CN105280157A - 图像分析和图像显示的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种图像分析和图像显示的装置和方法。上述的图像显示装置包括存储装置、处理器、以及显示器。存储装置存储至少一增益表。每一上述增益表包括多个增益值，上述多个增益值和一图像的多个像素之间存在一对应关系。对于每一上述像素的每一灰阶值，处理器根据上述至少一增益表决定该灰阶值对应的增益值，并根据上述多个灰阶值对应的上述多个增益值补偿上述图像。显示器显示补偿后的图像。

Description

图像分析和图像显示的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种图像处理的装置和方法，且特别涉及一种图像分析和图像显示的装置和方法。

背景技术

有些平面显示器，即使显示的图像只有单一颜色，仍然会有亮度不均匀的瑕疵现象(mura)，就是有部分区域较亮，而部分区域较暗，而且亮区和暗区可能呈现不规则分布。这种亮度不均匀现象可能来自显示器的背光光场设计不良，导光板及扩散板等光学膜片的不均匀，甚至是显示器内面的脏污。

与坏点、断线等明显缺陷或者是亮度与色度等规格不同，亮度不均匀现象主要由人眼检测，且主观判定不一致，容易产生争议。当显示器的亮度不均匀现象过于明显的时候，可能不被消费者接受而必须整批退货，或者是以比较差的质量等级出货而影响售价。

欲解决亮度不均匀的情形，可以增加显示器的光学膜片的扩散程度，但如此便会增加成本。

发明内容

本发明提供一种图像分析和图像显示的装置和方法，以消除或减轻显示器的亮度不均匀现象。

本发明的图像分析装置包括图像提取装置、处理器、以及存储装置。图像提取装置提取显示器所显示的第一图像以产生第二图像。处理器耦接图像提取装置，根据第二图像的多个像素的多个亮度值决定至少一目标值，并根据上述至少一目标值产生至少一增益表。每一上述增益表对应一上述目标值。第二图像的每一像素(pixel)对应每一上述增益表中的多个增益值其中之一。存储装置耦接处理器，存储上述至少一增益表。

本发明的图像显示装置包括存储装置、处理器、以及显示器。存储装置存储至少一增益表。每一上述增益表包括多个增益值，上述多个增益值和一图像的多个像素之间存在一对应关系。处理器耦接存储装置，对于每一上述像素的每一灰阶值，根据上述至少一增益表决定该灰阶值对应的增益值，并根据上述多个灰阶值对应的上述多个增益值补偿上述图像。显示器耦接处理器，显示补偿后的图像。

本发明的图像分析方法包括以下步骤：提取显示器所显示的第一图像以产生第二图像；根据第二图像的多个像素的多个亮度值决定至少一目标值；根据上述至少一目标值产生至少一增益表，其中每一上述增益表对应一上述目标值，第二图像的每一像素对应每一上述增益表中的多个增益值其中之一；以及存储上述至少一增益表。

本发明的图像显示方法包括以下步骤：存储至少一增益表，其中每一上述增益表包括多个增益值，上述多个增益值和一图像的多个像素之间存在一对应关系；对于每一上述像素的每一灰阶值，根据上述至少一增益表决定该灰阶值对应的增益值；根据上述多个灰阶值对应的上述多个增益值补偿上述图像；以及显示补偿后的图像。

基于上述，本发明根据增益表中的增益值补偿显示器所显示的图像，因此能以图像信号处理的方式消除或减轻显示器的亮度不均匀现象。

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是依照本发明的一实施例的一种图像分析装置的示意图。

图2是依照本发明的一实施例的一种图像分析方法的流程图。

图3是依照本发明的另一实施例的一种图像分析方法的流程图。

图4是依照本发明的一实施例的一种图像显示装置的示意图。

图5是依照本发明的一实施例的一种图像显示方法的流程图。

【符号说明】

100：图像分析装置

120：图像提取装置

140：处理器

160：存储装置

180：显示器

210～240：方法步骤

310～340：方法步骤

400：图像显示装置

420：显示器

440：处理器

460：存储装置

510～540：方法步骤

具体实施方式

本发明使用图像信号处理的方式，对显示器显示的图像中的像素进行调亮或调暗的补偿，以消除或减轻显示器的亮度不均匀现象。对于像素的各个灰阶(graylevel)，上述的亮度不均匀现象中的亮区与暗区可能会有不同的不均匀程度以及分布形状。所以本发明将像素可能呈现的多个灰阶考虑在内，可对具有不同灰阶值的像素进行不同程度的补偿。

