CN103024489A - 图像处理装置及系统、视频采集卡、显示器件、机顶盒 - Google Patents

Abstract

图像处理装置及系统、视频采集卡、显示器件、机顶盒。本发明涉及图像处理技术领域，公开了一种图像处理装置，包括：信号输入接口，用于接收原始输入的图像信号；图像调节模块，连接所述信号输入接口，用于调节图像信号的对比度，以提升对比度；背光调节模块，连接所述图像调节模块，用于根据调节后的对比度计算背光调光信号；信号输出接口，连接所述图像调节模块和背光调节模块，用于输出调节后的图像信号和所述背光调光信号。本发明的图像处理装置通过提供信号输入接口和信号输出接口，针对不同的应用采用不同信号格式的接口输入/输出，提高了图像处理装置的通用性和扩展性，同时使最终显示图像的显示器件达到节能的效果。

Description

图像处理装置及系统、视频采集卡、显示器件、机顶盒

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种图像处理装置及系统、视频采集卡、显示器件、机顶盒。

背景技术

液晶显示存在两个固有缺点：（1）对比度低；（2）功耗大。目前很多研究者采用背光动态调光技术改善液晶显示对比度，同时降低能耗。根据背光亮度调整方法可将动态调光技术分为全局调光和局部调光。全局调光是整体改变背光亮度，局部调光则是将背光分为若干个可以单独控制的区域，根据该区域对应图像的特征值确定这个区域的背光亮度。相对于区域调光，全局调光不需要对背光进行分区设计、控制，所需控制芯片少，硬件成本低。由于不需要分区，不存在目前区域调光方法中存在的光线串扰问题。全局调光还有一个突出的好处是既能够在直下式背光也能够在侧出式背光中实现，能够同时满足体积轻薄、对比度高、能耗低的要求。

目前，对背光调光有很多相关研究，不但提高了显示器件的对比度，而且达到了节能的效果。

但现有技术中均针对液晶显示器件专项开发，调节液晶象素开度，针对液晶种类及解析度存在一些差异，在通用性上存在局限；各种液晶屏的接口pin脚定义存在差异，调节背光亮度后通过补偿信号控制液晶象素开度的数据输出定义存在差异，无法很好的做到完全的通用性；调光技术基于对图像的分析统计，输入/输出信号的接口差异导致调光算法内部的相关数据接口定义有差异，无法做到完全的通用；现有的调光技术基于液晶显示器件本身，对于已经在用的产品无法进行改良通用性的问题；现有调光技术均基于液晶显示器件本身，通用性和产业化受液晶显示器件本身的发展所限，发展空间较小。

总之，现有的背光调光技术均只针对显示器件，其输入输出接口，尤其是输出接口只符合显示器件的标准，通用性差，扩展空间小。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何实现显示对比度高且通用性又广泛的用于背光调光的图像处理装置。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种图像处理装置，包括：

