CN105592254A - 图像显示方法及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像显示方法及电子装置，适用于具有屏幕、图像获取单元以及光传感器的电子装置，包括下列步骤。接收图像获取单元获取的一预览图像，并且将预览图像进行处理，以产生预览图像的多个像素亮度值。接收光传感器检测的环境光源的光照度值。接着，根据所述像素亮度值以及环境光源的光照度值，切换至多个伽玛查找表之中的输出伽玛查找表。之后，根据输出伽玛查找表，产生对应于各所述像素亮度值的调整像素亮度值，据以将预览图像显示于屏幕，并且达到强光可视性的功能。本发明亦提出一种电子装置，以实现上述图像显示方法。

Description

图像显示方法及电子装置

技术领域

本发明是有关于一种图像显示方法及电子装置，且特别是有关于一种具强光可视性(SunlightReadable)的图像显示方法及电子装置。

背景技术

随着科技的发展，各式各样的移动装置，例如平板电脑(TabularComputer)、个人数字化助理(PersonalDigitalAssistant，简称：PDA)、及智能手机(SmartPhone)等，已成为现代人不可或缺的工具。此外，这些移动装置已朝向多功能的趋势发展。以智能手机的多功能性而言，目前的智能手机不但提供通信功能，还提供了游戏、上网、电子书以及照相等功能，而其中尤以可以捕捉即时画面的照相功能深受大众的喜爱。

然而，一般使用此类移动装置拍照时，只要移动到阳光稍强的地方，由于光线将直接照射在屏幕时受到其表面的反射，导致人眼无法清楚看见预览拍照画面。现有的解决方式是加上额外的图像处理硬件以及搭配环境光源传感器(AmbientLightSensor，简称：ALS)，以动态调整屏幕的背光和数字对比(DigitalContrast)达到强光可视性(SunlightReadable)。另一解决方式是利用处理器的运算能力，以软件搭配图形处理器(GraphicsProcessingUnit，简称：GPU)的图像分析来取代硬件成本，但是此方式会提高移动装置的功耗，降低移动装置的电池寿命。

有鉴于此，如何能让移动装置的屏幕在强光的环境下保有良好的显示品质，便成为亟欲解决的问题之一。

发明内容

本发明提供一种图像显示方法及电子装置，其可在节省硬件与运算成本的前提下，提升屏幕在强光下的可视性。

本发明提供一种图像显示方法，适用于具有图像获取单元、屏幕以及光传感器的电子装置，包括下列步骤。接收图像获取单元获取的预览图像，并且将预览图像进行处理以产生预览图像的多个像素亮度值。接收光传感器检测的环境光源的光照度值。接着，根据所述像素亮度值以及环境光源的光照度值，切换至多个伽玛查找表之中的输出伽玛查找表。根据输出伽玛查找表，产生对应于各所述像素亮度值的调整像素亮度值，据以将预览图像显示于屏幕。

本发明另提供一种电子装置，包括屏幕、图像获取单元、图像信号处理单元、光传感器以及控制单元，其中图像信号处理单元耦接图像获取单元，控制单元耦接屏幕、光传感器以及图像信号处理单元。图像获取单元用以产生预览图像。图像信号处理单元用以将预览图像进行处理，以产生预览图像的多个像素亮度值。光传感器用以检测环境光源的光照度值。控制单元用以根据所述像素亮度值以及环境光源的光照度值，切换至多个伽玛查找表之中的输出伽玛查找表，并且根据输出伽玛查找表，产生对应于各所述像素的调整像素亮度值，据以显示预览图像于屏幕。

基于上述，本发明所提出的图像显示方法及电子装置，当使用者在强光的环境下拍照前，其利用图像信号控制单元将预览图像进行处理，以分析出预览画面的亮度分布，再配合当下的环境光源来切换至其所对应的伽玛查找表，据以调整预览图像。本发明在不额外增加硬件成本以及降低系统运算量的前提下，可帮助使用者在强光的环境下进行拍照时，清楚地将预览图像显示于屏幕，达到预览画面的强光可视性功能。