图1是依照本发明的一实施例的一种图像分析装置100的示意图。图像分析装置100包括图像提取装置120、处理器140、以及存储装置160。处理器140耦接图像提取装置120和存储装置160。图像提取装置120可以是任何可将接收的光信号转换为数字图像的电子装置，例如数字相机。存储装置160可以是任何具有数据存储能力的电子装置，例如存储器或磁碟机。

图2是依照本发明的一实施例的一种图像分析方法的流程图。图2的图像分析方法可由图像分析装置100执行。在步骤210，图像提取装置120提取显示器180所显示的图像I₁以产生图像I₂。显示器180可以耦接处理器140并由处理器140控制。显示器180也可由另一个电子装置控制。

步骤210的目的是测量显示器180的亮度不均匀现象。图像I₁可以是黑白图像或彩色图像。如果图像I₁是黑白图像，则图像I₁的每个像素只有一个灰阶值。如果图像I₁是彩色图像，则图像I₁的每个像素有多个灰阶值。例如一般彩色显示器，每个像素有三个灰阶值，分别对应红色、绿色和蓝色。为了准确测量显示器180的亮度不均匀现象，图像I₁可以是均匀的白色或灰色图像。也就是说，图像I₁的每一像素的每一个灰阶值可以是相同的数值。

图像I₂包含多个像素。如果显示器180有亮度不均匀现象，则图像I₂的多个像素不会只有单一亮度值，而是会有多个不同的亮度值。处理器140可在步骤220根据图像I₂的多个像素的多个亮度值决定一个目标值。目标值可选自图像I₂的像素亮度范围。也就是说，目标值大于或等于图像I₂的多个亮度值其中的最小值，而且目标值小于或等于图像I₂的多个亮度值其中的最大值。然后处理器140在步骤230根据目标值产生一个增益表。存储装置160可在步骤240存储此增益表。

图像I₁和图像I₂是由像素组成的二维阵列(array)，而增益表是由多个增益值组成的二维阵列。所以图像I₁的每一个像素对应增益表中位置相同的一个增益值，增益表中的每一个增益值对应图像I₂中位置相同的一个像素。增益表中的每一个增益值等于上述目标值除以该增益值对应的图像I₂的像素的亮度值。

举例来说，假设图像I₁是全白图像。也就是说，图像I₁的每一像素的每一个灰阶值都是图像I₁的灰阶解析度所对应的最大灰阶值。由此产生的增益表即对应此最大灰阶值。如果图像I₁的灰阶解析度是八位，则对应的最大灰阶值就是255。处理器140可在图像I₂的像素的亮度值之中寻找最大值与最小值，假设最大值是479，最小值是294。全白图像已经是最明亮的图像，其中的像素不能调亮，只能调暗。为了使补偿后的图像有均匀亮度，便以像素亮度的最小值294做为目标值以产生增益表。举一个简单范例，假设图像I₁、图像I₂和增益表的大小都是6x4。下面的表1列出图像I₂的像素的亮度值，表2是增益表。表2中的每一个增益值等于目标值294除以该增益值对应的图像I₂的像素的亮度值。

460	475	468	441	426	294
						466	479	472	452	398	305
395	433	462	404	325	317
						321	384	440	365	310	294

表1，图像I₂的像素的亮度值

0.64	0.62	0.63	0.67	0.69	1.00
						0.63	0.61	0.63	0.65	0.74	0.96
0.74	0.68	0.64	0.73	0.90	0.93
						0.92	0.77	0.67	0.81	0.95	1.00