信号输入接口，用于接收原始输入的图像信号；

图像调节模块，连接所述信号输入接口，用于调节图像信号中图像的对比度，以提升对比度；

背光调节模块，连接所述图像调节模块，用于根据调节后图像的对比度计算背光调光信号；

信号输出接口，连接所述图像调节模块和背光调节模块，用于输出调节后的图像信号和所述背光调光信号。

其中，所述信号输出接口包括：

图像信号输出接口，连接所述图像调节模块，用于输出调节后的图像信号；

调光信号输出接口，连接所述背光调节模块，用于输出所述背光调光信号。

其中，所述图像信号输出接口和调光信号输出接口均包括：HDMI接口、VGA接口、DVI接口、S端子、分量视频接口及USB接口中的一种或多种。

其中，所述信号输出接口包括：

信号合成模块，连接所述图像调节模块和背光调节模块，用于将调节后的图像信号和所述背光调光信号按预定的信号调制规则整合成一路合成信号；

合成信号输出接口，连接所述信号合成模块，用于输出所述合成信号。

其中，还包括：合成信号接收器，具体包括：

合成信号输入接口，用于接收所述合成信号；

信号分离模块，连接所述合成信号输入接口，用于按照预定的信号调制规则相反的规则分离出调节后的图像信号和所述背光调光信号；

图像信号输出接口，连接所述信号分离模块，用于输出调节后的图像信号；

调光信号输出接口，连接所述信号分离模块，用于输出所述背光调光信号。

其中，所述合成信号输出接口无线连接所述合成信号输入接口。

其中，所述合成信号输出接口和合成信号输入接口均包括：HDMI、VGA接口、DVI接口、S端子、分量视频接口及USB接口中的一种或多种。

其中，所述信号输入接口包括：HDMI、VGA接口、DVI接口、S端子、分量视频接口及USB接口中的一种或多种。

本发明还提供了一种图像处理系统，包括：图像采集装置或图像显示装置，还包括上述任一项所述的图像处理装置，所述图像采集装置或图像显示装置包括：

图像信号输入接口，连接所述图像处理装置的信号输出接口，用于接收所述调节后的图像信号；和/或

调光信号输入接口，连接所述图像处理装置的信号输出接口，用于接收所述背光调光信号。

本发明还提供了一种视频采集卡，包括：视频采集卡接口，还包括上述任一项所述的图像处理装置，所述视频采集卡接口连接所述图像处理装置的信号输出接口，用于接收所述调节后的图像信号。

本发明还提供了一种显示器件，包括：视频采集卡接口及背光驱动电路，还包括上述任一项所述的图像处理装置，所述视频采集卡接口连接所述图像处理装置的信号输出接口，用于接收所述调节后的图像信号；背光驱动电路连接所述图像处理装置的信号输出接口，用于接收所述背光调光信号。

本发明还提供了一种机顶盒，包括：机顶盒输出接口，还包括上述任一项所述的图像处理装置，所述机顶盒输出接口连接所述图像处理装置的信号输入接口，用于将机顶盒处理的信号输入所述图像处理装置。

（三）有益效果

本发明的图像处理装置通过提供信号输入接口和信号输出接口，针对不同的应用采用不同信号格式的接口输入/输出，提高了图像处理装置的通用性和扩展性，同时提高了图像的对比度，显示效果更加清晰。

附图说明

图1是本发明实施例的一种图像处理装置结构示意图；

图2是本发明实施例的一种视频采集卡结构示意图；

图3是本发明实施例的一种显示器件结构示意图；

图4是本发明实施例的一种机顶盒结构示意图；

图5是本发明实施例的另一种图像处理装置结构示意图；

图6是图5中图像处理装置应用结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例的图像处理装置如图1所示，包括：信号输入接口110、图像调节模块120、背光调节模块130及信号输出接口140。信号输出接口140包括：图像信号输出接口141和调光信号输出接口142。信号输入接口110连接图像调节模块120，背光调节模块连接图像调节模块120，图像调节模块120和背光调节模块130分别连接图像信号输出接口141和调光信号输出接口142。

信号输入接口110用于接收原始输入的图像信号，图像调节模块120用于调节图像信号的对比度，以提升对比度，背光调节模块130，用于根据调节后的对比度计算背光调光信号，信号输出接口140用于输出调节后的图像信号和所述背光调光信号，具体地，图像信号输出接口141用于输出调节后的图像信号，调光信号输出接口142用于输出背光调光信号。

本实施例的图像调节模块120调节图像对比度的方式为设定像素亮度阈值，对于图像中的每个像素，其亮度大于该阈值的像素调亮，小于该阈值的像素调暗，从而增加对比度。例如可以通过亮度S曲线的拐点作为阈值标准。

本实施例的背光调节模块130根据图像调节模块120调节后的图像的对比度进行背光调光。由于图像的对比度提高了，更加清晰（效果相对于图像亮度增加了），因此，可以将背光按一定的比例调暗，使其达到调节前的图像效果，由于背光调暗，从而降低显示器件的功耗，到达了节能的效果。当然也可以不调节背光，或不按一定的比例调节，根据不同的观看效果可以实现不同的调节方式。

