CN108122546A - 显示设备及其图像处理方法 - Google Patents

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CN108122546A CN201711237312.4A CN201711237312A CN108122546A CN 108122546 A CN108122546 A CN 108122546A CN 201711237312 A CN201711237312 A CN 201711237312A CN 108122546 A CN108122546 A CN 108122546A
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Abstract

提供了显示设备及其图像处理方法。在实施方式中，该显示设备包括：显示面板，所述显示面板包括由红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素形成的多个像素；以及图像处理单元，所述图像处理单元用于将提供给所述红色子像素、所述绿色子像素、所述蓝色子像素和所述白色子像素的三色输入图像转换为四色图像数据，并且通过施加使用帧增益、像素增益以及所述像素的块增益计算出的最终增益来输出输出图像。该显示设备还包括定时控制器，所述定时控制器用于将来自所述图像处理单元的输出图像输出到所述显示面板。可以使用所述三色输入图像的亮度值的缩放版本和所述三色输入图像的像素的位置信息来计算所述块增益。

Description

显示设备及其图像处理方法
技术领域
本公开涉及显示设备，更具体地，涉及可以提高RGBW型显示设备中彩色的锐度的显示设备及其图像处理方法。
背景技术
随着信息化时代的到来，显示设备正在迅速普及。由于显示设备的诸如具有重量轻、厚度薄或功耗低的特征，显示设备广泛应用于包括移动电话、PDA、智能电话、TV、显示器和笔记本电脑。
显示设备包括液晶显示设备LCD、等离子体显示面板设备PDP、场发射显示设备FED或有机发光显示设备OLED。
显示设备包括由多条数据线和多条选通线限定的多个像素。
显示设备的每个像素包括红色R子像素、绿色G子像素和蓝色B子像素，并且显示设备混合红色R子像素光、绿色G子像素光和蓝色B子像素光以实现一个彩色图像。然而，在通过混合红色R子像素的光、绿色G子像素的光和蓝色B子像素的光来实现一个彩色图像的显示设备中，布置在红色R子像素、绿色G子像素和蓝色B子像素中的每一个中的滤色器传输大约三分之一的施加的光。因此，存在总体上降低光效率的缺陷。
为了补偿该缺点，已经提出除了红色R子像素、绿色G子像素和蓝色B子像素之外还包括白色子像素W的RGBW型显示设备。
RGBW型显示设备通过将设定的增益值与红色数据、绿色数据和蓝色数据相乘来产生三色放大数据，然后从三色放大数据中提取具有最低灰度级的白色数据。RGBW型显示设备减去从三色放大数据提取的白色数据以产生四色数据。
在RGBW型显示设备产生四色数据，然后考虑到整个帧的饱和度来应用像素增益。接下来，使用像素增益和帧增益来计算最终增益，然后通过每个像素的最终增益与整个帧的最终增益的总平均值之间的差来计算颜色对比度。如上所述，在一般的RGBW型显示设备中，对于整个帧总体计算颜色对比度。也就是说，在RGBW型显示设备中，可以将相同的像素增益应用于相同的输入数据。
然而，在RGBW型显示设备中，彩色的亮度增加大于非彩色的亮度增加。因此，当应用相同的像素增益时，可以感测到彩色相对较暗，使得彩色的锐度降低。
发明内容
本公开的一个方面在于提供一种改进与彩色区域相邻的非彩色区域的区域的亮度以提高彩色的锐度的显示设备。本公开的另一个方面在于提供一种显示设备的图像处理方法。
根据本公开的实施方式，提供了一种显示设备。该显示设备包括显示面板，所述显示面板包括由红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素形成的多个像素。该显示设备还包括图像处理单元，所述图像处理单元用于将提供给所述红色子像素、所述绿色子像素、所述蓝色子像素和所述白色子像素的三色输入图像转换为四色图像数据，并且通过施加使用帧增益、像素增益以及所述三色输入图像的像素的块增益计算出的最终增益来输出输出图像。该显示设备还包括定时控制器，所述定时控制器用于将来自所述图像处理单元的输出图像输出到所述显示面板。使用(i)所述三色输入图像的亮度值的缩放版本和(ii)所述三色输入图像的像素的位置信息来计算所述块增益。
