CN103765499A - 一种处理图像数据以用于图像显示面板的方法 - Google Patents

Abstract

一种处理用于图像显示面板的图像数据的方法包括在第一模式中：根据构成用于在所述图像显示面板上显示的图像的所接收的图像数据和根据用于像素的第二数据值，确定将施加到所述图像显示面板的像素的信号电压，由此生成在第一观察位置（5）可察觉但在第二观察位置（3）基本不可察觉的辉度变化。将施加到一组像素中的像素的信号电压确定为使得所述组中的像素的总辉度依赖于（例如正比于）由所述图像数据为所述组中的像素指定的总辉度。一组中的像素的数量局部可变，且根据限定所述组的图像区域中像素的第二数据值和/或图像数据来选择。本发明使得有可能在主图像内容相对均匀且没有高空间分辨率图像特征的局部区域中在增加的像素组尺寸上指定辉度重新分配，同时对于具有尖锐边缘和其它高分辨率特征的主图像区域在减小的像素组尺寸上指定辉度重新分配。

Description

一种处理图像数据以用于图像显示面板的方法

技术领域

本发明涉及可在公共和隐私显示模式之间切换的显示设备，诸如有源矩阵液晶显示设备。

背景技术

公知可在公共和隐私显示模式之间切换的若干类型的显示器，且具有不同程度的高于标准显示器的附加成本、便于使用和隐私性能强度。

包含这些显示器的设备包括移动电话、个人数字助理（PDA）、膝上型计算机、台式监视器、自动取款机（ATM）、以及电子销售点（EPOS）装备。同样，这些设备在使能够在特定时刻看到特定图像（例如，车子开动时的车载电视屏幕）的特定观察者（例如，驾驶员或操作重型机械的那些人）分散注意力、并且因此是不安全的场合中可能是有益的。

存在用于向自然宽视角范围显示器添加光控装置（诸如微百叶窗膜（microlouvre film））的若干方法，（USRE27617(F.O.Olsen;3M1973),US4766023(S.-L.Lu,3M1988)和US4764410(R.F.Grzywinski;3M1988)）。然而，涉及可分离光学布置的该方法或其它方法不方便切换，需要他们手动放置和去除该膜或其它装置来将显示器从公共转变成隐私模式。

在GB2413394(夏普),WO06132384A1(夏普，2005)和GB2439961(夏普)中公开提供可电子切换的隐私功能的方法。在这些发明中，通过向显示面板添加一个或多个额外的液晶层和偏光片来构建可切换隐私设备。可通过以已知方式电切换液晶来改变对这些额外元件的固有视角依赖性。使用该技术的设备包括夏普Sh851i和Sh902i移动电话。这些方法具有附加的光学组件使显示器的厚度和成本增加的缺点。

在US20070040780A1和GB0721255.8中描述了通过在两个不同配置（两个配置都能对在轴观看者显示高质量图像）之间切换显示器的单个液晶层，从而控制LCD的观看角度性质的方法。这些设备在无需增加显示器厚度的情况下提供可切换私密功能，但是需要复杂的像素电极设计以及对标准显示器的其他制造修改。

具有隐私模式能力而未增加显示器硬件复杂性的显示器设备的一个示例是夏普Sh702iS移动电话。该移动电话使用对电话的LCD上所显示的图像数据的操纵、结合显示器中所使用的液晶模式固有的角数据-辉度性质来产生隐私模式，在隐私模式中所显示的信息对于从偏离中心的位置观察显示器的观察者而言是难以辨别的。这种类型的方法的一个主要优点在于在公共模式下，显示器由标准显示器组成且用作标准显示器，且隐私模式能力不会导致图像质量劣化。然而，在隐私模式下，显示给合法的在轴观察者的图像的质量严重劣化。

在GB2428152A1、WO2009110128A1、WO201134209和WO201134208中给出了多种改进的方案，在隐私模式中，这些方案以依赖于第二掩蔽图像的方式操纵图像数据，因此导致在显示经修改的图像时掩蔽图像被离轴观察者察觉。这些方法提供了可电子切换的公共/隐私显示器，且不需要附加的光学元件、最少的附加成本以及满意的隐私性能。这些方法均利用人类视觉系统的有限分辨率，通过在一组相邻像素内向在轴观察者重新分配该组相邻像素所产生的辉度，同时保持该组作为整体产生的相同的总辉度。在图5中示出了WO2009/110128的操作原理，该图从WO2009/110128获取。通过LUT确定在隐私模式中施加到子像素的电压，该LUT接收主图像数据、侧图像数据和空间“标记”参数作为输入。空间相关的标记参数可以是一标记值，该标记值指示，基于该像素的空间位置，该像素将被视为在两组或更多组像素中的哪些组中。例如，可以说图像阵列中的奇数列中的像素形成一个组而偶数列中的像素形成另一组。这些组还可构成奇数或偶数行，或者像素阵列的棋盘布置的两个部分。在显示器上，主图像数据值、侧图像数据值和空间“标记”参数之间的映射是固定的，使得特定的主图像数据值、特定的侧图像数据值和特定的空间标记参数值将始终产生相同的子像素电压，而不管像素在图像中的位置如何。

