CN107274857B - 调整显示器的输出图像的方法及显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调整一第一面板及一第二面板的至少其中之一输出图像的方法及显示系统。该方法包含有取得该第一面板的一第一输出图像以及该第二面板的一第二输出图像；根据一第一目标信息，决定一第一校正数据应用于该第一输出图像而非应用于该第二输出图像；以及根据该第一校正数据，调整该第一输出图像的一亮度及一色度的至少其中之一。

Description

调整显示器的输出图像的方法及显示系统

技术领域

本发明是指一种用来调整一显示器的一输出图像的方法及显示系统，尤指一种可用来调整具有两面板的一显示器的一输出图像的方法及显示系统。

背景技术

近年来，虚拟实境(virtual reality，VR)科技已有了巨大的进步及发展，并且越来越受到大众欢迎。虚拟实境科技目前已被应用于各种领域，例如，娱乐、运动服务、医疗、军事训练等。根据最新的调查，目前已有超过两千万个虚拟实境头戴式显示器(head-mounted displays，HMDs)被广泛的使用。头戴式显示器是一种具有两个独立面板的显示器，用来在使用者的眼睛前显示虚拟图像。因此，具有良好效能的头戴式显示器将成为实现一个优异虚拟实境体验的必要因素之一。

然而，由于细微的制造工艺变化及/或其他制造工艺的问题，几乎无法找到具有相同亮度或色度表现的两个独立面板。而所述两独立面板间的亮度或色度的差异，使用在一头戴式显示器时，将导致使用者眼睛受损或眼花、头晕等。因此，如何解决头戴式显示器的两独立面板间的亮度及色度差异问题就成为本领域的重要的议题。

发明内容

因此，本发明的主要目的之一即在于提供一种可用来调整具有两面板的显示器输出图像的方法及显示系统，以解决上述问题。

在一方面，本发明揭露一种调整一第一面板及一第二面板的至少其中之一的一输出图像方法。根据本发明的一实施例，该方法包含取得该第一面板的一第一输出图像以及该第二面板的一第二输出图像，根据一第一目标信息，决定一第一校正数据应用于该第一输出图像而非应用于该第二输出图像，以及根据该第一校正数据调整该第一输出图像的一亮度及一色度的至少其中之一。

另一方面，本发明揭露一显示系统。根据本发明的一实施例，该显示系统包含一第一面板、一第二面板、一储存装置，用来记录一第一校正数据及一第一目标信息，以及一处理装置。该处理装置电性连接至该储存装置、该第一面板以及该第二面板，该处理装置经配置以取得该第一面板的一第一输出图像及该第二面板的一第二输出图像，并且根据该第一目标信息，决定该第一校正数据应用于该第一输出图像而非应用于该第二输出图像，以及根据该第一校正数据，调整该第一输出图像的一亮度及一色度的至少其中之一。

另一方面，本发明揭露一种调整一第一面板及一第二面板的至少其中之一输出图像的方法。根据本发明的一实施例，该方法包含有测量该第一面板及该第二面板在不同灰阶的亮度值及色坐标，将测量到的该第一面板及该第二面板的该亮度值及该色坐标，转换至该第一面板及该第二面板的多个RGB值，以及根据该第一面板及该第二面板的这些RGB值，产生用以调整该第一面板的该输出图像的一亮度及一色度的至少其中之一的一第一校正数据。

