度值产生电路520、一差异值运算电路530、一动态区块判断电路540、一前景亮度值运算电路550、一背景亮度值运算电路560、一亮度特征值运算电路570以及一判断电路580。第一区块亮度值产生电路510用以依据一输入图像流中一第一图像中多个第一区块的多个像素所分别对应的多个第一亮度值，来产生分别对应于该多个第一区块的多个第一区块亮度值。第二区块亮度值产生电路520用以依据该输入图像流中一第二图像中多个第二区块的多个像素所分别对应的多个第二亮度值，来产生分别对应于该多个第二区块的多个第二区块亮度值。差异值运算电路530耦接于第一区块亮度值产生电路510以及第二区块亮度值产生电路520，并且用以依据该多个第一区块亮度值与该多个第二区块亮度值来分别产生多个区块亮度差异值。动态区块判断电路540耦接于差异值运算电路530，并且用以依据该多个区块亮度差异值与至少一动态参考值，将该多个第一区块中的每一区块判断为静态区块或动态区块，并且暂存判断结果与每一第一区块亮度值。前景亮度值运算电路550耦接于动态区块判断电路540，并且用以依据至少一动态区块所对应的一区块亮度值来决定一前景亮度值。背景亮度值运算电路560耦接于动态区块判断电路540，用以依据至少一静态区块所对应的一区块亮度值来决定一背景亮度值。亮度特征值运算电路570，用以依据该多个第一亮度值来产生对应该第一图像的一亮度特征值。判断电路580耦接于前景亮度值运算电路550、背景亮度值运算电路560与亮度特征值运算电路570，并且用以依据该亮度特征值、该前景亮度值与该背景亮度值来决定一环境亮度值。由于本发明的图像处理装置是基于前述的图像处理方法的第二实施例的原理所设计，因此图像处理装置500中每一电路的细部操作原理可参考图像处理方法的第二实施例的相关说明，故在此不另赘述。

应当特别注意的是，于一较佳实施方式中，动态区块判断电路540会利用多个动态参考值来进行如前所述的动/静态区块判断，换言之，如此的操作会基于该多个动态参考值而具有多个不同的候选判断结果，接着，会再利用该多个候选判断结果来决定一组动态区块判断结果与一组静态区块判断结果，并且再利用该组动态区块判断结果与该组静态区块判断结果来选出所述的动/静态区块，从而进行后续的分析环境亮度。依此，图6绘示了此一较佳实施方式中，图5所示的动态区块判断电路540的功能方块示意图。如图6所示，动态区块判断电路540包含有（但不限于）比较单元541、储存单元543以及选取单元545。比较单元541会依据该多个亮度差异值与多个不同的动态参考值来产生多个候选判断结果，其中，每一个候选判断结果可能都包含有不同的动/静态区块组合。储存单元543则会储存该多个候选判断结果，而选取单元545则会自该多个候选判断结果中选出一动态区块判断结果与一静态区块判断结果，并且利用该动态区块判断结果与该静态区块判断结果，将每一第一区块分别设定成动/静态区块。其中，储存单元543亦可能同时储存每一第一区块所对应的多个区块亮度值，如此一来，当后续的前景亮度值运算单元550与背景亮度值运算单元560自选取单元545处得知正确的动/静态区块判断结果之后，便可从储存单元543中取出动/静态区块所对应的区块亮度值来产生前景亮度值与背景亮度值。另外，选取单元545如何自该多个候选判断结果中选出该动态区块判断结果与该静态区块判断结果的判断准则已见于前述说明中，故在此便不另作赘述。

本发明图像处理装置的第三实施例是基于上述的图像处理方法的第三实施例所设计，因而可于背光环境中分析环境亮度。请参考图7，其为本发明图像处理装置的第三实施例的功能方块示意图。如图7所示，图像处理装置700包含有（但不限于）：一区块亮度值产生电路710、一背光区块判断电路720以及一背光亮度值运算电路730。图像处理装置700主要用于分析当环境光源被物体遮蔽进而造成背光环境时的环境亮度值，其中，区块亮度值产生电路710用以依据一输入图像流的一图像中多个区块的多个像素所分别对应的多个亮度值，来产生分别对应于该多个区块的多个区块亮度值；背光区块判断电路720耦接于区块亮度值产生电路710，并且用以利用一背光判断值与该多个区块亮度值，来决定是否将该多个区块中的一区块设定为背光区块；背景亮度值运算电路730耦接于背光区块判断电路720以及区块亮度值产生电路710，用以当该多个区块中被设定为背光区块的数目大于一特定值时，利用多个背光区块所对应的区块亮度值来决定一环境亮度值。

尽管以上所述的本发明图像处理装置的各个实施例分别应用于静态环境、动态环境以及背光环境下进行环境亮度分析，然而，在本发明的其它实施例中，可能同时采用多种环境亮度分析技术，亦即，在一设计变化中，图像处理装置可适用于一种以上的环境，而不限于仅应用于静态环境、动态环境以及背光环境中其一来进行环境亮度分析。因此，接下来将提供本发明中可同时分析静态环境、动态环境以及背光环境的图像处理装置的实施例，并请参考图8，其为本发明图像处理装置的第四实施例的功能方块示意图。