背光调光信号多采用PWM信号，设背光没有调光前PWM信号的占空比为R1，调光后生成的PWM信号占空比为R2，则R2=R1×k，k为调节比例，可根据整帧图像的像素灰度最大值、子像素红（R）、绿（G）、蓝（B）各颜色最大亮度值、灰度平均值、颜色亮度平均值等特征参数计算得到。例如：

$k=k_0+\frac{1}{b}L$

式中，k₀是调光因子初始值，可以选0.5，0.75或其他值。b是图像对背光亮度的影响系数。例如，当k₀取0.5时，b=510，当k₀取0.75时，b=1020。L可以取各子像素R、G、B亮度最大值；也可以取各子像素灰度最大值；也可以先取各像素R、G、B亮度最大值，然后对所有像素最大值进行平均运算得到；也可以首先计算各子像素的灰度值，对所有像素灰度值进行平均运算得到。若要调低背光亮度，其取值要考虑初始值k₀，保证k在（0,1）范围内。

本实施例的图像处理装置中的功能模块图像调节模块120和背光调节模块130可以是通过嵌入式的方式固化在各自的芯片（如FPGA）中或同一芯片中，形成相应的硬件模块。

本实施例中的信号输入接口110、图像信号输出接口141及调光信号输出接口142均可采用多种格式的信号接口，包括：HDMI（高清晰度多媒体接口）、VGA接口（目前电脑连接投影仪，电脑主机与显示器连接大量使用）、DVI接口（VGA的数字信号接口）、S端子（S-Video是应用最普遍的视频接口之一，是一种视频信号专用输出接口）、分量视频接口（电视与机顶盒等连接常用接口）及USB接口等的一种或多种。

本实施例的图像处理装置通过提供信号输入接口和信号输出接口，针对不同的应用采用不同信号格式的接口输入/输出，提高了图像处理装置的通用性和扩展性，同时使最终显示图像的显示器件达到节能的效果。

本发明还提供了一种图像处理系统，包括：图像采集装置或图像显示装置，还包括上述的图像处理装置，图像采集装置或图像显示装置包括：图像信号输入接口，连接图像处理装置的信号输出接口，用于接收调节后的图像信号；和/或调光信号输入接口，连接所述图像处理装置的信号输出接口，用于接收背光调光信号。图像处理系统可以是视频采集卡等，具体实施例说明如下。

实施例2

本实施例提供了一种视频采集卡，如图2所述，将上述实施例1的图像处理装置芯片化，并集成于视频采集卡上。该视频采集卡包括：信号输入接口210、图像调节模块220、背光调节模块230、信号输出接口240及视频采集卡接口250。信号输出接口240包括：图像信号输出接口241和调光信号输出接口242。信号输入接口210连接图像调节模块220，背光调节模块230连接图像调节模块220，图像调节模块220和背光调节模块230分别连接图像信号输出接口241和调光信号输出接口242。图像信号输出接口241连接视频采集卡接口250。

外界接入的原始图像信号先通过该图像处理装置进行对比度提升图像处理，处理后的图像信号再输入视频采集卡接口250；同时生成的背光调光信号通过调光信号输出接口242输出至显示器件的背光驱动电路进行背光调节；从而成为具有提升对比度、降低能耗功能的视频采集卡。

实施例3

本实施例提供了一种显示器件，如图3所述，将上述实施例1的图像处理装置芯片化，或者电路板卡化，安装于显示器件内。该显示器件包括：信号输入接口310、图像调节模块320、背光调节模块330、信号输出接口340、视频采集卡接口350及背光驱动电路360。信号输出接口340包括：图像信号输出接口341和调光信号输出接口342。信号输入接口310连接图像调节模块320，背光调节模块330连接图像调节模块320，图像调节模块320和背光调节模块330分别连接图像信号输出接口341和调光信号输出接口342。图像信号输出接口341连接视频采集卡接口350，调光信号输出接口342连接背光驱动电路360。

