CN104349098B - 投影装置及其投影画面的亮度控制方法 - Google Patents

投影装置及其投影画面的亮度控制方法 Download PDF

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Abstract

一种投影装置及其投影画面的亮度控制方法。投影画面的亮度控制方法包括下列步骤。依据画面的灰阶分布判断画面是否为偏黑画面，以及依据画面的至少一子画面的灰阶分布判断子画面是否为偏黑子画面。当画面为偏黑画面且子画面为非偏黑子画面时，则忽略子画面在画面中对应的区域，以依据画面中对应未忽略区域的部分计算亮度参考值。依据亮度参考值调整投影装置的投射光线的亮度。

Description

投影装置及其投影画面的亮度控制方法
技术领域
本发明是有关于一种投影技术，且特别是有关于一种投影装置及其投影画面的亮度控制方法。
背景技术
投影装置将影像投影于一较大的屏幕上，以方便更多的人同时观看到屏幕上所显示的内容。因此，常应用于公司及学校等公共场合。再者，随着家用显示产品朝向大尺寸发展的趋势，投影装置也逐渐普及于一般家庭中，而成为一种在现代生活中日常的电子产品。
在显示装置中，画面的对比度对于画质有举足轻重的影响，所以厂商们无不戮力于提高投影装置的对比度。于是，一个提高画面对比度的方法被提出，其为在投影装置的投影镜头前配置光圈机构，以控制投影装置的投射光线的出光量。或者，通过调整投影装置的投影光源的亮度来提高画面对比度。
一般而言，若投影装置使用动态对比技术增加动态对比，会依照不同程度的亮场与暗场调整投影光源的功率。但受限于全域影像检测，当影像中出现亮点或较亮物体时，即使影像的背景为全黑，也会因亮点或较亮物体的出现而导致光源亮度的提高，以致于无法减少光源亮度来维持的黑色背景的色纯度。
美国公告专利编号8232956教示一种具有显示定义的视频可以被显示，其显示定义适用于即将显示的视讯内容的类型。液晶显示装置根据平均图像位准(average picturelevel，APL)测量部分测得的视频信号的平均图像位准控制背光光源的亮度。当液晶装置执行屏幕上显示(On-Screen Display，OSD)时，被测量的视频信号的平均图像位准(APL)的范围决定于视频信号的亮度位准，或者包括在所输入的视频信号或所使用的屏幕上显示的显示信息的类型信息。图标显示了非视频区域的上部和下部被删除和决定有效视频区的状态。由此，当特定种类的视频信号及屏幕上显示所显示的附加信息被排除时，显示附加信息，并且背光光源的亮度可控制以实现适用于上视频信号的显示定义。
中国台湾公告专利编号I342155提供了影像信号的处理方法、显示方法及相关装置。其提出的方法包含有：对一影像信号进行预定检测；将所述影像信号所对应的画面划分为多个区域，其中每一区域包含有多个像素；以及分别计算所述多个区域中每一区域关于所述预定检测结果的统计资料，以获得与所述多个区域相对应的多笔统计资料。
发明内容
本发明提供一种投影装置及其投影画面的亮度控制方法，可维持黑色背景的色纯度。
本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提供一种投影装置，包括画面判断单元、亮度控制单元、光源模块及光源驱动单元。画面判断单元接收画面信号以分析画面的灰阶分布及画面的至少一子画面的灰阶分布，并且依据画面的灰阶分布判断画面是否为偏黑画面，以及依据子画面的灰阶分布判断子画面是否为偏黑子画面。当画面为偏黑画面且子画面为非偏黑子画面时，画面判断单元忽略子画面在画面上的对应区域且依据画面中对应未忽略区域的部分计算亮度参考值。亮度控制单元耦接画面判断单元，以依据亮度参考值提供亮度控制信号。光源模块用以提供投射光线。光源驱动单元耦接光源模块及亮度控制单元，用以接收来自亮度控制单元的亮度控制信号，并依据亮度控制信号设定光源模块的投射光线的亮度。