如图8所示，图像处理装置800包含有（但不限于）：一原始亮度值调整电路801、一区块亮度值产生电路802、一差异值运算电路803、一背光区块判断电路804、一背光亮度值运算电路805、一动态区块判断电路806、一前景亮度值运算电路807、一背景亮度值运算电路808、一第一亮度特征值运算电路809、一第二亮度特征值运算电路810、一判断电路811、一环境亮度值选择电路812、一步增控制电路813以及一硬件控制电路814。由于图像处理装置800中大部分电路元件已于先前说明中清楚阐述其原理与相关操作，故在此不多作赘述。以下仅就先前说明中未提及的部分与差异的处进行说明。

首先，本实施例中的输入图像流中的图像会先被传送至原始亮度值调整电路801来进行调整，并且原始亮度值调整电路801会输出每一图像中每一像素的亮度值至区块亮度值产生电路802。区块亮度值产生电路802会依据后续电路需求，分别输出不同图像对应的区块亮度值至差异值运算电路803、第一亮度特征值运算电路809、第二亮度特征值运算电路810与背光区块判断电路804，其中，对于差异值运算电路803而言，区块亮度值产生电路802会输出对应两个图像的多个区块亮度值至差异值运算电路803以产生多个区块亮度差异值，而对于第一亮度特征值运算电路而言，区块亮度值产生电路802仅会输出对应一个图像的多个区块亮度值。

当前景亮度值运算电路807、背景亮度值运算电路808、第一亮度特征值运算电路809与第二亮度特征值运算电路810分别计算出不同的亮度值与亮度特征值后，判断电路811依据环境中是否有动态的存在来决定利用哪一个值作为输出值。因此，动态区块判断电路806亦会耦接至判断电路811，判断电路811可依据动态区块的信息来判定是否有动态存在于环境中。当有动态存在时，判断电路811会自该前景亮度值、该背景亮度值与该第二亮度特征值（直接对所有像素的亮度值进行平均所得）中选择一最大值作为输出值，反之，若不存在动态时，则会利用该第一亮度特征值与该第二亮度特征值中的最大值来作为输出值。接着，环境亮度值选择电路812（可简单地用一多任务器来实现），会从判断电路811与背光亮度值运算电路805两者的输出值中选择其一来输出以作为该环境亮度值，其中，选择的条件为背光区块的数目，换言之，当该图像中被判断为背光区块的区块数目大于一特定临界值时，环境亮度值选择电路812会以背光亮度值运算电路805的输出值来作为该环境亮度值，反之，则以判断电路811的输出值来作为该环境亮度值。接着，选择电路812所输出的该环境亮度值会被传送至步增控制电路813，而步增控制电路813将会依此输出步增控制操作结果至硬件控制电路814，最后，硬件控制电路814会依据所接收到的步增控制操作结果来产生一控制值，其中，若硬件控制电路814所产生的该控制值是用来控制一键盘的背光源，则该控制值可能为逻辑”0”或逻辑”1”，用来开启或关闭该键盘的背光源。

如前所述，为了修正自动曝光操作对环境亮度值分析的影响，图像处理装置800便包含有原始亮度值调整电路801，其功能方块图请参见图9。如图9所示，原始亮度值调整电路801包含有（但不限于）一减法单元8011、一乘法单元8012以及一加法单元8013，其中减法单元8011与加法单元8013皆可透过加法器来实施。原始亮度值调整电路801针对每一像素所对应的原始亮度值（直接由图像采集装置输出）逐一调整，其中，减法单元8011用以将该图像所对应的一曝光值与一曝光参考值相减以产生一差值；乘法单元8012耦接于减法单元8011，并且用以将该差值与一像素所对应的一权重值相乘以产生一相乘结果。加法单元8013耦接于乘法单元8012，并且用以将该相乘结果与该像素所对应的一原始亮度值相加，以决定该像素所对应的一亮度值。如此一来，通过原始亮度值调整电路801的运算处理，即可于自动曝光功能开启时，修正图像采集装置所采集的图像中的亮度信息与真实亮度间的误差。此外，原始亮度值调整电路801亦可应用于本发明的其它实施例中，举例来说，原始亮度值调整电路801先于第一/第二区块亮度值产生电路（例如图5所示的第一/第二区块亮度值产生电路510/520）来接收输入图像流，并且自输入图像流中所欲分析的图像来取得每一像素的原始亮度值，再经过上述的运算处理后，最后将每一像素所对应的亮度值输出至该第一/第二区块亮度值产生电路。