在一个或更多个实施方式中，所述图像处理单元处理所述三色输入图像的第一帧图像和第二帧图像，以输出第一输出帧图像和第二输出帧图像，并且使用所述第一输出帧图像来计算所述像素增益和所述块增益。
在一个或更多个实施方式中，使用像素权重和块内插值来计算所述块增益。所述像素权重通过将所述亮度值的缩放版本与饱和度值的缩放版本相乘来计算。所述饱和度值的缩放版本通过转换所述三色输入图像的饱和度来确定。所述块内插值通过将所述第一输出帧图像划分成多个块以反映所述多个像素的位置信息并且利用多个块值的中间值对所述多个块进行内插来确定。
在一个或更多个实施方式中，所述图像处理单元包括：RGBW转换单元，所述RGBW转换单元用于将所述第一帧图像和所述第二帧图像分别转换为四色第一帧图像和四色第二帧图像；亮度转换单元，所述亮度转换单元用于转换所述第一帧图像的亮度以确定所述亮度值的缩放版本；饱和度转换单元，所述饱和度转换单元转换所述第一帧图像的饱和度以确定所述饱和度值的缩放版本；帧增益计算单元，所述帧增益计算单元用于分别计算针对所述第一帧图像和所述第二帧图像的所述三色输入图像的像素的第一帧增益和第二帧增益；像素增益计算单元，所述像素增益计算单元用于分别计算针对所述第一帧图像和所述第二帧图像的所述三色输入图像的像素的第一像素增益和第二像素增益；块增益计算单元，所述块增益计算单元用于使用所述亮度值的缩放版本和所述饱和度值的缩放版本来计算块增益。所述图像处理单元还包括最终增益计算单元，所述最终增益计算单元用于使用所述第一帧增益和所述第一像素增益来计算所述第一帧图像的第一最终增益，并且使用所述第二帧增益、所述第二像素增益和所述块增益来计算所述第二帧图像的第二最终增益。所述图像处理单元还包括颜色对比度计算单元，所述颜色对比度计算单元用于使用所述第一最终增益来计算颜色对比度。
在一个或更多个实施方式中，所述像素增益计算单元根据所述饱和度值的缩放版本、对应于所述第一帧图像的彩色区域的第一像素的第一像素增益值0以及对应于所述第一帧图像的非彩色区域的第二像素的0.1与1之间的第二像素增益值来计算所述第一帧图像的所述第一像素增益。
在一个或更多个实施方式中，所述颜色对比度计算单元通过以下计算来计算所述颜色对比度：所述三色输入图像的像素的第一最终增益的平均值，所述第一帧图像的彩色区域的第一像素的第一最终增益与所述第一最终增益的平均值之间的第一差值，所述第一帧图像的非彩色区域的第二像素的第二最终增益与所述第一最终增益的平均值之间的第二差值；以及所述第一差值与所述第二差值之和。
在一个或更多个实施方式中，所述像素增益计算单元使用所述颜色对比度和所述第一像素增益来计算用于所述第二帧图像的所述第二像素增益。
在一个或更多个实施方式中，所述块增益计算单元包括：像素权重计算单元，所述像素权重计算单元用于使用所述亮度值的缩放版本和所述饱和度值的缩放版本来计算所述像素权重；块内插值计算单元，所述块内插值计算单元用于将所述第一输出帧图像划分成多个块，并且通过对所划分的第一输出帧图像进行内插来计算所述块内插值；以及块增益输出单元，所述块增益输出单元用于通过将所述像素权重除以所述块内插值来输出所述块增益。
在一个或更多个实施方式中，所述块内插值计算单元(i)计算所述第一帧图像的彩色区域的第一块平均值和所述第一帧图像的非彩色区域的第二块平均值，以及(ii)利用中间值对所述彩色区域和所述非彩色区域的边界区域进行内插以计算所述块内插值。所述中间值使用所述第一块平均值和所述第二块平均值的平均值计算。
在一个或更多个实施方式中，所述亮度值的缩放版本和所述饱和度值的缩放版本的初始值被设置为在权重范围内的中间值。
在一个或更多个实施方式中，所述图像处理单元降低表示所述三色输入图像的非彩色区域和所述三色输入图像的彩色区域的边界的所述三色输入图像的像素的增益。