在WO201134209和WO201134208中，描述了其中辉度被重新分配的像素组的尺寸增加如何增加离轴观察者看到的遮蔽图像的最大对比度。然而，还描述了这种像素组的增加尺寸如何降低在轴观察者观察到的主图像的有效空间分辨率。本质上，隐私效果的强度和主图像分辨率损失之间存在折衷。WO201134208描述了可如何通过仔细选择确定组中的哪些像素更亮或更暗的空间参数或通过时间翻转空间参数的图案，来减轻这种分辨率折衷，以使肉眼在若干帧上平均该组中的各像素产生的辉度。然而，尽管可通过这些方法降低所察觉的分辨率损失，但当在由增加数量的像素组成的组上进行辉度平均时仍具有这种察觉的损失增加。

因此，期望提供一种具有公共和隐私模式能力的高质量LCD显示器，其中不需要从标准显示器进行对LC层或像素电极几何形状的修改，该显示器在公共模式中具有基本上不变的显示性能（亮度、对比度分辨率等），且在隐私模式中具有强隐私效果，且对在轴图像质量的劣化（尤其是关于隐私模式中引起的分辨率损失）最小。

[引用列表]

[专利文献]

专利文献1：

USRE27617

专利文献2：

US4766023

专利文献3：

US4764410

专利文献4：

GB2413394

专利文献5：

WO06132384A1

专利文献6：

GB2439961

专利文献7：

US20070040780A1

专利文献8：

GB0721255.8

专利文献9：

GB2428152A1

专利文献10：

WO2009110128A1

专利文献11：

WO201134209

专利文献12：

WO201134208

发明内容

本发明的一个方面提供一种处理用于图像显示面板的图像数据的方法，所述方法包括，在第一模式中：根据构成用于在所述图像显示面板上显示的图像的所接收的图像数据和根据用于像素的第二数据值，确定将施加到所述图像显示面板的像素的信号电压，由此生成在第一观察位置可察觉但在第二观察位置基本不可察觉的辉度变化；其中将施加到一组像素中的像素的信号电压被确定为使得所述组中的像素的总辉度依赖于由所述图像数据为所述组中的像素指定的总辉度；其中一组中的像素的数量局部可变，且根据限定所述组的图像区域中像素的第二数据值和/或图像数据来选择。

作为一个示例，组中像素的总辉度可与由图像数据为组中的像素指定的总辉度成比例，尽管本发明不限于此。

显示设备的这种操作模式提供隐私（窄视角）显示模式。作为第二数据值的结果而生成的辉度变化用于遮掩如果仅输入所接收的图像数据而生成的图像，使得在隐私模式的预期观察范围（图2中的窄观察范围6）外的第一观察位置（例如图2中的位置5）处的观察者由于重叠的辉度变化而不能辨认图像，或者仅可看到图像的劣化版本。在隐私模式中的预期观察范围内的第二观察位置（例如图2中的位置3）处的观察者几乎察觉不到或察觉不到强度变化，因此看到几乎没有或没有图像质量劣化的原始图像（即，如果单独输入所接收的图像数据而生成的图像）。

此外，本发明通过提供根据输入图像内容和/或侧图像内容适应性地且局部地确定辉度被重新分配的像素组的尺寸的附加处理步骤，扩展了GB2428152A1、WO2009110128A1、WO201134209和WO201134208的图像处理方法。即，在确定信号电压之前，本发明提供了在图像显示面板的像素中限定像素组的步骤，且确定信号电压以提供组中的像素之间辉度的重新分配（与仅从所接收的图像数据确定的信号电压生成的像素辉度相比）。该附加步骤因此使得有可能例如在主图像内容相对均匀且没有高空间分辨率图像特征的局部区域中，或者在侧图像内容需要通过在这种增加的像素尺寸上的辉度平均实现的增加的对比度的区域中，在增加的像素组尺寸上指定辉度重新分配。同样，附加步骤可对于具有尖锐边缘和其它高分辨率特征的主图像区域，或在不需要利用增加的像素、组尺寸实现的增加对比度的侧图像区域中，在减小的像素组尺寸上指定辉度重新分配。

本发明因此可向预期观察范围6中的观察位置处的观察者（诸如图2中的位置3处的观察者）提供提高的图像质量，和/或可对预期观察范围外的位置处的观察者（诸如图2中的位置5处的观察者）提供对图像的更有效遮掩。

为了完成上述和相关目的，本发明进而包括如权利要求中完整描述和特别指出的特征。以下描述和附图详细阐明了本发明的某些说明性实施例。然而，这些实施例仅指出了可采用本发明原理的各种各样的方式中的几种方式。当结合附图一起考虑时，从下面的本发明具体实施方式可以明显看出本发明的其他目的、优点和新颖特征。

附图简述

在附图中，相似的附图标记指示相似的部件或特征：

[图1]

图1：是标准LCD显示面板和相关联的控制电子器件的示例示意图。

[图2]

图2：是根据本发明的实施例具有可切换的公共/隐私观看模式的显示器的示意图。

[图3]

图3：是当使用两个像素编组时由包含本发明的显示器产生的可用的离轴与在轴辉度空间的图。

[图4]

图4：是当使用四个像素编组时由包含本发明的显示器产生的可用的离轴与在轴辉度空间的图。

[图5]

图5：是示出如何在电子电路中实现RGB型显示器的现有技术的控制电子器件的一部分的示意图。

[图6]

图6：是示出如何将本发明的实施例实现在RGB型显示器中的控制电子器件的一部分中的示意图。

[图7]

图7：是本发明的实施例的处理方法的图示以及它在示例输入图像数据上的操作。

[图8]

图8：是A)本发明的实施例的处理方法的结果和B）施加到示例输入图像数据的隐私处理的后续结果的图示。

[图9]

图9：是本发明的又一个实施例的处理方法的图示以及它在示例输入图像数据上的操作。

[图10]