外界接入的原始图像信号先通过该图像处理装置进行对比度提升图像处理，处理后的图像再输入视频采集卡接口350；同时生成的背光调光信号输入背光驱动电路360进行背光调节，从而成为具有提升对比度、降低能耗功能的液晶显示器件。

实施例4

本实施例提供了一种机顶盒，如图4所述，将上述实施例1的图像处理装置芯片化，或者电路板卡化，安装于机顶盒内。该机顶盒包括：信号输入接口410、图像调节模块420、背光调节模块430、信号输出接口440及机顶盒输出接口450。信号输出接口440包括：图像信号输出接口441和调光信号输出接口442。信号输入接口410连接图像调节模块420，背光调节模块430连接图像调节模块420，图像调节模块420和背光调节模块430分别连接图像信号输出接口441和调光信号输出接口442。机顶盒输出接口450连接信号输入接口410。

外界接入信号先通过机顶盒的原视频处理系统解析，然后进入该图像处理装置进行对比度提升图像处理，处理后的图像再输出供显示器件连接；同时生成的调光信号供连接背光驱动进行背光调节；从而成为具有提升对比度、降低能耗功能的新型的机顶盒；该机顶盒在连接有调光信号接收系统的显示器件时，可以达到提升对比度、降低能耗的效果；在连接没有调光信号接收系统的显示器件时，也可以达到提升图像对比度的效果。

实施例5

本实施例的图像处理装置如图5所示，包括：信号输入接口510、图像调节模块520、背光调节模块530及信号输出接口540。信号输出接口540包括：信号合成模块541和合成信号输出接口542。信号输入接口510连接图像调节模块520，背光调节模块530连接图像调节模块520，图像调节模块520和背光调节模块530均连接信号合成模块541，信号合成输出接口542连接信号合成模块541。图像调节模块520和背光调节模块530可采用与实施例1相同的调节方式调节。

图像处理装置还包括：合成信号接收器550，具体包括：合成信号输入接口551、信号分离模块552、图像信号输出接口553和调光信号输出接口554。合成信号输入接口551连接合成信号输出接口542，用于接收合成信号输出接口542输出的合成信号。信号分离模块552连接合成信号输入接口551，用于按照预定的信号调制规则相反的规则分离出调节后的图像信号和背光调光信号。图像信号输出接口553连接信号分离模块552，用于输出调节后的图像信号；调光信号输出接口554连接信号分离模块552，用于输出背光调光信号。

本实施例中合成信号输出接口542和合成信号输入接口551可以是HDMI（高清晰度多媒体接口）、VGA接口（目前电脑连接投影仪，电脑主机与显示器连接大量使用）、DVI接口（VGA的数字信号接口）、S端子（S-Video是应用最普遍的视频接口之一，是一种视频信号专用输出接口）、分量视频接口（电视与机顶盒等连接常用接口）及USB接口中的一种或多种。其中，合成信号输出接口542和合成信号输入接口551可通过有线或无线连接，本实施例在优选无线连接，即通过无线发送上述接口格式的数据包。这样图像处理装置形成一个发送端的信号发射器，而合成信号接收器550为一个接收端的接收器，即将发送和接收分离。应用场景如图6所示，视频或图像信号在集中发射源处（如：电视台等），通过该图像处理装置（发射器）将原始图像转换成高对比度图像信号和背光调光信号发出，背光调光信号采用不可被常规采集卡接收的频率或制式发出。信号进入接收器前，普通显示装置通过原有信号接收装置接收高度比信号，可以提升观赏对比度；具有合成信号接收器的液晶显示器件可以将信号分离为高对比度图像信号和背光调光信号，从而实现更高对比度、节能的效果。