根据上述的方法及系统，造成两个独立面板间的亮度或色度差异的问题即可通过上述的方法及显示系统来解决。

为了使得前述所揭露的技术特征及优点更浅显易懂，多个实施例、附图及其对应的细节如下所示。

附图说明

图1为本发明实施例的处理装置及图像测量装置测量及记录显示器在不同灰阶的亮度值与色坐标的示意图。

图2为本发明实施例的显示器的示意图。

图3为本发明实施例的调整显示器的一输出图像的方法流程示意图。

图4A为一第一面板及一第二面板的测量的R伽玛曲线的一范例示意图。

图4B为第一面板及第二面板的测量的G伽玛曲线的一范例示意图。

图4C为第一面板及第二面板的测量的B伽玛曲线的一范例示意图。

图5为本发明实施例的一显示系统的示意图。

图6为本发明实施例的调整显示器的一输出图像的方法流程示意图。

图7为本发明另一实施例的调整显示器的一输出图像的方法流程示意图。

图8为本发明另一实施例的调整显示器的一输出图像的方法流程示意图。

附图符号说明

1 显示系统

10 显示器

11 处理器

12 第一面板

13 第二面板

14 储存装置

20 图像测量装置

30 处理装置

s101、s103、s105、s107、s201、s203、 步骤

s205、s207、s301、s303、s305、s307、

s401、s403、s405、s407

具体实施方式

上述所揭露的说明及下列的详细描述的目的是为了更进一步说明本发明的范畴的实施例。关于本发明的其他目标及优点，将于下列的描述说明及附图中详细说明。

在通篇说明书及权利要求当中所提及的「第一」及「第二」一词，本领域普通技术人员应可理解是为了区别两个不同的元件，而不以名称来限制其元件。因此，在此第一元件与第二元件是可互相置换的。此外，「及/或」一词在此包含所描述的群组中的其中一个以及一个或多个的组合。

图1为本发明实施例的处理装置及图像测量装置测量及记录显示器在不同灰阶的亮度值与色坐标的示意图。以具有两面板的一显示器10(例如，在一实施例中，显示器10可为一头戴式显示装置，但不限于此)为例，为了测量两个面板之间的亮度或色度差异，图像测量装置20(例如，感光耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)、互补性金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)、或其他色彩分析器)于显示器10分别显示不同灰阶的白色图像时，测量显示器10的亮度值及色坐标。处理装置30电性连接显示器10及图像测量装置20。处理装置30(例如，一计算机或其他具有信号处理功能的装置)接收经由图像测量装置20所测量到的多个亮度值及多个色坐标，以及根据所接收到的多个亮度值及多个色坐标，产生至少一校正数据以调整显示器10的至少一面板的输出图像。

图2为本发明实施例的显示器的示意图。显示器10包含处理器11、第一面板12、第二面板13以及储存装置14。处理器11电性连接第一面板12、第二面板13以及储存装置14。例如，处理器11可以是中央处理单元(central processing unit，CPU)、一般或特殊用途的可编程微处理器(programmable microprocessor)、数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)、可编程控制器(programmable controller)、特殊应用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、可编程逻辑装置(programmablelogic device，PLD)、其他类似的装置或上述装置的一组合。例如，第一面板12或第二面板13可以是液晶显示器(liquid-crystal display，LCD)、电浆显示器(plasma display)、真空萤光显示器(vacuum fluorescent display，VFD)、发光二极管(light-emitting diode，LED)显示器、场发射显示器(field emission display，FED)或其他合适种类的显示器。储存装置14可以是任何型态的静态或可换式随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、快闪存储器(flash memory)、类似非暂存存储器(non-transitory memory)装置或上述的任一组合。

图3为本发明实施例的调整显示器的输出图像的方法流程示意图。本发明实施例的调整方法可被应用于图1中的显示器10、图像测量装置20及处理装置30。在此例中，调整显示器的输出图像的方法步骤于以下详述。

首先，图像测量装置20测量第一面板12及第二面板13在不同灰阶下的亮度值及色坐标(步骤s101)。在一实施例中，当第一面板12及第二面板13显示0～255灰阶的白色图片时(或0～1023灰阶的白色图片，但不以此为限)，一或两个图像测量装置20会测量第一面板12及第二面板13的亮度值(L)及色坐标(x,y)。在另一实施例中，一或两个图像测量装置20仅测量第一面板12及第二面板13在某些灰阶(例如，0、10、50、100、200及255灰阶)下的亮度值(L)及色坐标(x,y)。在一实施例中，图像测量装置20测量第一面板12中的第一部分区域以及第二面板13中的第二部分区域，以取得第一面板12及第二面板13的亮度值及色坐标。第一部分区域及第二部分区域可以分别为第一面板12及第二面板13中的任何区域。藉由仅测量在不同灰阶下的第一/第二面板中的第一/第二部分区域(而非全部面板的区域)，并且将测量到的值视为代表整个面板在不同灰阶下的亮度值及色坐标，以降低生成调整目标面板的输出图像的亮度或/及色度的校正数据的时间。校正数据及目标面板将于以下详述。在另一实施例中，图像测量装置20可测量第一面板12及第二面板13的多个部分区域以取得完整的亮度及/或色度的信息。