根据本公开的实施方式，提供了一种图像处理方法，所述图像处理方法包括以下步骤：确定输入图像的像素的增益值，所述增益值包括第一增益值和第二增益值，所述第一增益值用于具有第一平均饱和度值的输入图像的第一部分，所述第二增益值用于具有第二平均饱和度值的输入图像的第二部分。所述图像处理方法还包括以下步骤：通过组合所述第一增益值和所述第二增益值来确定颜色对比度。所述图像处理方法还包括以下步骤：修改对应于所述第一部分与所述第二部分之间的边界处的像素的增益值的子集。所述图像处理方法还包括以下步骤：通过使用颜色对比度和经修改的增益值的子集处理所述输入图像之后的另一输入图像来产生输出图像。
在一个或更多个实施方式中，所述图像处理方法还包括：确定所述增益值的平均值；确定所述第一增益值中的一个与所述增益值的平均值之间的第一差值；以及确定所述第二增益值中的一个与所述增益值的平均值之间的第二差值。所述颜色对比度通过将所述第一差值与所述第二差值相加来确定。
在一个或更多个实施方式中，修改对应于所述第一部分与所述第二部分之间的边界处的像素的增益值的子集的步骤包括：使用所述第一增益值和所述第二增益值对所述增益值的子集进行内插，使得所述输出图像的与所述边界对应的像素的亮度值小于所述输出图像的其它像素的其它亮度值。
在一个或更多个实施方式中，所述图像处理方法还包括以下步骤：确定包括所述输入图像的亮度值的缩放版本的第一图像；确定包括所述输入图像的饱和度值的缩放版本的第二图像；通过将所述第一图像与所述第二图像相乘来确定所述输入图像的像素的像素权重；通过对所述增益值的子集进行内插来确定块内插值；以及通过用所述像素权重除以所述块内插值来确定块增益值，所述增益值包括所述块增益值。
在一个或更多个实施方式中，所述亮度值的缩放版本和所述饱和度值的缩放版本不包括零值。
在一个或更多个实施方式中，所述输入图像的所述第一部分对应于彩色区域，并且所述输入图像的所述第二部分对应于非彩色区域，所述第一平均饱和度值小于所述第二平均饱和度值。
根据本公开的实施方式，提供了一种显示设备，所述显示设备包括显示面板和图像处理单元，所述显示面板包括多个红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素。所述图像处理单元被配置为确定输入图像的像素的增益值。所述增益值包括第一增益值和第二增益值，所述第一增益值用于具有第一平均饱和度值的输入图像的第一部分，所述第二增益值用于具有第二平均饱和度值的输入图像的第二部分。所述图像处理单元还被配置为通过组合所述第一增益值和所述第二增益值来确定颜色对比度。所述图像处理单元还被配置为修改对应于所述第一部分与所述第二部分之间的边界处的像素的增益值的子集。所述图像处理单元还被配置为通过使用颜色对比度和经修改的增益值的子集处理所述输入图像之后的另一输入图像来产生输出图像，以在所述显示面板上显示。
在一个或更多个实施方式中，所述图像处理单元还被配置为：确定所述增益值的平均值；确定所述第一增益值中的一个与所述增益值的平均值之间的第一差值；以及确定所述第二增益值中的一个与所述增益值的平均值之间的第二差值。所述颜色对比度通过将所述第一差值与所述第二差值相加来确定。
在一个或更多个实施方式中，对应于所述第一部分与所述第二部分之间的边界处的像素的增益值的子集通过以下方式修改：使用所述第一增益值和所述第二增益值对所述增益值的子集进行内插，使得所述输出图像的与所述边界对应的像素的亮度值小于所述输出图像的其它像素的其它亮度值。
在一个或更多个实施方式中，所述图像处理单元还被配置为：确定包括所述输入图像的亮度值的缩放版本的第一图像；确定包括所述输入图像的饱和度值的缩放版本的第二图像；通过将所述第一图像与所述第二图像相乘来确定所述输入图像的像素的像素权重；通过对所述增益值的子集进行内插来确定块内插值；以及通过用所述像素权重除以所述块内插值来确定块增益值。所述增益值包括所述块增益值。
在一个或更多个实施方式中，所述亮度值的缩放版本和所述饱和度值的缩放版本不包括零值。
在一个或更多个实施方式中，，所述输入图像的所述第一部分对应于彩色区域，并且所述输入图像的所述第二部分对应于非彩色区域，所述第一平均饱和度值小于所述第二平均饱和度值。