图10：是A)本发明的又一个实施例的处理方法的结果和B）施加到示例输入图像数据的隐私处理的后续结果的图示。

[图11]

图11：是当施加A)两个像素和B)四个像素编组时，由包含本发明的显示器以四个不同的侧图像等级产生的不同离轴与在轴辉度输出的图。

实施例的描述

在第一实施例中，显示器由标准（仅单个宽视角（公共）模式）LCD显示器组成，且具有修改的控制电子器件，其允许显示器在宽视角（公共）或窄视角（隐私）模式下操作。LCD显示器通常由若干组件部件构成，包括：

1.背光单元，用于向面板提供平均、宽角度照明。

2.控制电子器件，用于接收数字图像数据并输出用于每个像素的模拟信号电压，以及时序脉冲和用于所有像素的对电极的公共电压。在图1中示出LCD控制电子器件的标准布局的示意图（Ernst Lueder,Liquid Crystal Displays,Wiley and sons Ltd,2001）。

3.液晶（LC）面板，用于通过空间光调制显示图像，由两个相对的玻璃衬底构成，其中的一个上设置有像素电极阵列和有源矩阵阵列以将从控制电子器件接收的电子信号引导到像素电极。在另一个衬底上通常设置统一的公共电极和滤色器阵列膜。在玻璃衬底之间包含给定厚度的液晶层，通常为2-6微米，它们通过玻璃衬底的内表面上存在的对准层对准。通常将玻璃衬底放置在交叉极化膜和其它光学补偿膜之间以导致LC层的每个像素区域内的电感应对准变化，以产生对来自背光单元和周围环境的光的期望光学调制，并由此生成图像。

本发明的实施例示意性地显示在图2中。一般而言，LCD控制电子器件（在本文中也称为控制电子器件）1将被特别地配置成用于LC面板2的电光特性，以便以对于垂直于显示表面的方向（在轴）观察的主观察者3优化所显示的图像的观察质量（即，分辨率、对比度、亮度、响应时间等）的方式输出依赖于输入图像数据的输出信号电压。通过显示驱动器的数据值至信号电压映射和LC面板的信号电压至辉度响应的组合效果确定给定像素的输入图像数据值和从显示器得到的观察辉度（例如，伽马曲线）之间的关系。

通常将多原色LC面板2配置成具有按子像素的多个LC域和/或被动光学补偿膜，以便对于所有的视角尽可能接近在轴响应地保存显示器伽马曲线，从而向宽视角区域4提供基本相同的高质量图像。然而，液晶显示器的电光响应依赖于角度、且离轴伽马曲线将不可避免地不同于在轴伽马曲线是液晶显示器的固有特性。只要这不导致对比度翻转或大的颜色偏移或对比度降低，就一般不会导致离轴观察者5所观察的图像中的明显察觉到的瑕疵。

当本实施例的设备运行在公共模式中时，构成单个图像的一组主图像数据6在每个帧周期中被输入到控制电子器件1。控制电子器件然后将一组信号数据电压输出到LC面板2。这些信号电压中的每一个由LC面板的有源矩阵阵列引导到相应的像素电极，且所得到的LC层中的像素的集合电光响应生成图像。

控制电子器件具有输入像素数据值至输出像素数据电压的单个映射（例如，保持在查找表2中，其应用于所有像素的过程）。在一些情况下，可将不同的查找表用于显示器的红、绿和蓝子像素，但基于图像内的像素数据的空间位置或显示器内的像素电极，输入数据值向输出电压的映射没有变化。然后由在轴观察者3和离轴观察者5察觉基本相同的图像，并且可以说该显示器工作在宽视角模式。

当该设备在隐私模式下操作时，在每一帧时间段中将两个图像数据集输入到控制电子器件1：构成主图像的主图像数据7，以及构成侧图像的侧图像数据8。

然后，控制电子器件输出一组信号数据电压，如先前所述，LC面板中的每一个像素对应一个数据电压。然而，控制电子器件（显示控制器）现在使用扩展查找表（LUT），并且构成组合图像的LC面板中的每一像素的输出信号数据电压取决于主图像7和侧图像8两者中的相应像素的数据值（在图像中的空间位置方面）。每个像素的输出数据电压也依赖于由像素在显示器内的空间位置确定的第三参数以及在该图像位置处的主和/或侧图像内容。扩展的LUT因此存储用于输入主图像数据值、输入侧图像数据值和空间“标记”参数的每种组合的输出数据值。

以此方式，标准LCD控制电子器件被修改，以在每个帧时间段中接收两个图像而非一个图像，并将其存储在缓冲器中，并且还将两个输入图像的数据值映射到按像素的单个输出电压，还将第三空间相关的参数考虑到该映射中。在这种情况下，输入图像数据至输出像素电压的映射对于显示器中的所有像素（或者甚至是相同颜色组件的所有子像素）不再等同。

第三空间相关的参数可以是一“标记”值，该“标记”值指示，基于该像素的空间位置，该像素将被视为在两个或更多个像素类型分类中的哪些像素类型分类中。例如，可以说图像阵列中的奇数列中的像素形成一类而偶数列中的像素形成另一类。这些类还可构成奇数和偶数像素行，或者像素阵列的棋盘布置的两个部分等。如果使用两个以上的分类，则空间标记参数将具有与分类一样多的值。对于主和侧图像数据值的每一个组合的输出数据值或信号电压的数量也可相应地被增加。相同颜色类型的显示器中的像素或子像素可被视为组，每个组包含每种分类类型中一个或多个像素或子像素。每个像素组的大小以及因此的空间“标记”参数在任何图像区域中可具有的不同值的数量对于不同的图像区域可能不同，并且可根据每个区域处的主图像和/或侧图像内容针对每个图像区域而确定。