其次，处理装置30藉由转换公式，将多个测量的亮度值(L)及色坐标(x,y)转换至对应的多个RGB值(步骤s103)。在此实施例中，式(1)是用来将亮度值(L)及色坐标(x,y)转换至对应的RGB值的一常用转换式。

X＝x(L/y)

Y＝L

Z＝(1-x-y)(L/y)

R＝(3.2406X-1.5372Y-0.4986Z)255/100

G＝(-0.9689X+1.8758Y+0.0415Z)255/100

B＝(0.0557X-0.2040Y+1.0570Z)255/100(式1)

在此，如何使用式(1)转换亮度值(L)及色坐标(x,y)至对应的RGB值为本领域普通技术人员所熟知，因此，转换过程的细节在此不加以赘述。

接着，处理装置30根据第一面板12及第二面板13的多个RGB值，以产生一第一校正数据及一第一目标信息(步骤s105)。进一步地，处理装置30根据第一面板12及第二面板13的多个RGB值产生RGB伽玛曲线，并且比较第一面板12的RGB伽玛曲线与第二面板13所对应的RGB伽玛曲线，以产生第一校正数据及第一目标信息。表格1为第一面板12及第二面板13的多个RGB值的一范例，并且第一面板12及第二面板13的R、G、B伽玛曲线分别如图4A、图4B及图4C所示。

表格1

图4A为第一面板及一第二面板的测量的R伽玛曲线的一范例示意图。图4B为第一面板及第二面板的测量的G伽玛曲线的一范例示意图。图4C为第一面板及第二面板的测量的B伽玛曲线的一范例示意图。图4A、图4B及图4C中的粗线分别对应至第一面板12所测量到的R、G、B伽玛曲线，以及图4A、图4B及图4C中的细线分别对应至第二面板13所测量到的R、G、B伽玛曲线。在上述的范例中，第一面板12的R/G/B伽玛曲线比第二面板13所对应的R/G/B伽玛曲线更接近垂直座标轴，也就是说，当第一面板12及第二面板13接收到相同输入电压信号时(即在相同的灰阶下)，第一面板12的亮度表现高于第二面板13的亮度表现。因此，处理装置30确定第一面板12是需要被校正的一目标面板，并且藉由比较第一面板12的RGB伽玛曲线及第二面板13所对应的RGB伽玛曲线，以对应地产生第一校正信息及第一目标信息。在此实施例中，第一目标信息指示第一校正数据为应用于第一面板12的输出图像而非应用于第二面板13的输出图像，而第一校正数据是用来调整第一面板12的输出图像的亮度。

举例来说，如图4A所示，第一面板12在180灰阶时的输出亮度值与第二面板13在190灰阶时的输出亮度值相同，以及第一面板12在155灰阶时的输出亮度值与第二面板13在165灰阶时的输出亮度值相同。处理装置30藉由比较第一面板12及第二面板13的R伽玛曲线，并且对应地产生第一校正数据(例如，利用查看表格(look-up table，LUT))，以纪录上述第一面板12及第二面板之间的关系。因此，若第二面板13需显示具亮度值y1的红色图像时，处理装置30将根据LUT，传送155灰阶输入电压至第一面板12。若第二面板13需显示具亮度值y2的一红色图像，处理装置30将根据LUT传送180灰阶输入电压至第一面板12。如此一来，第一面板12藉由接收合适的输入电压，可显示与第二面板13具相同的亮度的输出图像。