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是本发明一实施例所示出的电子装置的方块图；

图2是本发明一实施例所示出的图像显示方法的流程图；

图3是本发明一实施例所示出的多个伽玛查找表所对应的曲线。

附图标记说明：

100：电子装置；

110：屏幕；

120：图像获取单元；

130：图像信号处理单元；

140：光传感器；

150：控制单元；

S202～S210：图像显示方法的流程；

302：第一伽玛曲线；

304；第二伽玛曲线；

306：第三伽玛曲线；

308：Sigmoid曲线。

具体实施方式

有照相功能的移动装置皆具备图像信号处理器(ImageSignalProcessor,简称：ISP)以对图像信号进行例如是自动曝光(AutoExposure,简称：AE)、自动对焦(AutoFocus,简称：AF)以及自动白平衡(AutoWhiteBalance，简称：AWB)的3A演算等处理。此外，图像信号处理器可对图像信号进行例如是分析平均亮度值、像素亮度分布等图像前处理功能，还可提供图像对比度、色相、色饱和度等相关色彩校正处理。本发明将通过图像信号处理器的图像处理能力以及简单的运算提出一种强光可视性(SunlightReadable)的图像显示技术，在不额外增加硬件成本以及降低系统运算量的前提下，可帮助使用者在强光的环境下进行拍照时，清楚地将预览图像显示于屏幕。

图1是本发明一实施例所示出的电子装置的方块图。请参照图1，在本实施例中，电子装置100为智能手机，然而，应用本实施例者也可利用手机、个人数字助理、个人数字助理手机、平板电脑以及笔记本电脑等来实现电子装置100。电子装置100包括屏幕110、图像获取单元120、图像信号处理单元130、光传感器140以及控制单元150，其功能分述如下。

屏幕110例如是液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，简称：LCD)、发光二极管(Light-EmittingDiode，简称：LED)显示器、场发射显示器(FieldEmissionDisplay，简称：FED)或其他种类的显示器，其都用以显示电子装置100输出的图像，而提供给使用者观看。

图像获取单元120包括例如是光学定焦镜头或光学变焦镜头等摄像镜头，以及例如是电荷耦合元件(ChargeCoupledDevice,简称：CCD)等感光元件的装置，其都用以获取预览图像。

图像信号处理单元130耦接图像获取单元120，其例如是图像信号处理器(ImageSignalProcessor,简称：ISP)，用以接收预览图像，并且将预览图像进行处理，以计算出预览图像的多个像素亮度值。

光传感器140例如是环境光源传感器(AmbientLightSensor，简称：ALS)，其例如是配置在屏幕110的同一侧，而用以检测屏幕110前方环境光源的光照度值。

控制单元150耦接屏幕110、图像信号处理单元130以及光传感器140，其例如是图形处理单元(GraphicProcessingUnit,简称：GPU)、中央控制单元(CentralProcessingUnit，简称：CPU)，或是其他可编程的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，简称：DSP)、可编程控制器、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，简称：ASIC)、可编程逻辑装置(ProgrammableLogicDevice，简称：PLD)元或其他类似装置或这些装置的组合。控制单元150用以根据预览图像中所有像素的亮度值以及光传感器140所检测到的光照度值来调整预览图像，从而达到屏幕110在强光下的可视性。以下则举一实施例详细说明。

请同时参照图1与图2，图2是本发明一实施例所示出的图像显示方法的流程图，以下即图1中电子装置100的各项元件搭配图2说明本实施例的电子装置100的图像显示方法的详细步骤。

首先，图像信号处理单元130接收图像获取单元120获取的一预览图像(步骤S202)，并且将预览图像进行处理以产生预览图像的多个像素亮度值(步骤S204)。详言之，当使用者欲对一欲拍区域进行拍照前，图像获取单元120将获取欲拍区域的预览图像。接着，图像信号处理单元130将自图像获取单元120接收预览图像，并且将预览图像进行信号处理，以产生预览图像的多个像素的亮度值(在此定义为「像素亮度值」)。

接着，控制单元150接收光传感器140检测的环境光源的光照度值(步骤S206)。在本实施例中，光传感器140可在产生所述像素亮度值的同时，检测环境光源的光照度值，并且由控制单元150所接收。而在另一实施例中，步骤S206则不限于与步骤S204同时执行。举例而言，光传感器140可以例如是在使用者在进行拍照的过程中持续开启，且在每间隔一段预定时间时，即会检测环境光源的光照度值，并且由控制单元150所接收。