然后，来自控制电子器件1的输出电压导致LC面板2显示组合图像，在由主观察者3观察时，该组合图像是主图像，且主图像质量的劣化最小。然而，由于对离轴观察者5的LC面板的不同伽马曲线特性，这些离轴观察者最明显地察觉到遮挡和/或劣化主图像的侧图像，从而保证给观察者的主图像信息在以显示法线为中心的角度的受限锥体6内。

修改的控制电子器件通过改变由空间标记参数布置确定的相同颜色类型的子像素的组内各子像素的亮度来实现这种效果。根据主图像数据规定的亮度来改变各个亮度，使得尽管该组将辉度保持与在轴观察者3观察的主图像数据规定的总辉度或平均辉度相同或成比例，然而会在或多或少的程度上改变该组内的辉度的分配。

例如，两个50％辉度的子像素可按相同和相反方向改变它们的辉度，使得它们维持对于在轴观察者相同的平均值，但对于离轴观察者5它们的平均辉度随着改变程度的增加而改变。为了说明这种效果，在图3中相对于平均归一化在轴辉度绘制由典型的VAN模式LCD的一对像素产生的平均归一化离轴辉度。该图示出对于任何给定的平均在轴辉度（除最大和最小辉度外），存在可能的平均离轴辉度的范围。由于VAN模式显示器的观察角特性，其中中级数据值一般产生相对于离轴角度下的最大值比在轴高的辉度，施加到像素对的两个数据值相同的像素对形成可用离轴与在轴辉度点的空间的上边缘，而组合辉度尽可能地集中在像素对的一个像素中的像素对（即，数据值最大程度地不同，在8位显示器中两个值之一是0或255）位于可用空间的下边缘。

从图3可看出可用离轴辉度值的包络（envelope）最宽，因此侧图像的可用对比度最大，在50%在轴辉度点处。在此点，各自产生50%在轴辉度两个像素可被两个像素取代，一个完全通电且一个完全关闭，以将它们所导致的对离轴观察者的组合辉度减少大约一半，同时使对在轴观察者的总外观保持不变。这允许对于具有50%在轴辉度的主图像区域产生具有大约2:1的对比度的侧图像。

可施加到每个像素组上的辉度重新分配的量以及因此该组对离轴观察者的觉察亮度（即，侧图像对比度）中可实现的修改程度依赖于该组的平均辉度和该组中像素的数量。图4示出对于四个像素而非两个像素的像素组，等价的平均离轴与在轴辉度图。可看出可用的离轴与在轴辉度空间的体积扩大，且可实现较大的离轴辉度控制以及因此的侧图像对比度（尤其是在25%和75%在轴辉度点处）。

因此本发明建议针对每个逻辑图像区域，基于该区域处的主和/或侧图像内容的分析单独确定重新分配辉度的组中像素的数量。这种适应性像素组尺寸选择过程的关键优点是，对于在轴观察者保留所觉察的图像分辨率，同时对于离轴观察者图像对比度最大化。尽管较大的组尺寸允许增加的侧图像对比度因此具有提高的隐私强度，但当对于在轴观察者由组产生的辉度被最大地重新分配时（即，集中在该组中尽可能少的子像素中），则主图像分辨率看起来大量降低。因此通过在较小的相邻像素组内重新分配辉度，以这些图像区域中的一些侧图像对比度为代价，像素组尺寸选择步骤允许具有高分辨率特征的主图像区域或与侧图像的低对比度要求区域对应的区域保留更大程度的原始分辨率。同样，通过在较大的相邻像素组内重新分配辉度，组尺寸选择步骤允许相对均匀的主图像区域或与期望高对比度的侧图像区域对应的区域具有增加的隐私强度。出于本公开的目的，我们使用术语“高空间分辨率”来表示以类似于可被选择的像素尺寸的比例出现的任何图像特征，例如，在以下描述的实施例中，在被采样的4x2块的区域上导致图像数据中的显著变化的任何图像特征。同样，我们可认为“显著变化”表示相差大于这些实施例中建议的阈值的数据值。

本发明因此通过提供主和/或侧图像内容相关的适应性像素组尺寸选择的附加处理步骤，提供对GB2428152A1、WO2009110128A1、WO201134209和WO201134208中公开的产生可切换隐私模式的方法的改进，并且上述申请通过引用结合于此。本公开的其余部分将集中在像素组尺寸选择步骤的有利的可能配置和实现上，以便同时优化主图像的可察觉的分辨率和侧图像的对比度并且时资源要求最小化。

在优选实施例中，像素组尺寸选择步骤仅基于主图像内容的分析，且由主图像中相似颜色类型的子像素的每个2x2块加上水平方向上在任一侧与该2x2块紧邻的两个相似颜色类型子像素的顺序分析组成。应注意，尽管在当前的描述中，它是当前选择的相邻的复合颜色像素中的类似颜色子像素的组的尺寸，但为了简便将它们称为“像素组”。这还反映了：在其它实施例中，编组的尺寸被确定的、其中重新分配辉度的图像内容可以是相同或相邻颜色像素或相邻的整个颜色像素内的不同颜色子像素。图6示出该实施例的经修改的图像数据处理方法，由此输出固定图案的像素分类值的空间标记参数确定块被像素组尺寸选择过程替换，该过程分析给定区域上的主图像内容（如果主图像像素数据值被顺序地馈送到LCD控制电子器件中，则这需要像素数据缓冲器），然后输出用于该图像区域的定制空间标记参数图案。