为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提供一种投影装置的投影画面的亮度控制方法，其包括下列步骤。依据画面的灰阶分布判断画面是否为偏黑画面，以及依据至少一子画面的灰阶分布判断画面的子画面是否为偏黑子画面。当画面为偏黑画面且子画面为非偏黑子画面时，则忽略子画面在画面上的对应区域，以依据画面中对应未忽略区域的部分计算亮度参考值。依据亮度参考值调整投影装置的投射光线的亮度。
基于上述，本发明实施例的投影装置及其投影画面的亮度控制方法，其依据当下画面的灰阶分布判断当下画面是否为偏黑画面以及依据当下子画面的灰阶分布判断当下画面的子画面是否为偏黑子画面，当画面为偏黑画面且画面的子画面非偏黑画面时，则计算亮度参考值时，忽略子画面在画面上对应的对应区域。由此，可避免画面中的亮点或较亮物体影响画面中黑色画素的色纯度，以维持黑色背景的色纯度。
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，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的投影装置的系统示意图。
图2A及图2B分别为依照本发明一实施例的画面检测示意图。
图3A至图3G为依照本发明另一实施例的画面检测示意图。
图4为依据本发明一实施例的投影装置的投影画面的亮度控制方法的流程图。
【符号说明】
100：投影装置
110：画面判断单元
120：亮度控制单元
130：光源驱动单元
140：光源模块
150：影像投射单元
A1～A3:画面
A01～A12：区域
A31～A36：特定区域
IMD：显示影像
Lpt：投射光线
Sdr：亮度驱动信号
Sfr：画面信号
Slc：亮度控制信号
Vlr：亮度参考值
S410、S420、S430、S440：步骤
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
图1为依据本发明一实施例的投影装置的系统示意图。请参照图1，在本实施例中，投影装置100包括画面判断单元110、亮度控制单元120、光源驱动单元130、光源模块140及影像投射单元150，其中光源模块140包括至少一发光元件以提供投射光线Lpt至影像投射单元150，发光元件例如高压汞灯、发光二极管或激光二极管等。其中，投影装置100使用动态对比的方式来调整光源模块140所提供的投射光线Lpt的亮度，进而使投影画面有较好的影像品质。
当影像投射单元150接收到投射光线Lpt时，影像投射单元150会利用投射光线Lpt投射显示影像IMD，其中显示影像IMD决定于影像投射单元150所接收到的画面信号Sfr。
画面判断单元110接收画面信号Sfr，以依据画面信号Sfr所传送的数据分析当下画面的灰阶分布及当下画面中至少一子画面的灰阶分布。接着，画面判断单元110依据当下画面的灰阶分布判断当下画面是否为偏黑画面，以及依据当下画面中至少一子画面的灰阶分布判断子画面是否为偏黑子画面。其中，画面包括多个像素，若定义灰阶值为0～255，灰阶值为0则为黑色，灰阶值为255则为白色，依据上述定义决定每一像素介于黑色及白色之间的程度，由此可得到画面的灰阶分布及子画面的灰阶分布。