步增控制电路813的操作原理请见先前关于步增控制操作的相关说明，以下仅于图10中描绘其功能方块图，并进行简单叙述。步增控制电路813包含有（但不限于）：一减法单元1010、一暂存单元1020、一第一箝位单元1030、一加法单元1040以及一第二箝位单元1050。步增控制电路813主要用以依据环境亮度值来产生一目前步增控制操作结果。暂存单元1020耦接于第二箝位单元1050，用以暂存依据该输入图像流所产生一先前步增控制操作结果。减法单元1010耦接于环境亮度值选择电路812与暂存单元1020，用以将该环境亮度值与该先前步增控制操作结果相减，产生一相减结果。第一箝位单元1030，耦接于减法单元1010，用以依据该相减结果与一第一组临界值来进行一箝位操作，以产生一第一输出结果。加法单元1040，耦接于暂存单元1020与第一箝位单元1030，用以将该第一输出结果与该先前步增控制操作结果相加，以产生一相加结果。第二箝位单元1050，耦接于加法单元1040，用以依据该相加结果与一第二组临界值来进行一箝位操作，以产生一目前步增控制操作结果。应当特别注意的是，尽管在本实施例中，减法单元1010耦接于环境亮度值选择电路812，然而，在不具备环境亮度值选择电路812的实施例中，减法单元1010是耦接于判断电路来接收该环境亮度值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种图像处理方法，其特征在于，包含：

依据一输入图像流的一图像中多个区块的多个像素所分别对应的多个亮度值，来产生分别对应于该多个区块的多个区块亮度值；

利用一背光判断值与该多个区块亮度值，来决定是否将该多个区块中的一区块设定为背光区块；以及

当该多个区块中被设定为背光区块的数目大于一特定值时，利用多个背光区块所对应的区块亮度值来决定一环境亮度值；

其中所述方法还包含调整像素的原始亮度值的步骤，用以依据该图像的曝光程度来分别调整该多个区块中的该多个像素所分别对应的多个原始亮度值以产生该多个亮度值，该步骤包含有：

针对该图像中每一区块中的每一像素：

将该图像所对应的曝光值与一曝光参考值的差值与该像素所对应的权重值相乘以产生一相乘结果；以及

将该相乘结果与该像素所对应的原始亮度值相加，以决定该像素所对应的一亮度值。

2.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，还包含有：

将该环境亮度值与依据该输入图像流所产生的一先前步增控制操作结果相减，产生一相减结果；

依据该相减结果与一第一组临界值来进行一箝位操作，以产生一第一输出结果；

将该第一输出结果与该先前步增控制操作结果相加，以产生一相加结果；以及

依据该相加结果与一第二组临界值来进行一箝位操作，以产生一目前步增控制操作结果。

3.一种图像处理装置，其特征在于，包含：

区块亮度值产生电路，用以依据一输入图像流的一图像中多个区块的多个像素所分别对应的多个亮度值，来产生分别对应于该多个区块的多个区块亮度值；

背光区块判断电路，耦接于该区块亮度值产生电路，用以利用一背光判断值与该多个区块亮度值，来决定是否将该多个区块中的一区块设定为背光区块；以及

背光亮度值运算电路，耦接于该背光区块判断电路以及该区块亮度值产生电路，用以当该多个区块中被设定为背光区块的数目大于一特定值时，利用多个背光区块所对应的区块亮度值来决定一环境亮度值。

4.如权利要求3所述的图像处理装置，其特征在于，还包含有：

一原始亮度值调整电路，耦接于该区块亮度值产生电路，用以依据该图像的曝光程度来分别调整该多个区块的该多个像素所分别对应的多个原始亮度值以产生该多个亮度值，该原始亮度值调整电路分别针对该图像中每一区块中的每一像素进行亮度值调整，其中该原始亮度值调整电路包含有：减法单元、耦接于该减法单元的乘法单元以及耦接于该乘法单元的加法单元，其中

针对该图像中每一区块中的每一像素：

该减法单元用以将该图像所对应的曝光值与一曝光参考值相减以产生一差值；该乘法单元用以将该差值与该像素所对应的权重值相乘以产生一相乘结果；以及该加法单元用以将该相乘结果与该像素所对应的原始亮度值相加，以决定该像素所对应的一亮度值。

5.如权利要求3所述的图像处理装置，其特征在于，还包含有：

步增控制电路，用以依据该环境亮度值来产生一目前步增控制操作结果，包含：

暂存单元，耦接于一第二箝位单元，用以暂存依据该输入图像流所产生一先前步增控制操作结果；

减法单元，耦接于该判断电路与该暂存单元，用以将该环境亮度值与该先前步增控制操作结果，产生一相减结果；

第一箝位单元，耦接于该减法单元，用以依据该相减结果与一第一组临界值来进行一箝位操作，以产生一第一输出结果；

加法单元，耦接于该暂存单元与该第一箝位单元，用以将该第一输出结果与该先前步增控制操作结果相加，以产生一相加结果；以及

第二箝位单元，耦接于该加法单元与该暂存单元，用以依据该相加结果与一第二组临界值来进行一箝位操作，以产生一目前步增控制操作结果。