像素组尺寸选择步骤标识2x2块中的8个像素中的任一个加上4个相邻像素是否具有超过给定阈值的主图像数据值，例如对于在每种颜色8位的显示器中的最大值255为150。像素组尺寸选择步骤还确定施加到8个像素的最大和最小数据值之差是否大于给定的阈值，例如50。这些步骤用作简单地确定8个像素区域中是否存在任何明亮像素或高分辨率特征的手段。如果超过阈值测试中的任一个，则空间参数的两个像素分类图案用于2x2块，形成8个采样的中心4个像素，即四个像素中的两个被给予一个分类而其余两个被给予第二分类。如果不超过任何阈值，则将四个像素组图案施加到2x2块，形成8个采样的中心4个像素，即四个像素中的每个被给予单独的分类值。在图7中示出这种像素组尺寸选择方法。在已经确定像素的2x2块的像素组尺寸后，该过程于是移动到像素的下一2x2块并重复。这继续直到图像中的每个2x2块已经具有分配给它的像素分类，且对于主图像输入数据的每个帧进行该过程。

在优选的实施例中，如果超过阈值测试中的任一个，则向像素的2x2块分别分配分类值图案[1,2,1,2]用于[左上、右上、右下和左下]像素。如果不超过测试，则根据2x2块在图像中的位置，向2x2块分别分配分类图案[3,6,4,5]或[4,5,3,6]，。然后将像素分类值用于选择对于LUT中的每个主图像和侧图像输入数据值组合的六个输出数据值中的哪个被选择用于该像素的输出。因此计算LUT中的输出数据值，使得像素分类1和2的输出值组合地产生用于每个主和侧图像输入数据值组合的期望平均在轴和离轴辉度，对于输出值3、4、5和6组合，也是如此。如果像素类1的LUT输出值大于像素类2的LUT输出值，则[1,2,1,2]输出图案的重复块将形成输出图像中较亮和较暗像素的棋盘图案。如果[3,4,5,6]分类集的输出数据值按顺序从3减少到6，则[3,6,4,5]或[4,5,3,6]图案将产生与[1,2,1,2]图案相同相位的稀疏棋盘图案，即每个图案中的最亮像素的位置匹配。这是有利的，因为2个像素和4个像素编组之间的尖锐边界将不会导致输出集的最亮像素彼此相邻地定位，这可导致输出图像中的可见假象。

提供用于四个像素组输出的两个可能的输出图案，[3,6,4,5]和[4,5,3,6]也是有利的，因为对于25%辉度的主图像区域，四个像素的输出集中的单个像素可比其它三个更加明亮，在这种情况下，该明亮像素在块中的位置被改变，这向在轴观察者提供改进的输出图像外观。两个输出图案还共享最亮输出像素（类型3和4）的位置保持与[1,2,1,2]图案输出中的最亮输出像素的位置同相，由此再次确保2个像素组和4个像素组之间的转变对于在轴观看者看似无缝。

这些处理方法和结果在图7和8中示出。图7描绘优选实施例的像素组尺寸选择方法，且示出施加到由较暗背景上的模糊明亮对角线构成的主图像的方法（主图像数据值0-255用于说明施加到每个颜色通道8位的显示器的效果）。图8A）示出按照分配给每个像素的像素类型分类，像素组尺寸选择步骤的结果。可以看出，已经向像素的每个2x2块分配分类图案[1,2,1,2]，其中该块在亮线附近且在别处已经被分配分类图案[3,6,4,5]或[4,5,3,6]。图8B）示出对于相同的输入主图像区域，在输出隐私处理图像中这种像素分类分配的结果，以及相应的侧图像内容，该侧图像内容导致每个组产生的辉度被集中到该组中的尽可能少的像素中。可以看到该结果是：在分配4个像素组时，该组中的仅一个像素（分配分类3）导通，因此提供整个4个像素组的辉度，以形成输入主图像。在较亮线的附近，当像素组尺寸选择过程检测到较高的分辨率特征且指定施加像素组尺寸为2时，产生2x2明-暗棋盘图案。对于分配分类1的像素，输出数据值高于输入数据值（输入64和191分别增加到120和255），而分配分类2的像素的数据值减小到0。

从该示例可看出，尽管隐私处理打碎像素级上亮对角线的连续性，但与在整个图像区域上施加在四个像素的组上的辉度重新分配相比，明显更好地保留了线的外观。同样，与辉度仅在像素对之中重新分配相比，在较暗的背景区域中将辉度集中到每四个像素中的仅一个中可提高输出图像的隐私强度。

在又一个实施例中，通过输入主图像数据的每个4x1像素块，而不是每个2x2块，减少像素缓冲器存储器要求。当将主图像数据通常地从左至右一次一行地顺序读入到显示器控制电子器件时，分析不同行上的像素数据的要求表示像素存储器缓冲器必须具有至少存储完全像素数据线的容量。通过使用4x1分析内核，该要求减少到仅四个像素。