之后，控制单元150将根据所述像素亮度值以及环境亮度的光照度值，切换至多个伽玛查找表(GammaLookupTable,简称：GammaLUT)之中的输出伽玛查找表(步骤S208)。详言之，图像信号处理单元130可先根据所述像素亮度值，产生所述像素亮度值的亮度分布。在此的亮度分布可以是以直方图(histogram)的形式表示，其将所述亮度值依数值的大小区分为多个相等的区间数(bin)。以涵盖数值范围为[0,255]的像素亮度值为例，直方图可以包括16个相等的区间。

控制单元150自图像信号处理单元130取得亮度分布后，将计算预览图像的平均亮度值、最大亮度值以及最小亮度值。在本实施例中，控制单元150取得平均亮度值、最大亮度值以及最小亮度值的演算公式可以分别例如是方程式(1)～(3)：

$\stackrel{\‾}{Y}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}N\left(i\right)G\left(i\right)}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}N\left(i\right)}$ 方程式(1)

Y_max＝{maxG(i)|N(i)>0,1≤i≤n,i∈N}方程式(2)

Y_min＝{minG(i)|N(i)>0,1≤i≤n,i∈N}方程式(3)

其中为平均亮度值，Y_max为最大亮度值，Y_min为最小亮度值；i为区间并且为正整数，1≤i≤n，n为总区间数，G(i)为区间i所对应的像素亮度值，N(i)为区间i所对应的像素数量。本发明的概念便是根据平均亮度值以及环境亮度的光照度值适应性地切换至不同的伽玛查找表，以达到预览图像在强光下的可视性。

详言之，电子装置100的存储单元(未示出)可预先存储依据不同曲线所建立的多个不同的伽玛查找表，而控制单元150将自这些伽玛查找表中择一使用。当电子装置100是处于强光下时，若预览图像的内容是属于暗场景，控制单元150所采用的伽玛查找表可使预览图像中的暗阶像素(像素亮度值较小)调高，以提高暗阶像素的可视性，并且亮阶像素不会过饱和；若预览图像的内容是属于亮场景，控制单元150所采用的伽玛查找表可使预览图像中的暗阶像素调低，以提高像素的对比度；若预览图像的内容是属于一般场景，控制单元150所采用的伽玛查找表可将预览图像中较亮的像素调高以及较暗的像素调低，以增加预览图像中场景的景深对比。为方便说明，在此将控制单元150所采用的伽玛查找表定义为「输出伽玛查找表」。

在本实施例中，伽玛查找表包括第一伽玛查找表、第二伽玛查找表、第三伽玛查找表以及第四伽玛查找表。第一伽玛查找表、第二伽玛查找表以及第三伽玛查找表可分别由不同伽玛值的伽玛曲线(GammaCurve)来建构。伽玛曲线可以方程式(4)来表示：

$V_{\mathrm{out}}=V_{\mathrm{in}}^{\mathrm{\γ}}$ 方程式(4)

其中V_in为伽玛查找表的输入索引，其为正规化的像素亮度值；γ为伽玛值，V_out为伽玛查找表的输出，其为调整后的像素亮度值。第一伽玛曲线、第二伽玛曲线以及第三伽玛曲线中的伽玛值分别具有下列关系：γ＝1、γ<1以及γ>1。第四伽玛查找表则是由Sigmoid曲线所建构。在本实施例中，Sigmoid曲线可以方程式(5)来表示：

$V_{\mathrm{out}}=\frac{1}{1+\exp (-0.015(V_{\mathrm{in}}-128))}$ 方程式(5)

而第四伽玛查找表的输入索引V_in以及输出V_out的范围需为0到255之间。

图3是本发明一实施例所示出的多个伽玛查找表所对应的曲线，具体来说，上述曲线可以如图3所示出的第一伽玛曲线302、第二伽玛曲线304、第三伽玛曲线306以及Sigmoid曲线308。当控制单元150判断环境光源的光照度值小于光照度门槛值(例如：2000lux)时，代表电子装置100并非处于强光下，因此无须进行任何像素亮度值的调整，控制单元150将设定输出伽玛查找表为对应于第一伽玛曲线302的第一伽玛查找表。换言之，像素亮度值与调整像素亮度值具有线性关系。