当画面为偏黑画面且画面的子画面为非偏黑子画面时，画面判断单元110忽略此子画面在画面上的对应区域且依据当下画面中对应未忽略区域的部分计算亮度参考值Vlr。当画面为偏黑画面且画面的子画面为偏黑子画面时，画面判断单元110依据整个当下画面计算亮度参考值Vlr。当画面为非偏黑画面时，则画面判断单元110依据整个当下画面计算亮度参考值Vlr。亮度控制单元120耦接画面判断单元110，以依据亮度参考值Vlr提供亮度控制信号Slc。光源驱动单元130耦接光源模块140及亮度控制单元120，用以接收来自亮度控制单元120的亮度控制信号Slc，并依据亮度控制信号Slc提供亮度驱动信号Sdr至光源模块140，以设定光源模块140的投射光线Lpt的亮度。其中，亮度控制信号Slc包含用以将光源模块140的投射光线Lpt调整至目标亮度的目标亮度值，而亮度驱动信号Sdr可以是脉宽调制(Pulse Width Modulation)信号，但本发明实施例不以此为限。
依据上述，当当下画面为偏黑画面时，画面判断单元110可忽略非偏黑子画面在画面上的对应区域，以避免画面中的亮点或较亮物体影像影响画面中黑色像素的色纯度。
在本发明的一实施例中，画面判断单元110可统计画面中对应未忽略区域的部分(可能是整个当下画面或部分的当下画面)中显示为黑色像素的数量作为亮度参考值Vlr。并且，当亮度参考值Vlr大于等于一预设的控制临界值时，表示当下画面可视为一偏黑画面，则亮度控制单元120可设定亮度控制信号Slc对应投射光线Lpt的最低亮度(在此不表示关闭投射光线Lpt)；当亮度参考值Vlr小于控制临界值时，表示当下画面可视为一非偏黑画面，则亮度控制单元120可依据整个当下画面设定亮度控制信号Slc，例如亮度控制单元120可依据当下画面中对应未忽略区域的部分的灰阶平均值设定亮度控制信号Slc。
其中，上述预设的控制临界值可以为当下画面中对应未忽略区域的部分的像素的数量与一比值(例如0.2)的乘积。并且，上述黑色像素所对应的灰阶值可以是一最低灰阶值(如灰阶值0)或者灰阶范围中较低的部分(如灰阶值0～255中的0～32)，但本发明实施例不以此为限。
图2A及图2B分别为依照本发明一实施例的画面检测示意图。请参照图1、图2A及图2B，在本实施例中，画面判断单元110将当下画面，如图2A的画面A1或图2B的画面A2对应的画面，划分为面积约略相同的多个第一子画面，每一子画面包括多个像素，且多个第一子画面在画面上分别有多个对应区域A01～A12，并且判断上述每一第一子画面是否为偏黑子画面，以判断当下画面是否为偏黑画面。
在本发明的一实施例中，画面判断单元110统计各个第一子画面中显示为黑色像素的数量作为各个第一子画面对应的一判断参考值。当第一子画面对应的判断参考值大于等于一黑子画面临界值时，画面判断单元110判断所述第一子画面为偏黑子画面，例如图2A所示区域A01～A05、A08～A12对应的偏黑子画面；当第一子画面对应的判断参考值小于黑子画面临界值时，画面判断单元110判断所述第一子画面为非偏黑子画面，例如图2A所示区域A06～A07对应的非偏黑子画面。其中，画面判断单元110会依序统计并判断各个第一子画面是否为偏黑子画面，而判断参考值可为各个第一子画面中黑色像素的数量，黑子画面临界值为各个第一子画面中像素的数量与一比值(例如0.2)的乘积。
此外，画面判断单元110可统计多个第一子画面中为偏黑子画面的数量作为一画面判断参考值，以图2A为例，画面判断参考值为10(对应图2A所示具有底纹的区域A01～A05、A08～A12)。当画面判断参考值大于等于一黑画面临界值(例如4，即12×0.33)时，画面判断单元110判断当下画面为偏黑画面(如图2A)；当画面判断参考值小于黑画面临界值时，画面判断单元110判断当下画面为非偏黑画面(如图2B)。其中黑画面临界值为当下画面中第一子画面的数量与一比值(如0.33)的乘积。
在图2A的实施例中，当下画面会被判断为偏黑画面，因此非偏黑子画面在画面上的对应区域A06及A07会被忽略，亦即画面判断单元110仅会依据画面中未被忽略的子画面所对应的区域A01～A05、A08～A12计算亮度参考值Vlr；在图2B的实施例中，当下画面会被判断为非偏黑画面，因此没有区域会被忽略，亦即画面判断单元110会依据当下画面A2中所有子画面的对应区域A01～A12计算亮度参考值Vlr。