在详细描述和附图中包括了实施方式的其它详细内容。
根据本公开，与彩色区域相邻的非彩色区域的区域的亮度被处理为比与该彩色区域不相邻的区域的亮度更暗，从而提高了由显示设备显示的图像的彩色区域的锐度。
附图说明
附图被包括进来以提供对本公开的进一步理解并被并入且构成本申请的一部分，附图示出了本公开的实施方式，并且与说明书一起用于解释各种原理。在附图中：
图1是示意性地示出根据本公开的实施方式的显示设备的框图。
图2是示意性地示出根据的实施方式的图1所示的显示设备的图像处理单元的构造的框图。
图3是示出根据实施方式的应用于像素的亮度和亮度权重的图，用于由图2所示的图像处理单元的亮度转换单元来处理输入图像。
图4是示出根据实施方式的应用于像素的饱和度和饱和度权重的曲线图，用于由图2所示的图像处理单元的饱和度转换单元来处理输入图像。
图5是示意性地示出根据实施方式的图2所示的图像处理单元中的块增益计算单元的构造的框图。
图6是示出用于说明根据本公开的实施方式的显示设备的图像处理方法的一个示例的图。
图7是示出根据实施方式的沿线VII-VII'截取的图6所示的图像(r)的亮度值的曲线图。
具体实施方式
通过参照下面结合附图详细描述的实施方式，可以清楚本公开的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法。然而，本公开不限于这里公开的实施方式，而是以各种形式来实现。实施方式仅通过示例来提供，使得本领域普通技术人员可以完全理解本公开的公开内容和本公开的范围。因此，本公开将仅由所附权利要求的范围限定。
用于描述本公开的实施方式的附图中所示的形状、尺寸、比例、角度、数量等仅是示例，并且本公开不限于此。在整个说明书和附图中，相同的附图标记通常表示相同的元件。此外，在本公开的以下描述中，可以省略对已知相关技术的详细说明，以避免不必要地使本公开的主题模糊不清。本文使用的诸如“包括”和“具有”的术语通常旨在允许添加其它部件，除非这些术语和术语“仅”一起使用。除非另有明确说明，否则任何对单数的引用可以包括复数。
即使没有明确说明，部件也被解释为包括普通误差范围。
当使用诸如“上”、“上方”、“下”和“挨着”之类的术语来描述两个部件之间的位置关系时，一个或更多个部件可以位于该两个部件之间，除非这些术语和术语“立即”或“直接”一起使用。
当元件或层被设置在其它元件或层“上”时，可以将另一层或另一元件直接插入在其它元件上或它们之间。
虽然使用术语“第一”、“第二”等来描述各部件，但是这些部件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个部件和其它部件区分开。因此，下面提到的第一部件可以是本公开的技术概念中的第二部件。
在整个说明书和附图中，相同的附图标记通常表示相同的元件。
为了方便描述，示出了附图中所示的每个部件的尺寸和厚度，并且本公开不限于所示部件的尺寸和厚度。
如本领域技术人员所理解的，本公开的各实施方式的特征可以部分地或完全地彼此结合或彼此组合，并且可以在技术上以各种方式互锁和操作，并且也可以彼此独立或彼此相关地执行实施方式。
在下文中，将参照附图详细描述本公开的各种实施方式。
图1是示出根据本公开的实施方式的显示设备的框图。
参照图1，根据本公开的实施方式的显示设备100包括：显示面板110、选通驱动单元120、数据驱动单元130、图像处理单元140和定时控制器150。在图1中，即使图像处理单元140和定时控制器150被描述为单独的部件(separate components)，图像处理单元140也可以包括在定时控制器150或图像处理单元140中，并且定时控制器150可被构造为是集成的。
在显示面板110中，m条数据线DL1、DL2、...、和DLm设置在第一方向上，并且n条选通线GL1、GL2、...、GLn设置在与第一方向相交的第二方向上。此外，在显示面板110中，多个像素可以位于m条数据线DL1、DL2、...、DLm和n条选通线GL1、GL2、...、GLn的交叉点处。
像素可以包括红色R子像素、绿色G子像素、蓝色B子像素和白色W子像素，此外还包括薄膜晶体管TFT、存储电容器Cst、液晶电容器Clc、像素电极和公共电极。