当控制单元150判断环境光源的光照度值不小于光照度门槛值时，代表电子装置100是处于强光下，因此控制单元150要接着根据预览图像的平均亮度值来选择伽玛查找表。当控制单元150判断平均亮度值小于第一亮度门槛值(例如：64)时，代表预览图像的内容是属于暗场景，因此控制单元150将采用第二伽玛曲线304所对应的第二伽玛查找表，其可使预览图像中较暗的像素调高，以提高暗的像素的可视性。当控制单元150判断平均亮度值大于第二亮度门槛值(例如：196)时，代表预览图像的内容是属于亮场景，因此控制单元150将采用第三伽玛曲线306所对应的第三伽玛查找表，其可使预览图像中较暗的像素调低，以提高像素的对比度。当控制单元150判断平均亮度值介于第一亮度门槛值与第二亮度门槛值之间(例如介于64与196之间)时，代表预览图像的内容是属于一般场景，因此控制单元150将采用Sigmoid曲线308所对应的第四伽玛查找表，其可将预览图像中较亮的像素调高以及较暗的像素调低，以增加预览图像中场景的景深对比。

请再参照图2，控制单元150在切换至输出伽玛查找表后，控制单元150将根据输出伽玛查找表，产生对应于各所述像素亮度值的调整像素亮度值，据以将预览图像显示于屏幕110(步骤S210)。详言之，控制单元150先根据最大亮度值以及最小亮度值，将所述亮度值进行正规化处理(Normalization)，以产生多个正规化亮度值，其例如是分布在[0,1]的区间。接着，控制单元150将各所述正规化亮度值分别输入至输出伽玛查找表，而输出伽玛查找表会分别输出各所述正规化亮度值所对应的调整像素亮度值。最后，控制单元150映射(mapping)所述调整像素亮度值至符合屏幕110的显示范围，据以将预览图像显示于屏幕110。举例而言，一般的屏幕110显示范围为[0,255]的区间，而此区间也可依使用者的使用习惯或是屏幕110本身所支援的显示范围而设定。据此，显示于屏幕110的预览图像可达到强光可视性。此外，必须说明的是，在本实施例中，输出伽玛查找表的输入索引以及输出皆在[0,1]的区间。然而，在其它实施例中，输入索引以及输出亦可例如是在[0,255]的区间，本发明不以此为限。

综上所述，本发明所提出的图像显示方法及电子装置，当使用者在强光的环境下拍照前，其利用图像信号控制单元将预览图像进行处理，以分析出预览画面的亮度分布，再配合当下的环境光源来切换至其所对应的伽玛查找表，据以调整预览图像。本发明在不额外增加硬件成本以及降低系统运算量的前提下，可帮助使用者在强光的环境下进行拍照时，清楚地将预览图像显示于屏幕，达到预览画面的强光可视性功能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种图像显示方法，其特征在于，适用于具有屏幕、图像获取单元以及光传感器的电子装置，包括：

接收该图像获取单元获取的预览图像，并且将预览图像进行处理，以产生该预览图像的多个像素亮度值；

接收该光传感器检测的环境光源的光照度值；

根据所述像素亮度值以及该环境光源的光照度值，切换至多个伽玛查找表之中的输出伽玛查找表；以及

根据该输出伽玛查找表，产生对应于各所述像素亮度值的调整像素亮度值，据以显示该预览图像于该屏幕。

2.根据权利要求1所述的图像显示方法，其特征在于，在取得该预览图像的步骤之前，该图像显示方法还包括：

根据第一伽玛曲线，建构所述伽玛查找表之中的第一伽玛查找表，其中该第一伽玛曲线的伽玛值等于1；

根据第二伽玛曲线，建构所述伽玛查找表之中的第二伽玛查找表，其中该第二伽玛曲线的伽玛值小于1；

根据第三伽玛曲线，建构所述伽玛查找表之中的第三伽玛查找表，该第三伽玛曲线的伽玛值大于1；以及

根据Sigmoid曲线，建构所述伽玛查找表之中的第四伽玛查找表。

3.根据权利要求2所述的图像显示方法，其特征在于，在根据所述像素亮度值以及该环境光源的光照度值，切换至所述伽玛查找表之中的该输出伽玛查找表的步骤之前，该图像显示方法还包括：