图3A至图3G为依照本发明另一实施例的画面检测示意图。请参照图1、图3A至图3F，在本实施例中，画面判断单元110会选取当下画面A3的部份作为子画面，如子画面在画面A3上对应的特定区域A31～A36。并且，画面判断单元110可统计当下画面中显示为黑色像素的数量作为一画面分布参考值，以及统计子画面中显示为黑色像素的数量作为一子画面分布参考值。接着，将画面分布参考值减去子画面分布参考值以取得一画面判断参考值。当画面判断参考值大于等于黑画面临界值时，画面判断单元110判断画面A3为偏黑画面；当画面判断参考值小于黑画面临界值时，画面判断单元110判断画面A3为非偏黑画面。其中，黑画面临界值为当下画面中像素的数量(即画面分辨率)与一比值的乘积。
在本实施例中，画面判断单元110于不同时间所选取子画面会对应于画面A3上不同位置的特定区域。如图3A至图3F所示，画面判断单元110可依时序选择位于当下画面A3上方的部分作为子画面(如对应的特定区域A31所示)、选择位于当下画面A3左方的部分作为子画面(如对应的特定区域A32所示)、选择位于当下画面A3下方的部分作为子画面(如对应的特定区域A33所示)、选择位于当下画面A3右方的部分作为子画面(如对应的特定区域A34所示)、选择位于当下画面A3中央上方的部分作为子画面(如对应的特定区域A35所示)、选择以及位于当下画面A3中央下方的部分作为子画面(如对应的特定区域A36所示)。并且，如图3G所示，当下画面A3分别与特定区域A31～A36重叠，并且特定区域A31～A36互不重叠，但在其它实施例中，特定区域A31～A36可互相部分重叠，且特定区域A31～A36的大小可不相同。其中，图3A至图3G所示区域为用以说明，本领域技术人员可自行调整特定区域A31～A36的大小，且本发明实施例不以此为限。
在本发明的一实施例中，画面判断单元110可周期性的执行一次完整画面判断，并且在一画面判断期间，画面判断单元110可依序判断当下画面的画面分布参考值(如画面的黑色像素的数量)扣除特定区域A31～A36所对应的子画面的子画面分布参考值(如子画面的黑色像素的数量)后是否为偏黑画面，以决定子画面所对应的特定区域A31～A36的其一是否被忽略。在其它实施例中，画面判断单元110在一画面判断期间判断一次特定区域A31～A36的其中之一是否被忽略。此外，在某些实施例中，使用者可自行指定判断的特定区域(如A31～A36)，但本发明实施例不以此为限。
图4为依据本发明一实施例的投影装置的投影画面的亮度控制方法的流程图。请参照图4，在本实施例中，投影装置中投影画面的亮度控制方法包括下列步骤。首先，会依据当下画面的灰阶分布判断当下画面是否为偏黑画面，以及依据子画面的灰阶分布判断当下画面的子画面是否为偏黑子画面(步骤S410)。当当下画面为偏黑画面且子画面为非偏黑子画面时，会忽略对应子画面在画面上的对应区域，以依据当下画面中对应未忽略区域的部分计算亮度参考值(步骤S420)。接着，依据亮度参考值调整投影装置的投射光线的亮度(步骤S430)。
另一方面，当当下画面为偏黑画面且子画面为偏黑子画面或者当下画面为非偏黑画面时，会依据整个当下画面计算亮度参考值(步骤S440)，再依据亮度参考值调整投影装置的投射光线的亮度(步骤S430)。其中，上述步骤S410、S420、S430、S440的顺序为用以说明，本发明实施例不以此为限。并且，上述步骤S410、S420、S430、S440的细节可参照图1、图2A、图2B、图3A～图3G的实施例所述，在此则不再赘述。