表2，增益表

图像分析装置100可将图2的图像分析方法执行多次，以产生多个增益表。这些增益表可对应不同的图像I₁，对应不同的目标值，并对应不同的灰阶值。举例来说，当图像分析装置100第二次执行图2的图像分析方法时，图像I₁可以是均匀的中灰色图像。所谓中灰色图像是指图像I₁的每一像素的每一个灰阶值都是图像I₁的灰阶解析度所对应的中间灰阶值。此次产生的增益表即对应此中间灰阶值。如果图像I₁的灰阶解析度是八位，则对应的中间灰阶值就是127或128。假设步骤210提取的图像I₂的像素的亮度值之中，最大值为242，最小值为148，则可用图像I₂的像素亮度的中间值，也就是最大值242和最小值148的平均值，做为目标值，使用前述的相同方式产生另一个增益表。

若要消除或减轻显示器的亮度不均匀现象，可用增益表中的增益值补偿被显示的图像，也就是将被显示的图像的每一像素的每一灰阶值乘上对应的增益值。表2的增益表以图像I₂的像素亮度的最小值做为目标值，因此表2的增益值皆小于或等于一，这是将图像中较亮的像素调暗使其与最暗的像素一致，但这样就损失了显示器的背光效率。若以图像I₂的像素亮度的中间值做为目标值，可让较暗像素对应的增益值大于一，如此可减少显示器的背光效率的损失。

不过要注意的是，目标值的选择会影响增益值的大小，因此会影响补偿后的图像中的灰阶值。目标值的选择不应该使补偿后的图像中的灰阶值超过该图像的灰阶解析度所对应的最大灰阶值。

图3是依照本发明的另一实施例的一种图像分析方法的流程图。步骤310和步骤210相同，只提取一个图像I₁。处理器140可在步骤320根据图像I₂的像素的多个亮度值决定多个不同的目标值，然后在步骤330根据上述多个目标值产生多个不同的增益表。存储装置160可在步骤340存储上述多个增益表。

举例来说，图像I₁可以是全白图像。如前所述，图像I₂的像素的亮度值之中，最大值是479，最小值是294。处理器140可在步骤320决定两个目标值。第一个目标值是最小值294。第二个目标值是图像I₂的像素的亮度值的中间值，也就是最大值479和最小值294的平均值387。然后处理器140可在步骤330产生两个增益表。第一个增益表对应第一个目标值，也就是最小值294，并对应图像I₁的灰阶解析度所对应的最大灰阶值。第一个增益表的每一个增益值等于最小值294除以该增益值对应的图像I₂的像素的亮度值。第二个增益表对应第二个目标值，也就是中间值387，并对应图像I₁的灰阶解析度所对应的中间灰阶值。第二个增益表的每一个增益值等于中间值387除以该增益值对应的图像I₂的像素的亮度值。

图4是依照本发明的一实施例的一种图像显示装置400的示意图。图像显示装置400包括显示器420、处理器440、以及存储装置460。处理器440耦接显示器420和存储装置460。为了有效消除或减轻亮度不均匀现象，显示器420和显示器180应该有相同或相似的亮度分布。例如，显示器420和显示器180可以是同一个厂牌型号的显示器，或是同一批制造出来的显示器，或是同一个显示器。

图5是依照本发明的一实施例的一种图像显示方法的流程图。图5的图像显示方法可由图像显示装置400执行。在步骤510，存储装置460存储由图像分析装置100产生的至少一个增益表。每一个增益表对应一个灰阶值。每一个增益表包括多个增益值，其中每一个增益值对应将由显示器420显示的一个图像I的多个像素其中之一。换句话说，图像I的每一个像素在每一个增益表中皆对应一个增益值。

对于图像I的每一个像素的每一个灰阶值，处理器440在步骤520根据存储装置460存储的至少一个增益表决定该灰阶值对应的增益值，并且在步骤530将该灰阶值乘上该灰阶值对应的该增益值，以补偿图像I。显示器420在步骤540显示补偿后的图像I。