本实施例中，对于图像处理系统，如：视频采集卡和显示器件，只要在其中集成本实施例的合成信号接收器550即可。在视频采集卡中，使合成信号接收器550的图像信号输出接口553连接原有的视频采集卡接口即可。在显示器件中，使合成信号接收器550的图像信号输出接口553连接原有的视频采集卡接口，使合成信号接收器550的调光信号输出接口554连接原有的背光驱动电路即可。

本实施例的图像处理装置包括相互分离的信号发射端和接收端，适用于集中发送图像信号的场景。

以上实施例中的图像可以是单帧的静态图像，也可以是视音频图像。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (12)

1.一种图像处理装置，其特征在于，包括：

信号输入接口，用于接收原始输入的图像信号；

图像调节模块，连接所述信号输入接口，用于调节图像信号中图像的对比度，以提升对比度；

背光调节模块，连接所述图像调节模块，用于根据调节后图像的对比度计算背光调光信号；

信号输出接口，连接所述图像调节模块和背光调节模块，用于输出调节后的图像信号和所述背光调光信号。

2.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，所述信号输出接口包括：

图像信号输出接口，连接所述图像调节模块，用于输出调节后的图像信号；

调光信号输出接口，连接所述背光调节模块，用于输出所述背光调光信号。

3.如权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，所述图像信号输出接口和调光信号输出接口均包括：HDMI接口、VGA接口、DVI接口、S端子、分量视频接口及USB接口中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，所述信号输出接口包括：

信号合成模块，连接所述图像调节模块和背光调节模块，用于将调节后的图像信号和所述背光调光信号按预定的信号调制规则整合成一路合成信号；

合成信号输出接口，连接所述信号合成模块，用于输出所述合成信号。

5.如权利要求4所述的图像处理装置，其特征在于，还包括：合成信号接收器，具体包括：

合成信号输入接口，用于接收所述合成信号；

信号分离模块，连接所述合成信号输入接口，用于按照预定的信号调制规则相反的规则分离出调节后的图像信号和所述背光调光信号；

图像信号输出接口，连接所述信号分离模块，用于输出调节后的图像信号；

调光信号输出接口，连接所述信号分离模块，用于输出所述背光调光信号。

6.如权利要求5所述的图像处理装置，其特征在于，所述合成信号输出接口无线连接所述合成信号输入接口。

7.如权利要求6所述的图像处理装置，其特征在于，所述合成信号输出接口和合成信号输入接口均包括：HDMI、VGA接口、DVI接口、S端子、分量视频接口及USB接口中的一种或多种。

8.如权利要求1~7中任一项所述的图像处理装置，其特征在于，所述信号输入接口包括：HDMI、VGA接口、DVI接口、S端子、分量视频接口及USB接口中的一种或多种。

9.一种图像处理系统，包括：图像采集装置或图像显示装置，其特征在于，还包括如权利要求1~8中任一项所述的图像处理装置，所述图像采集装置或图像显示装置包括：

图像信号输入接口，连接所述图像处理装置的信号输出接口，用于接收所述调节后的图像信号；和/或

调光信号输入接口，连接所述图像处理装置的信号输出接口，用于接收所述背光调光信号。

10.一种视频采集卡，包括：视频采集卡接口，其特征在于，还包括如权利要求1~8中任一项所述的图像处理装置，所述视频采集卡接口连接所述图像处理装置的信号输出接口，用于接收所述调节后的图像信号。

11.一种显示器件，包括：视频采集卡接口及背光驱动电路，其特征在于，还包括如权利要求1~8中任一项所述的图像处理装置，所述视频采集卡接口连接所述图像处理装置的信号输出接口，用于接收所述调节后的图像信号；背光驱动电路连接所述图像处理装置的信号输出接口，用于接收所述背光调光信号。

12.一种机顶盒，包括：机顶盒输出接口，其特征在于，还包括如权利要求1~8中任一项所述的图像处理装置，所述机顶盒输出接口连接所述图像处理装置的信号输入接口，用于将机顶盒处理的信号输入所述图像处理装置。

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