在图7中，像素组尺寸选择过程如下：

（1）对于主图像中的每个颜色通道，

对于主图像中的每个2x2块，

（2）如果4x2块中集中在2x2块上的一个像素具有数据值>阈值1。

（3）或者4x2块中的最高数据值和最低数据值之差>阈值2。

（4）则在2x2块中施加2x2像素组。

（5）否则在2x2块中施加1x4像素组。

正如先前的实施例，主图像的单个颜色信道的主图像数据每次被分析，每4x1块一次。尽管先前的实施例除2x2块中具有确定的分类类型的四个像素外还分析相邻像素，以便决定分类，但在本实施例中，仅具有确定的分类的像素要被分析。正如前面的实施例，当前块中的四个像素被分析以确定像素中的任意像素是否具有超过第一阈值的数据值，并且还确定块中的最大和最小数据值之差是否超过第二阈值。如果超过这些阈值条件中的任一个，则根据4x1块的位置，向像素的4x1块分配分类值图案[1,2,1,2]或[2,1,2,1]分别用于[最左、左中、右中和最右]像素。如果未超过测试，则根据4x1块在图像中的位置，向4x1块分配分类值图案[3,6,4,5]、[5,4,6,3]、[4,5,3,6]或[6,3,5,4]。这确保在已经处理四行或更多行之后，阈值测试未被超过的区域导致与先前优选实施例产生的相同的像素分类图案。图9和10示出对于本实施例的过程，图7和8的等价过程概要、像素分类结果和所得隐私处理结果。可以看出该实施例的方法对于明亮对角线特征产生与优选实施例非常相似的结果。该实施例的方法对于明和暗垂直线和其它精细特征还产生与优选实施例类似的输出特征，但精细水平线类型特征由于单线内核而无法从简单背景区域辨别，在这些情况下该实施例的过程可产生与优选实施例显著不同的输出。

可注意到，在先前的两个示例中，阈值测试被布置成使得在亮特征的边缘落在采样内核内但中心最亮像素没有落在采样内核内的情况下，在每个步骤中分析的像素的2x2或4x2块未被指定输出组尺寸为2。这产生的结果是不超过两个水平相邻的2x2块或单个4x1块被指定具有尺寸为2而非4的像素组，使得以隐私强度为代价保持精细特征的外观所需的区域最小化。对于如此布置的阈值测试可能是有利的，然而这并非如此，且在精细特征周围产生较宽区域的减小的像素组尺寸。这仅仅是调节过程参数以产生用于显示器的典型主图像内容的优选输出图像外观的情况。

在图9中，像素组尺寸选择过程如下：

（1）对于主图像中的每个颜色通道，

对于主图像中的每个4x1块，

（2）如果4x1块中的一个像素的数据值>阈值1。

（3）或者4x1块中的最高数据值和最低数据值之差>阈值2。

（4）则在4x2块中施加2x2像素组。

（5）否则在4x1块中施加1x4像素组。

还应注意，尽管已经描述以上的两个实施例，其中两个阈值类型测试用于执行像素组尺寸选择过程，但可使用在最适于特定像素组尺寸的图像区域之间提供期望的辨别的任何图像内容分析方法。

在又一个实施例中，并非仅对每个区域中的主图像内容进行分析以通知像素组尺寸选择过程，而是采样每个图像区域中的主和侧图像内容。由此，不具有精细特征因此仅基于主图像分析进行四像素编组的主图像区域可代替地施加两个像素编组，如果该区域的侧图像内容使得通过使用增加的像素尺寸编组不能或多特定优点的话。这可能是对于均匀明亮侧图像区域的情况。该方法可有利地用于具有像素节距和典型的观看距离的显示器，意思是由四个像素组产生的稀疏像素图案导致在四个像素编组区域中由在轴观察者察觉可见的“粒状”或粗糙纹理。这样是因为它允许将这些区域的使用限于增加的侧图像对比度有益的那些区中。

在又一个实施例中，并非仅对每个区域中的主图像内容进行分析以通知像素组尺寸选择过程，而是仅使用侧图像内容。其优势在于它降低了施加组尺寸选择过程所需的计算机资源。

在又一个实施例中，施加可类似于上述实施例中的任一种的过程，但并非仅在2或4的像素组尺寸之间选择，而是允许在任何数量的不同组尺寸之间进行选择，例如，可在4和8之间选择组2、3和4或两个。在未来，当甚至更高的ppi显示器变得普通时，这可能是有利的，从而允许在大于4的像素组尺寸内重新分配辉度，而不会导致稀疏图案的明-暗像素布置对于观察者可见。该过程还具有指定组尺寸为1的能力（即，没有辉度重新分配）。这在精细主图像特征周围的任何辉度重新分配可能过于损坏这些特征对在轴观察者而言的外观的低ppi显示器中是有利的。

在又一个实施例中，除了像素组尺寸选择过程，可将另一个过程包括在显示器控制电子器件中，该过程登记像素组尺寸选择步骤的实例，将其输出从一个相邻像素组改变到另一个。当像素组的尺寸确定离轴辉度的范围（可针对任何给定的在轴辉度，由该组产生），在侧图像值恒定的图像区域内像素组尺寸的改变可导致对在轴观察者作察觉的辉度上的变化。该效果在图11中示出，其示出对于四侧图像等级，作为主图像输入辉度的函数，由隐私显示器产生的离轴与在轴辉度值。已经计算该侧图像等级，以覆盖等间隔步骤中离轴辉度的完全可用范围。图11A)示出两个像素组的所得输出，B)示出4个像素编组的结果。可以看出，由于在四像素组过程中可用的扩展离轴辉度范围，当像素组尺寸改变时将存在离轴辉度等级不匹配，尤其是对于较暗的侧图像等级。这些可见的边界可能有损于侧图像外观，所以该实施例的过程还可包括修改输入侧图像数据或利用另一个扩展隐私过程LUT集的手段，以便混合或平滑这种转变。（尽管该侧图像的主要目的是遮蔽在隐私观察范围外的观察位置（诸如图2中的观察位置5）处的主图像，但在一些实施例中，侧图像可示出标识、个人化图像等——且在这些实施例中，可能期望尽可能精确地再现侧图像。）