以下说明处理器440如何根据增益表来决定每一个灰阶值所对应的增益值。假设处理器440需要决定图像I的某一个像素P的某一个灰阶值V所对应的增益值G_V。如前所述，存储装置460存储的每一个增益表皆对应一个灰阶值。每一个增益表就是用于补偿该增益表所对应的该灰阶值。当灰阶值V正好等于某一个增益表所对应的灰阶值，则灰阶值V对应的增益值G_V就是该增益表中对应像素P的增益值。处理器440会在步骤530将像素P的灰阶值V乘上对应的增益值G_V，以补偿图像I。

举例来说，假设图像I的灰阶解析度为八位，对应的最大灰阶值为255，对应的中间灰阶值为128。假设存储装置460存储两个增益表，其中第一个增益表对应最大灰阶值255，第二个增益表对应中间灰阶值128。当像素P的灰阶值V正好等于255，则增益值G_V就是第一个增益表中对应像素P的增益值。当像素P的灰阶值V正好等于128，则增益值G_V就是第二个增益表中对应像素P的增益值。

另一方面，当灰阶值V不等于每一个增益表所对应的灰阶值时，则处理器440根据存储装置460存储的至少一个增益表所对应的至少一个灰阶值、像素P的灰阶值V、以及上述增益表中对应像素P的至少一个增益值，计算像素P的灰阶值V所对应的增益值G_V。

在前面的范例中，当灰阶值V不等于255也不等于128，则处理器440可利用上述的两个增益表和内插运算(interpolation)来计算灰阶值V所对应的增益值G_V。当灰阶值V介于255和128之间时，处理器440可用下列的公式(1)计算增益值G_V。

G_V＝((V–128)xG₂₅₅+(255–V)xG₁₂₈)/(255-128)……(1)

公式(1)当中，G₂₅₅是第一个增益表中对应像素P的增益值，G₁₂₈是第二个增益表中对应像素P的增益值。

当灰阶值V介于128和0之间时，处理器440可用下列的公式(2)计算增益值G_V。

G_V＝(VxG₁₂₈+(128–V)xG₀)/128……………………(2)

公式(2)当中，G₀是对应灰阶值0的增益值。因为本实施例不对灰阶值0做补偿，所以G₀等于1。

由图2的方法流程的说明可以看出，每一个增益表中的每一个增益值的用意是将位于亮区的像素调暗或将位于暗区的像素调亮。所以利用对应的增益值补偿每一个像素的每一个灰阶值，可使同色的像素无论在什么位置显示亮度都一致，以消除或减轻显示器的亮度不均匀现象。

前面的实施例使用两个增益表，但本发明并不限定增益表的数量。在其他实施例中，图像分析装置100可产生任意数量的增益表，图像显示装置400也可使用任意数量的增益表。增益表数量越多，就有越高的补偿质量。最完备的做法是图像I的灰阶解析度所允许的每一个灰阶值都有一个对应的增益表。这样对于图像I的任何一个像素P的任何一个灰阶值V，只要查表就能取得对应的增益值G_V。如果增益表的数量较少，而且灰阶值V没有对应的增益表，则处理器440可用如上所述的内插运算来计算对应的增益值G_V。或者，处理器440也可用外插运算(extrapolation)或曲线适配(curvefitting)等方式根据现有的增益表来计算增益值G_V。

综上所述，本发明可检测并分析显示器的亮度不均匀现象所造成的像素显示亮度的差异，以产生增益表，并且用增益表补偿图像，以消除或减轻亮度不均匀现象，进而提高显示器的良率与质量。本发明的图像补偿可以调暗或调亮像素，如此可维持显示器的画面整体亮度，减少显示器的背光效率的损失。本发明可对像素的不同灰阶值进行不同程度补偿，使补偿结果更符合完美的预期画面。本发明不需要变动显示器的硬件设计，不会增加显示器的硬件成本。

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的权利要求书所界定者为准。

Claims (14)