薄膜晶体管TFT根据从选通线GL1、GL2、...、和GLn提供的选通信号而导通，以将从数据线DL1、DL2、...、和DLm提供的数据信号Data提供到相应的像素。
存储电容器Cst用于将对应像素的电压保持预定时段。
像素可以包括由通过薄膜晶体管TFT被提供数据信号Data的像素电极和被施加公共电压的公共电极之间的电场驱动的液晶分子。在实施方式中，像素由公共电极和连接到薄膜晶体管TFT的像素电极构造，从而可以等效地表示为液晶电容器Clc。像素包括存储电容器Cst，以保持在液晶电容器C1c中被充电的数据信号，例如，直到下一个数据信号被充电为止。
在显示面板110中，在子像素的第一方向上形成红色R子像素、绿色G子像素、蓝色B子像素和白色W子像素。子像素可以以给定方向以重复的图案来形成。在红色R子像素、绿色G子像素和蓝色B子像素(例如，除了白色W子像素之外)中，可以布置与每个颜色对应的滤色器，例如，红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器。此外，红色R子像素、绿色G子像素、蓝色B子像素和白色W子像素可以形成具有相同尺寸比或不同尺寸比的条纹结构。在实施方式中，红色R子像素、绿色G子像素、蓝色B子像素和白色W子像素可以按照上、下、左、右的构造来布置，即按照2×2矩阵来布置。
此外，根据本公开的实施方式的显示设备100还可以包括背光单元和背光驱动单元。在本公开的一些实施方式中，液晶显示面板被描述为显示面板110的示例。然而，显示面板110不限于此，并且显示面板110可以是有机发光显示面板或另一种类型的显示面板。
选通驱动单元120响应于从定时控制器150输入的选通控制信号GCS，依次向n条选通线GL1、GL2、...和GLn施加选通电压。选通驱动单元120可以包括依次产生“选通导通电压”的移位寄存器。
数据驱动单元130从定时控制器150接收数据控制信号DCS，以将(例如，在定时控制器150中对齐的)四色数据转换为作为模拟信号的图像信号。数据驱动单元130将图像信号施加到m数据线DL1、DL2、...和DLm。
当从显示设备100的外部输入具有红色R、绿色G和蓝色B的输入图像时，图像处理单元140可以将输入图像转换为四色图像数据R'G'B'W'。图像处理单元140可以计算帧增益和输入了四色图像数据R'G'B'W'的红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素中的每一个的像素增益。图像处理单元140使用帧增益和像素增益来计算“最终增益”，并将反映了最终增益的输出图像输出到定时控制器150。注意，这里使用的术语“最终增益”不一定指示“最终增益”是由图像处理单元140计算的最终或最后增益。此外，图像处理单元140可以针对输入图像的多个帧计算不同的“最终增益”。在一些实施方式中，当计算最终增益时，图像处理单元140计算考虑了像素之间的距离、亮度权重和输入图像的饱和度权重的块增益并且反映块增益以计算最终增益。因此，与现有技术相比，可以提高由显示设备100所显示的彩色的锐度。将参照图2描述图像处理单元140的详细构造。
定时控制器150从图像数据处理单元140接收四色图像数据RGBW，以将四色图像数据RGBW提供给数据驱动单元130。此外，定时控制器150产生选通控制信号GCS和数据控制信号DCS，选通控制信号GCS和数据控制信号DCS例如使用从显示设备100外部输入的主时钟MCLK、数据使能信号DE、垂直同步信号Vsync和水平同步信号Hsync来分别控制选通驱动单元120和数据驱动单元130的操作。
图2是示意性地示出根据实施方式的图1所示的显示设备100的的图像处理单元140的构造的框图。图3是示出在通过图2的亮度转换单元转换输入图像的亮度之后应用于像素的亮度和亮度权重的曲线图。图4是示出在由图2的饱和度转换单元转换输入图像的饱和度之后应用于像素的饱和度和饱和度权重的曲线图。图5是示意性地示出图2的块增益计算单元的构造的框图。