综上所述，本发明实施例的投影装置及其亮度控制方法，其依据当下画面的灰阶分布判断当下画面是否为偏黑画面以及依据子画面的灰阶分布判断当下画面的子画面是否为偏黑子画面，当当下画面为偏黑画面且当下画面的子画面非偏黑画面时，则忽略子画面在画面上的对应区域。由此，可避免画面中的亮点或较亮物体影响画面中黑色像素的色纯度，以维持黑色背景的色纯度。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例而已，而不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍落在本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (16)

1.一种投影装置，包括：
画面判断单元，接收画面信号以分析画面的灰阶分布及所述画面的至少一子画面的灰阶分布，并且依据所述画面的灰阶分布判断所述画面是否为偏黑画面，以及依据所述子画面的灰阶分布判断所述子画面是否为偏黑子画面；
亮度控制单元，耦接所述画面判断单元，以依据所述画面判断单元计算得到的亮度参考值提供亮度控制信号；
光源模块，用以提供投射光线；
光源驱动单元，耦接所述光源模块及所述亮度控制单元，并接收来自所述亮度控制单元的所述亮度控制信号，且依据所述亮度控制信号设定所述光源模块的所述投射光线的亮度，
其中
当所述画面为偏黑画面且所述子画面为非偏黑子画面时，所述画面判断单元忽略所述子画面在所述画面上的对应区域且依据所述画面中对应未忽略区域的部分计算所述亮度参考值，所述亮度控制单元设定所述亮度控制信号对应所述投射光线的最低亮度，或者
当所述画面为偏黑画面且所述子画面为偏黑子画面，或者当所述画面为非偏黑画面时，会依据所述画面计算所述亮度参考值。
2.如权利要求1所述的投影装置，其中所述画面判断单元统计所述画面中对应未忽略区域的部分中显示为黑色像素的数量作为所述亮度参考值。
3.如权利要求1所述的投影装置，其中所述画面判断单元将所述画面划分为多个第一子画面，且每一所述第一子画面在所述画面中对应至多个区域，并且判断每一所述第一子画面是否为偏黑子画面，以判断所述画面是否为偏黑画面。
4.如权利要求3所述的投影装置，其中所述画面包括多个像素，所述画面判断单元统计每一所述第一子画面中显示为黑色像素的数量作为每一所述第一子画面对应的判断参考值，当每一所述第一子画面对应的所述判断参考值大于等于黑子画面临界值时，所述画面判断单元判断每一所述第一子画面为偏黑子画面，当每一所述第一子画面对应的所述判断参考值小于所述黑子画面临界值时，所述画面判断单元判断每一所述第一子画面为非偏黑子画面，其中所述黑子画面临界值为每一所述第一子画面中像素的数量与比值的乘积。
5.如权利要求3所述的投影装置，其中所述画面判断单元统计所述第一子画面中为偏黑子画面的数量作为画面判断参考值，当所述画面判断参考值大于等于黑画面临界值时，所述画面判断单元判断所述画面为偏黑画面，当所述画面判断参考值小于所述黑画面临界值时，所述画面判断单元判断所述画面为非偏黑画面，其中所述黑画面临界值为所述第一子画面的数量与比值的乘积。
6.如权利要求1所述的投影装置，其中所述画面判断单元统计所述画面中显示为黑色像素的数量作为画面分布参考值，统计所述子画面中显示为黑色像素的数量作为子画面分布参考值，以及将所述画面分布参考值减去所述子画面分布参考值以取得画面判断参考值，当所述画面判断参考值大于等于黑画面临界值时，所述画面判断单元判断所述画面为偏黑画面，当所述画面判断参考值小于所述黑画面临界值时，所述画面判断单元判断所述画面为非偏黑子画面，其中所述黑画面临界值为所述画面中像素的数量与比值的乘积。
7.如权利要求6所述的投影装置，其中在画面判断期间，所述子画面对应至所述画面上不同位置的多个特定区域并依时序对应至所述特定区域的其一，且所述子画面分别与所述特定区域重叠。