虽然已经关于某些实施例或多个实施例示出和描述了本发明，但本领域普通技术人员经过阅读和理解本说明书和附图之后，可想到等效的替换和修改。尤其针对由上述元件(部件，组件，装置，组合物等)所执行的各种功能，用来描述这些元件的术语(包括对“手段”的引用)旨在对应于执行所述元件的规定功能的任何元件(例如功能等效的元件)，即使它们在结构上不等效于执行本申请中本发明的示例性的实施方式或多个实施方式中的操作的所公开结构，除非另有说明。此外，虽然已经关于若干实施例中的仅一个或多个描述了本发明的具体特征，但在任何给定或具体应用需要或对任何给定或具体应用有利时，可将这样的特征与其它实施例的一个或多个其它特征组合。

本发明的一个方面提供一种处理用于图像显示面板的图像数据的方法，所述方法包括，在第一模式中：根据构成用于在所述图像显示面板上显示的图像的所接收的图像数据和根据用于像素的第二数据值，确定将施加到所述图像显示面板的像素的信号电压，由此生成在第一观察位置可察觉但在第二观察位置基本不可察觉的辉度变化；其中将施加到一组像素中的像素的信号电压被确定为使得所述组中的像素的总辉度依赖于由所述图像数据为所述组中的像素指定的总辉度；其中一组中的像素的数量局部可变，且根据限定所述组的图像区域中像素的第二数据值和/或图像数据来选择。

作为一个示例，组中像素的总辉度可与由图像数据为组中的像素指定的总辉度成比例，尽管本发明不限于此。

显示设备的这种操作模式提供隐私（窄视角）显示模式。作为第二数据值的结果而生成的辉度变化用于遮掩如果仅输入所接收的图像数据而生成的图像，使得在隐私模式的预期观察范围（图2中的窄观察范围6）外的第一观察位置（例如图2中的位置5）处的观察者由于重叠的辉度变化而不能辨认图像，或者仅可看到图像的劣化版本。在隐私模式中的预期观察范围内的第二观察位置（例如图2中的位置3）处的观察者几乎察觉不到或察觉不到强度变化，因此看到几乎没有或没有图像质量劣化的原始图像（即，如果单独输入所接收的图像数据而生成的图像）。

此外，本发明通过提供根据输入图像内容和/或侧图像内容适应性地且局部地确定辉度被重新分配的像素组的尺寸的附加处理步骤，扩展了GB2428152A1、WO2009110128A1、WO201134209和WO201134208的图像处理方法。即，在确定信号电压之前，本发明提供了在图像显示面板的像素中限定像素组的步骤，且确定信号电压以提供组中的像素之间辉度的重新分配（与仅从所接收的图像数据确定的信号电压生成的像素辉度相比）。该附加步骤因此使得有可能例如在主图像内容相对均匀且没有高空间分辨率图像特征的局部区域中，或者在侧图像内容需要通过在这种增加的像素尺寸上的辉度平均实现的增加的对比度的区域中，在增加的像素组尺寸上指定辉度重新分配。同样，附加步骤可对于具有尖锐边缘和其它高分辨率特征的主图像区域，或在不需要利用增加的像素、组尺寸实现的增加对比度的侧图像区域中，在减小的像素组尺寸上指定辉度重新分配。

本发明因此可向预期观察范围6中的观察位置处的观察者（诸如图2中的位置3处的观察者）提供提高的图像质量，和/或可对预期观察范围外的位置处的观察者（诸如图2中的位置5处的观察者）提供对图像的更有效遮掩。

当根据图像数据选择组中的像素的数量时，该方法可包括标识其中具有高空间分辨率特征的一个或多个图像区域，并且选择小的组尺寸用于所标识的区域。使用小的组尺寸保持了较高程度的原始图像分辨率，且因此优选在具有高空间分辨率特征或其它图像特征（在较大的像素组上其外观会被辉度重新分配损坏）的图像区域中使用小的组尺寸。

该方法可包括对于图像中N个像素的每个不同组，确定像素电压以获得组中的所有N个像素内的辉度重新分配或M组N/M个像素内的辉度重新分配。

确定所述像素电压以获得组的所有N个像素内的辉度重新分配包括确定所述组内的像素的像素电压使得所述组的一个像素具有最大辉度。辉度集中到一组像素中的仅一个像素可提高通过辉度变化引起的遮蔽效果的强度，所以提供了更好的隐私效果。

N可以是4且M可以是2。然而，应理解本发明不限于在各自包含相同数量（即N/M）的像素的M个组内的辉度重新分配。例如，N＝8，则可将像素分成具有四个像素的一组和各具有两个像素的两个组，作为将像素分成具有四个像素的两个组或具有两个像素的四个组的替换方案。

该方法可包括，确定像素电压，使得在所显示的图像中，具有第一像素组尺寸的第一图像区域中的较亮和较暗像素的所得布置与第二图像区域中较亮和较暗像素的所得布置同相，所述第二区域与第一区域相邻，且具有与第二像素组尺寸不同的第一像素组尺寸。这防止在具有不同像素组尺寸的图像区域之间的边界处出现可见假象。