为了解决第一面板12及第二面板13之间不同亮度或/及色度的问题，处理装置30藉由比较第一面板12及第二面板13的R伽玛曲线、G伽玛曲线以及B伽玛曲线，以产生第一校正数据。进一步地，处理装置30根据第一面板12及第二面板13的RGB伽玛曲线，使用内插法来求得更精确的校正值。而基于第一面板12及第二面板13的RGB伽玛曲线并利用内插法来计算更精确的校正值乃本领域普通技术人员所熟知，因此，计算方法的细节在此不加赘述。此外，若第一面板12及第二面板13之间的亮度或色度差异非常微小，则可不需产生所述至少一校正值。进一步的说，处理装置30藉由比较第一面板12的每一R值与第二面板13的每一对应的R值、第一面板12的每一G值与第二面板13的每一对应的G值以及第一面板12的每一B值与第二面板13的每一对应的B值，以决定是否产生至少一校正值。若第一面板12的R/G/B值与第二面板13所对应的R/G/B之间的差值大于一预设值(例如，1)，处理装置30会产生一校正值。如此一来，因减少了生成校正值的数量，故可节省生成LUT的时间。

最后，处理装置30将第一校正数据与第一目标信息储存于储存装置14(步骤s107)。接着，处理器11传送第一校正数据及第一目标信息至相同或另一连接显示器10的处理装置30，并且处理装置30可根据所接收到的第一校正数据及第一目标信息，调整第一面板12的输出图像。

图5为本发明实施例的一显示系统的示意图。显示系统1包含显示器10及相同或另一处理装置30。处理装置30电性连结至显示器10。图6为本发明实施例的调整显示器的一输出图像的方法流程示意图。该方法的实施例可被应用于图5所示的显示系统1。在此例中，调整显示器的输出图像的方法步骤于以下详述。

在此实施例中，处理装置30取得第一面板12的一第一输出图像以及第二面板13的一第二输出图像(步骤s201)。举例来说，处理装置30可通过因特网下载一些应用程序(例如，虚拟实境(VR)、扩增实境(Augmented Reality，AR)、混合实境(Mixed Reality，MR)或其他形态的应用程序)，并且执行这些应用程序以产生第一输出图像及第二输出图像。接着，处理装置30根据第一目标信息，决定第一校正数据应用于第一输出图像(步骤s203)。在此实施例中，当处理装置30与显示器10连结时，处理装置30可由显示器10获取第一校正数据以及目标信息，并且储存第一校正数据以及目标信息于其存储器中。

接着，处理装置30根据第一校正数据，调整第一输出图像的一亮度及一色度的至少其中之一(步骤s205)。在调整第一输出图像后，处理装置30传送调整后的第一输出图像至第一面板12，并且直接地传送未经调整的第二输出图像至第二面板13。举例来说，请参考图4A、图4B及图4C，由于当第一面板12及第二面板13接收相同输入电压信号时，第二面板13无法输出与第一面板12同高的亮度，处理装置30根据第一校正数据降低第一输出图像的RGB光的亮度。最后，第一面板12显示调整后的第一输出图像，并且第二面板13显示第二输出图像(步骤s207)，如此第一面板12与第二面板13可显示出具相同亮度的输出图像。

需注意的是，在另一例中，本发明的显示系统不仅可调整第一面板12的输出图像，亦可调整第二面板13的输出图像，且于下列详细描述。

图7为本发明另一实施例的调整显示器的一输出图像的方法流程示意图。该方法的实施例可被应用于图1所示的显示器10、图像测量装置20及处理装置30。调整显示器的输出图像的方法步骤于以下详述。

首先，图像测量装置20测量第一面板12及第二面板13在不同灰阶的多个亮度值及色坐标(步骤s301)。接着，处理装置30将测量到的第一面板12及第二面板13的亮度值及色坐标转换至第一面板12及第二面板13的多个RGB值(步骤s303)。上述的步骤s301及s303与步骤s101及s103的范例相同或类似。因此，细节在此不重复描述。在一实施例中，第一面板12的亮度值、色坐标及RGB值列于表格2中。第二面板13的亮度值、色坐标及RGB值列于表格3中。