根据所述像素亮度值，产生所述像素亮度值的亮度分布；以及

根据该亮度分布，计算所述像素亮度值的最大亮度值、平均亮度值以及最小亮度值。

4.根据权利要求3所述的图像显示方法，其特征在于，根据所述像素亮度值以及该环境光源的光照度值，切换至所述伽玛查找表之中的该输出伽玛查找表的步骤包括：

当该环境光源的光照度值小于光照度门槛值时，设定该输出伽玛查找表为该第一伽玛查找表；

当该环境光源的光照度值不小于该光照度门槛值时，

当该平均亮度值小于第一亮度门槛值时，设定该输出伽玛查找表为该第二伽玛查找表；

当该平均亮度值大于第二亮度门槛值时，设定该输出伽玛查找表为该第三伽玛查找表；以及

当该平均亮度值介于该第一亮度门槛值与该第二亮度门槛值之间时，设定该输出伽玛查找表输出伽玛查找表为该第四伽玛查找表。

5.根据权利要求4所述的图像显示方法，其特征在于，根据该输出伽玛查找表，产生对应于各所述像素亮度值的该调整像素亮度值，据以显示该预览图像于该屏幕的步骤包括：

根据该最大亮度值以及该最小亮度值，正规化所述亮度值，以产生多个正规化亮度值；

将各所述正规化亮度值分别输入该输出伽玛查找表，以产生各所述调整像素亮度值；以及

映射所述调整像素亮度值至符合该屏幕的显示范围，据以显示该预览图像于该屏幕。

6.一种电子装置，其特征在于，包括：

屏幕；

图像获取单元，产生预览图像；

图像信号控制单元，耦接该图像获取单元，将该预览图像进行处理，以产生该预览图像的多个像素亮度值；

光传感器，检测一环境光源的光照度值；

控制单元，耦接该屏幕、该图像信号控制单元以及该光传感器，其中该控制单元根据所述像素亮度值以及该环境光源的光照度值，切换至多个伽玛查找表之中的输出伽玛查找表，并且根据该输出伽玛查找表，产生对应于各所述像素亮度值的调整像素亮度值，据以将该预览图像显示于该屏幕。

7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述伽玛查找表包括：

第一伽玛查找表，其中该第一伽玛查找表是根据第一伽玛曲线所建构，该第一伽玛曲线的伽玛值等于1；

第二伽玛查找表，其中该第二伽玛查找表是根据第二伽玛曲线所建构，该第二伽玛曲线的伽玛值小于1；

第三伽玛查找表，其中该第三伽玛查找表是根据第三伽玛曲线所建构，该第三伽玛曲线的伽玛值大于1；以及

第四伽玛查找表，其中该第四伽玛查找表是根据Sigmoid曲线所建构。

8.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该图像信号处理单元根据所述像素亮度值，产生所述像素亮度值的亮度分布，并且该控制单元根据该亮度分布，计算所述像素亮度值的最大亮度值、平均亮度值以及最小亮度值。

9.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，

当该控制单元判断该环境光源的光照度值小于光照度门槛值时，设定该输出伽玛查找表为该第一伽玛查找表；

当该控制单元判断该环境光源的光照度值不小于光照度门槛值时，

当该控制单元判断该平均亮度值小于第一亮度门槛值时，该控制单元设定该输出伽玛查找表为该第二伽玛查找表；

当该控制单元判断该平均亮度值大于第二亮度门槛值时，该控制单元设定该输出伽玛查找表为该第三伽玛查找表；以及

当该控制单元判断该平均亮度值介于该第一亮度门槛值与该第二亮度门槛值之间时，该控制单元设定该输出伽玛查找表输出伽玛查找表为该第四伽玛查找表。

10.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该控制单元根据该最大亮度值以及该最小亮度值，正规化所述亮度值，以产生多个正规化亮度值，又将各所述正规化亮度值分别输入该输出伽玛查找表，以产生各所述调整像素亮度值，以及映射所述调整像素亮度值至符合该屏幕的显示范围，据以显示该预览图像于该屏幕。