该方法可包括对于像素块，基于所述块中的像素的图像数据，在所述块中限定一组或更多组像素。

该方法可包括对于像素块，基于所述块中的像素的图像数据并且针对所述块外的至少一个像素，在所述块中限定一组或更多组像素。

该方法可包括对于具有第一尺寸的组的第一图像区域和具有不同于第一尺寸的第二尺寸的组的第二图像区域之间的边界处的像素，修改像素电压以匹配所述第一观察位置处觉察的辉度等级。这防止第一图像区域中的像素和第二图像区域中的像素的辉度等级（在第一观察位置处察觉的）之间的不匹配，该不匹配可能导致可见边界出现在第一观察位置察觉的图像中。

可确定将施加到一组像素中的像素的信号电压，使得所述组中的像素的总辉度等于由所述图像数据为所述组中的像素规定的总辉度。

第二观察位置可基本上为在轴观察位置。

该方法可包括在第二模式中，根据所接收的像素数据，确定将施加到图像显示面板的像素的信号电压，由此生成在第一观察位置和第二观察位置可察觉的图像。该模式提供宽视角（公共）显示模式。第一（隐私）模式和第二（公共）模式之间的切换可通过例如使用图6所示的“隐私模式开/关信号来实现。”

本发明的第二方面提供一种用于显示面板的控制电路，所述控制电路适用于执行第一方面的方法。

本发明的第三方面提供一种显示器，该显示器包括第二方面的控制电路和显示面板，该控制电路适合于在使用中将所确定的信号电压输出到显示面板。

显示面板是液晶显示面板。

本发明的第四方面提供适用于执行第一方面的方法的显示面板。

本发明的第五方面提供包含指令的计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时导致处理器执行第一方面的方法。

工业实用性

本发明的实施例可应用于很多显示设备，且用户可受益于对其通常宽视角的显示器上的隐私功能的选择，以在需要隐私的特定公共场合中使用。这些设备的示例包括移动电话、个人数字助理（PDA）、膝上型计算机、台式监视器、自动取款机（ATM）、以及电子销售点（EPOS）装备。同样，这些设备在使能够在特定时刻看到特定图像（例如，车子开动时的车载电视屏幕）的特定观察者（例如，驾驶员或操作重型机械的那些人）分散注意力、并且因此是不安全的场合中可能是有益的。

[附图标记列表]

1.LCD控制电子器件

2.液晶显示面板

3.主观察者

4.在公共模式下主图像的角度观看范围

5.离轴观察者

6.在隐私模式下主图像的角度观看范围

7.输入主图像数据

8.输入侧图像数据

Claims (17)

1.一种处理用于图像显示面板的图像数据的方法，所述方法包括，在第一模式中：

根据构成用于在所述图像显示面板上显示的图像的所接收的图像数据和根据用于像素的第二数据值，确定将施加到所述图像显示面板的像素的信号电压，由此生成在第一观察位置可察觉但在第二观察位置基本不可察觉的辉度变化；

其中将施加到一组像素中的像素的信号电压被确定为使得所述组中的像素的总辉度依赖于由所述图像数据为所述组中的像素指定的总辉度；以及

其中一组中的像素的数量局部可变，且根据限定所述组的图像区域中像素的第二数据值和/或图像数据来选择。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述图像数据选择组中像素的数量，所述方法包括标识其中存在高空间分辨率特征的由所述图像数据限定的一个或多个图像区域，并且选择小的组尺寸以用于所标识的区域。

3.如前述权利要求中的任一项所述的方法，包括对于图像中N个像素的每个不同组，确定像素电压以获得组中的所有N个像素内的辉度重新分配或M组N/M个像素内的辉度重新分配。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述像素电压以获得组的所有N个像素内的辉度重新分配包括确定所述组内的像素的像素电压，使得所述组的一个像素具有最大辉度。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，N=4且M=2。

6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，包括确定像素电压，使得在所显示的图像中，具有第一像素组尺寸的第一图像区域中的较亮和较暗像素的所有布置与第二图像区域中较亮和较暗像素的所得布置同相，所述第二区域与第一区域相邻，且具有与第二像素组尺寸不同的第一像素组尺寸，以防止在所述区域的边界处的可见假象。

7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，包括对于像素块，基于用于所述块中的像素的图像数据，在所述块中限定一组或更多组像素。

8.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，包括对于像素块，基于用于所述块中的像素的图像数据并且针对所述块外的至少一个像素，在所述块中限定一组或更多组像素。

9.如前述权利要求中的任一项所述的方法，包括对于具有第一尺寸的组的第一图像区域和具有不同于第一尺寸的第二尺寸的组的第二图像区域之间的边界处的像素，修改像素电压以匹配所述第一观察位置处觉察的辉度等级。

10.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，确定将施加到一组像素中的像素的信号电压，使得所述组中的像素的总辉度等于由所述图像数据为所述组中的像素规定的总辉度。

11.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第二观察位置基本上为在轴观察位置。

12.如前述权利要求中的任一项所述的方法，包括在第二模式中，根据所接收的图像数据，确定将施加到所述图像显示面板的像素的信号电压，由此生成在第一观察位置和第二观察位置可察觉的图像。

13.一种用于显示面板的控制电路，所述控制电路适用于执行权利要求1至12中的任一项所限定的方法。

14.一种显示器，包括权利要求13中限定的控制电路和显示面板，所述控制电路适合于在使用中将所确定的信号电压输出到所述显示面板。

15.如权利要求14所述的显示器，其特征在于，所述显示面板是液晶显示面板。

16.一种适用于执行权利要求1至12中的任一项所限定的方法的显示面板。

17.一种包含指令的计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时导致处理器执行权利要求1至12中的任一项所限定的方法。

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