1.一种图像显示装置，包括：

存储装置，存储至少一增益表，其中每一上述增益表包括多个增益值，上述多个增益值和一图像的多个像素之间存在一对应关系；

处理器，耦接该存储装置，对于每一上述像素的每一灰阶值，根据该至少一增益表决定该灰阶值对应的增益值，并根据上述多个灰阶值对应的上述多个增益值补偿该图像；以及

显示器，耦接该处理器，显示补偿后的该图像。

2.如权利要求1所述的图像显示装置，其中每一上述增益表对应一灰阶值，对于每一上述像素的每一上述灰阶值，当该像素的该灰阶值等于该至少一增益表其中之一对应的该灰阶值，则该像素的该灰阶值对应的该增益值就是该增益表中对应该像素的该增益值。

3.如权利要求1所述的图像显示装置，其中每一上述增益表对应一灰阶值，对于每一上述像素的每一上述灰阶值，当该像素的该灰阶值不等于每一上述增益表对应的该灰阶值，则该处理器根据该至少一增益表对应的该至少一灰阶值、该像素的该灰阶值、以及该至少一增益表中对应该像素的至少一增益值，计算该像素的该灰阶值对应的该增益值。

4.如权利要求1所述的图像显示装置，其中对于每一上述像素的每一上述灰阶值，该处理器将该灰阶值乘上该灰阶值对应的该增益值，以补偿该图像。

5.一种图像分析方法，包括：

提取显示器所显示的第一图像以产生第二图像；

根据该第二图像的多个像素的多个亮度值决定至少一目标值；

根据该至少一目标值产生至少一增益表，其中每一上述增益表对应该至少一目标值其中之一，该第二图像的每一像素对应每一上述增益表中的多个增益值其中之一；以及

存储该至少一增益表。

6.如权利要求5所述的图像分析方法，其中该第一图像的每一像素的每一灰阶值皆相同。

7.如权利要求6所述的图像分析方法，其中当该灰阶值为该第一图像的灰阶解析度所对应的最大灰阶值时，该至少一目标值包括该第二图像的上述多个亮度值其中的中间值和/或最小值；当该灰阶值为该第一图像的该灰阶解析度所对应的中间灰阶值时，该至少一目标值包括该第二图像的上述多个亮度值其中的中间值。

8.如权利要求5所述的图像分析方法，其中每一上述目标值大于或等于该第二图像的上述多个亮度值其中的最小值，而且每一上述目标值小于或等于该第二图像的上述多个亮度值其中的最大值。

9.如权利要求5所述的图像分析方法，其中每一上述增益表的每一上述增益值等于该增益表对应的该目标值除以该增益值对应的该像素的该亮度值。

10.如权利要求5所述的图像分析方法，还包括：

根据该第二图像的上述多个亮度值决定多个不同的目标值；

根据上述多个目标值产生多个不同的增益表；以及

存储上述多个增益表。

11.一种图像显示方法，包括：

存储至少一增益表，其中每一上述增益表包括多个增益值，上述多个增益值和图像的多个像素之间存在对应关系；

对于每一上述像素的每一灰阶值，根据该至少一增益表决定该灰阶值对应的增益值；

根据上述多个灰阶值对应的上述多个增益值补偿该图像；以及

显示补偿后的该图像。

12.如权利要求11所述的图像显示方法，其中每一上述增益表对应一灰阶值，对于每一上述像素的每一上述灰阶值，当该像素的该灰阶值等于该至少一增益表其中之一对应的该灰阶值，则该像素的该灰阶值对应的该增益值就是该增益表中对应该像素的该增益值。

13.如权利要求11所述的图像显示方法，其中每一上述增益表对应一灰阶值，对于每一上述像素的每一上述灰阶值，当该像素的该灰阶值不等于每一上述增益表对应的该灰阶值，则该图像显示方法还包括：

根据该至少一增益表对应的该至少一灰阶值、该像素的该灰阶值、以及该至少一增益表中对应该像素的至少一增益值，计算该像素的该灰阶值对应的该增益值。

14.如权利要求11所述的图像显示方法，其中对于每一上述像素的每一上述灰阶值，该图像显示方法还包括：

将该灰阶值乘上该灰阶值对应的该增益值，以补偿该图像。