表格2

表格3

接着，处理装置30根据第一面板12及第二面板13的RGB值产生一第一校正数据、一第一目标信息、一第二校正数据及一第二目标信息(步骤s305)。如表格2及表格3所示，第一面板12自253灰阶至255灰阶的R及B值大于第二面板13自253灰阶至255灰阶所对应的R及B值，但是，第一面板12自253灰阶至255灰阶的G值小于第二面板13自253灰阶至255灰阶所对应的G值。因此，藉由比较第一面板12以及第二面板13所对应的RGB伽玛曲线，处理装置30不仅可产生用于调整第一面板12的输出图像的第一校正数据及第一目标信息，也可产生用于调整第二面板13的输出图像的第二校正数据及第二目标信息。第二目标信息指示第二校正数据为应用于第二输出图像而非应用于第一输出图像，并且第二校正数据是用来调整第二面板13的输出图像的亮度。最后，处理装置30将第一校正数据、第一目标信息、第二校正数据及第二目标信息储存于储存装置14(步骤s307)。

图8为本发明另一实施例的调整显示器的一输出图像的方法流程示意图。该方法的实施例可被应用于图5所示的显示系统1。调整显示器的输出图像的方法步骤于以下详述。

在此实施例中，处理装置30取得第一面板12的一第一输出图像以及第二面板13的一第二输出图像(步骤s401)。接着，处理装置30根据第一目标信息决定第一校正数据应用于第一输出图像，并且根据第二目标信息决定第二校正数据应用于第二输出图像(步骤s403)。上述所描述的步骤s401及s403与步骤s201及s203所描述的相同或类似。因此，细节在此不加以赘述。

接着，处理装置30根据第一校正数据及第二校正数据，调整第一输出图像及第二输出图像的一亮度及一色度的至少其中之一(步骤s405)。根据实际测量的结果，处理装置30可根据第一校正数据降低第一面板12的输出图像的亮度，并且根据第二校正数据提高第二面板13的输出图像的亮度。或者，处理装置30可根据第一校正数据提高第一面板12的输出图像的亮度，并且根据第二校正数据降低第二面板13的输出图像的亮度。最后，第一面板12显示调整后的第一输出图像以及第二面板13显示调整后的第二输出图像(步骤s407)。

在一实施例中，显示系统1可不包含处理装置30，且处理器11可执行与处理装置30相同的功能，以根据至少一校正数据及至少一目标信息，调整第一面板12及/或第二面板13的输出图像。图3、图6、图7及图8中的方法不仅可应用于一头戴式显示器(HMD)，亦可应用于多个独立面板，以调整多个独立面板的输出图像。

由上述实施例可知，藉由上述的方法及显示系统，可以解决两个独立面板之间的亮度或色度差异的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (13)

1.一种调整一第一面板及一第二面板的至少其中之一输出图像的方法，其包含有：

取得该第一面板的一第一输出图像以及该第二面板的一第二输出图像；

根据一第一目标信息，决定一第一校正数据应用于该第一输出图像而非应用于该第二输出图像；以及

根据该第一校正数据，调整该第一输出图像的一亮度及一色度的至少其中之一；

其中该第一校正数据是通过比较该第一面板的一R伽玛曲线、一G伽玛曲线以及一B伽玛曲线及该第二面板所对应的一R伽玛曲线、一G伽玛曲线以及一B伽玛曲线所决定。

2.如权利要求1所述的方法，其中该第二面板的该第二输出图像是未经调整的，且该方法进一步包含有：

该第一面板显示调整后的该第一输出图像；以及

该第二面板显示该第二输出图像。

3.如权利要求1所述的方法，其还包含有：

根据一第二目标信息，决定应用于该第二输出图像而非应用于该第一输出图像的一第二校正数据；

根据该第二校正数据，调整该第二输出图像的一亮度及一色度的至少其中之一；

该第一面板显示调整后的该第一输出图像；以及

该第二面板显示调整后的该第二输出图像。

4.如权利要求3所述的方法，其中该第二校正数据是通过比较该第一面板的一R伽玛曲线、一G伽玛曲线以及一B伽玛曲线及该第二面板所对应的一R伽玛曲线、一G伽玛曲线以及一B伽玛曲线所决定，且其中：