8.如权利要求1所述的投影装置，其中当所述亮度参考值大于等于控制临界值时，所述亮度控制单元设定所述亮度控制信号对应所述投射光线的最低亮度，当所述亮度参考值小于所述控制临界值时，所述亮度控制单元依据所述画面中对应未忽略区域的部分的灰阶平均值设定所述亮度控制信号，其中所述控制临界值为所述画面中对应未忽略区域的部分的像素数量与比值的乘积。
9.一种画面的亮度控制方法，包括：
依据画面的灰阶分布判断所述画面是否为偏黑画面，以及依据所述画面的至少一子画面的灰阶分布判断所述画面的所述子画面是否为偏黑子画面；
当所述画面为偏黑画面且所述子画面为非偏黑子画面时，忽略所述子画面在所述画面上的对应区域且依据所述画面中对应未忽略区域的部分计算所述亮度参考值，或者
当所述画面为偏黑画面且所述子画面为偏黑子画面，或者
当所述画面为非偏黑画面时，会依据所述画面计算所述亮度参考值；以及
依据所述亮度参考值调整投影装置的投射光线的亮度。
10.如权利要求9所述的画面的亮度控制方法，其中依据所述画面中对应未忽略区域的部分计算所述亮度参考值的步骤包括：统计所述画面中对应未忽略区域的部分中显示为黑色像素的数量作为所述亮度参考值。
11.如权利要求9所述的画面的亮度控制方法，其中依据所述画面的灰阶分布判断所述画面是否为偏黑画面的步骤包括：
将所述画面划分为多个第一子画面，且每一所述第一子画面在所述画面中分别有多个对应区域；以及
判断每一所述第一子画面是否为偏黑子画面，以判断所述画面是否为偏黑画面。
12.如权利要求11所述的画面的亮度控制方法，其中判断所述第一子画面是否为偏黑子画面的步骤包括：
统计每一所述第一子画面中显示为黑色像素的数量作为子画面判断参考值；
当每一所述第一子画面对应的所述子画面判断参考值大于等于黑子画面临界值时，判断每一所述第一子画面为偏黑子画面；以及
当每一所述第一子画面对应的所述子画面判断参考值小于所述黑子画面临界值时，判断每一所述第一子画面为非偏黑子画面，其中所述黑子画面临界值为每一所述第一子画面中像素的数量与比值的乘积。
13.如权利要求11所述的画面的亮度控制方法，其中判断所述画面是否为偏黑画面的步骤包括：
统计每一所述第一子画面中为偏黑画面的数量作为画面判断参考值；
当所述画面判断参考值大于等于黑画面临界值时，判断所述画面为偏黑画面；以及
当所述画面判断参考值小于所述黑画面临界值时，判断所述画面为非偏黑画面，其中所述黑画面临界值为所述第一子画面的数量与比值的乘积。
14.如权利要求9所述的画面的亮度控制方法，其中依据所述画面的灰阶分布判断所述画面是否为偏黑画面，以及依据所述画面的所述子画面的灰阶分布判断所述子画面是否为偏黑子画面的步骤包括：
统计所述画面中显示为黑色像素的数量作为画面分布参考值；
统计所述子画面中显示为黑色像素的数量作为子画面分布参考值；
将所述画面分布参考值减去所述子画面分布参考值以取得画面判断参考值；
当所述画面判断参考值大于等于黑画面临界值时，判断所述画面为偏黑画面；以及
当所述画面判断参考值小于所述黑画面临界值时，判断所述画面为非偏黑画面，其中所述黑画面临界值为所述画面中像素的数量与比值的乘积。
15.如权利要求14所述的画面的亮度控制方法，其中在画面判断期间，所述子画面对应至所述画面中不同位置的多个特定区域并依时序对应至所述特定区域的其一，且所述子画面分别与所述特定区域重叠。
16.如权利要求9所述的画面的亮度控制方法，其中依据所述亮度参考值调整所述投影装置的所述投射光线的亮度的步骤包括：
当所述亮度参考值大于等于控制临界值时，设定所述投射光线的亮度为最低亮度；以及
当所述亮度参考值小于所述控制临界值时，依据所述画面中对应未忽略区域的部分的灰阶平均值设定所述投射光线的亮度，其中所述控制临界值为所述画面中对应未忽略区域的部分的像素数量与比值的乘积。
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