调整该第一输出图像的该亮度及该色度的至少其中之一的步骤包含有根据该第一校正数据，降低该第一输出图像的该亮度；以及

调整该第二面板的该第二输出图像的该亮度及该色度的至少其中之一的步骤包含有根据该第二校正数据，提高该第二输出图像的该亮度。

5.一种显示系统，其包含有：

一第一面板；

一第二面板；

一储存装置，用来记录一第一校正数据及一第一目标信息；以及

一处理装置，耦接至该储存装置、该第一面板以及该第二面板，其经配置以取得该第一面板的一第一输出图像及该第二面板的一第二输出图像，并且根据该第一目标信息，决定该第一校正数据应用于该第一输出图像而非应用于该第二输出图像，以及根据该第一校正数据，调整该第一输出图像的一亮度及一色度的至少其中之一；

其中该第一校正数据是通过比较该第一面板的经测量的一R伽玛曲线、一G伽玛曲线以及一B伽玛曲线及该第二面板所对应的经测量的一R伽玛曲线、一G伽玛曲线以及一B伽玛曲线所决定。

6.如权利要求5所述的显示系统，其中该处理装置不调整该第二面板的该第二输出图像，并且该处理装置经配置以传送调整后的该第一输出图像至该第一面板以及直接地传送该第二输出图像至该第二面板。

7.如权利要求5所述的显示系统，其中第二校正数据是通过比较该第一面板的经测量的一R伽玛曲线、一G伽玛曲线以及一B伽玛曲线及该第二面板所对应的经测量的一R伽玛曲线、一G伽玛曲线以及一B伽玛曲线所决定，且其中该储存装置还记录该第二校正数据及一第二目标信息，以及该处理装置根据该第二目标信息，决定应用于该第二输出图像而非应用于该第一输出图像的该第二校正数据，根据该第二校正数据，调整该第二输出图像的一亮度以及一色度的至少其中之一，并且传送调整后的该第一输出图像至该第一面板，以及传送调整后的该第二输出图像至该第二面板。

8.如权利要求7所述的显示系统，其中该处理装置用来根据该第一校正数据，降低该第一输出图像的该亮度，以及根据该第二校正数据，提高该第二输出图像的该亮度。

9.如权利要求5所述的显示系统，其中该显示系统是一头戴式显示器。

10.一种调整一第一面板及一第二面板的至少其中之一输出图像的方法，其包含有：

测量该第一面板及该第二面板在不同灰阶下的多个亮度值及多个色坐标；

将测量到的该第一面板及该第二面板的这些亮度值及这些色坐标，转换至该第一面板及该第二面板的多个RGB值；以及

根据该第一面板及该第二面板的这些RGB值，产生用以调整该第一面板的一第一输出图像的一亮度及一色度的至少其中之一的一第一校正数据；

其中根据该第一面板及该第二面板的这些RGB值，产生该第一校正数据的步骤包含有：

根据该第一面板及该第二面板的这些RGB值，产生该第一面板及该第二面板的RGB伽玛曲线；以及

比较该第一面板的该RGB伽玛曲线的一R伽玛曲线、一G伽玛曲线以及一B伽玛曲线及该第二面板的对应的RGB伽玛曲线的一R伽玛曲线、一G伽玛曲线以及一B伽玛曲线，以产生该第一校正数据。

11.如权利要求10所述的方法，其中该第一校正数据包含一校正值且该方法还包含有：

分别比较该第一面板在该不同灰阶下的一灰阶的这些RGB值中一R值、一G值以及一B值与该第二面板在该灰阶的这些RGB值中的一对应R值、一对应G值以及一对应B值，以决定是否产生该校正值；以及

响应于判断出该第一面板的该R值、该G值及该B值与该第二面板的该对应的R值、该对应的G值及该对应的B值之一差异大于一预设值，产生该校正值。

12.如权利要求10所述的方法，其还包含有：

根据该第一面板及该第二面板的这些RGB值，产生用以调整该第二面板的一第二输出图像的一亮度及一色度的至少其中之一的一第二校正数据。

13.如权利要求10所述的方法，其中测量该第一面板及该第二面板在该不同灰阶的这些亮度值及该色坐标的步骤包含有：

以一图像测量装置测量在该不同灰阶的该第一面板的一第一部分区域内的这些亮度值及这些色坐标以及该第二面板的一第二部分区域内的这些亮度值及这些色坐标。

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