首先，参照图2，根据本公开的实施方式的图像处理单元140包括RGBW转换单元141、亮度转换单元142、饱和度转换单元143、帧增益计算单元144、像素增益计算单元145、最终增益计算单元146、颜色对比度计算单元147和块增益计算单元148。在实施方式中，图像处理单元140的RGBW转换单元141、亮度转换单元142和饱和度转换单元143使用三色输入图像，从而可以同时执行RGBW转换、亮度权重确定和饱和度权重确定。
RGBW转换单元141基于光谱交换方法或其它合适的转换方法将(例如从显示设备100的外部输入的)红色R、绿色G和蓝色B的三色图像转换为四色图像数据R'G'B'W'。通常，在显示设备的白色W子像素中产生的白光包括红色R波长的光、绿色G波长的光和蓝色B波长的光。因此，根据光谱交换方法，RGBW转换单元141可以减少和在白色子像素W中产生的红色R、绿色G和蓝色B的光量一样多的红色R子像素、绿色G子像素和蓝色B子像素的光量。在实施方式中，RGBW转换单元141从三色输入图像RGB中减去三个颜色数据(例如，输入到红色R、绿色G和蓝色B的子像素)。此外，RGBW转换单元141产生(例如，提供给白色W子像素)白色数据，以将三色输入图像RGB转换成四色图像数据R'G'B'W'。
在实施方式中，亮度转换单元142将从显示设备100外部输入的红色R、绿色G和蓝色B的三色输入图像的亮度Y转换以映射亮度。当映射亮度时，显示设备100的观看者可以容易地感知显示图像的具有高亮度的一部分(例如，一个区域)的亮度差，并且观看者可以较小程度地感知显示图像的具有低亮度的不同部分的亮度差。换句话说，与在较低亮度下相比，观看者在较高亮度下可以更加灵敏地感知亮度差。因此，具有高亮度的区域的权重被设置为高，并且具有低亮度的区域的权重被设置为低。如上所述，在图3中示出了亮度和亮度权重之间的关系的示例。更具体地，参考图3的示例曲线图，由于白色对应于具有高亮度的颜色(例如，具有高亮度的部分)，因此表示白色的像素可以具有亮度值255(例如，对应于8比特图像数据的最大值)。因此，对应于亮度值255的亮度权重可以是1。作为具有图3的示例曲线图的另一示例，当表示黄色的像素的亮度值为80时，亮度权重可以是0.3。图3的示例曲线图示出了亮度与亮度权重成比例，但是本公开不限于此，并且可以根据设计进行修改。此外，在一些实施方式中，亮度权重Yweight的初始值没有被设置为0。当亮度权重Yweight具有0至1的范围内的值时，亮度权重的初始值可以被设置为0和1之间的中间值(例如，0.5)。这是因为，当将亮度权重Yweight的初始值被设置为0时，与彩色相邻的非彩色的亮度可能被处理得太暗，因此显示设备100的显示质量可能下降。
饱和度转换单元143将从显示设备100外部输入的红色R、绿色G和蓝色B的三色输入图像的饱和度转换以映射饱和度。在实施方式中，可以通过将三色输入图像的最小值除以三色输入图像的平均值来计算饱和度。因此，响应于饱和度转换单元143确定饱和度值接近零，颜色被确定为彩色(例如，不与黑色或白色混合的颜色)，响应于饱和度转换单元143确定饱和度值接近于1时，颜色被确定为非彩色(例如，与黑色或白色混合的颜色)。然而，在一些图像处理或者饱和度映射方法中，为1的饱和度值被映射为(例如，相关联的)彩色，为0的饱和度值被映射为(例如，相关联的)非彩色。因此，当转换输入图像的饱和度以被映射时，饱和度转换单元143可以对颜色映射进行反转。此外，如图4所示，饱和度和饱和度权重Sweight可以具有比例关系。也就是说，当像素的饱和度高时，可以对像素应用高饱和度权重，并且当像素的饱和度低时，可以对像素应用低饱和度权重。图4的示例曲线图示出了饱和度与饱和度权重成比例，但是本公开不限于此，并且可以根据设计进行修改。在一些实施方式中，可以将饱和度权重Sweight的初始值设置为中间值(例如，非零)而不是0。
帧增益计算单元144计算输入图像的红色R、绿色G、蓝色B和白色W的子像素的帧增益。在实施方式中，帧增益计算单元144将输入图像的对应帧中的每个彩色子像素数据同样地乘以所计算的帧增益，从而改变绝对亮度而不改变帧的颜色感觉。
像素增益计算单元145根据输入图像的饱和度来计算像素的像素增益。对于一些或全部像素，像素增益可不同或相同。在实施方式中，像素增益计算单元145可以通过将三色输入图像数据的最小值除以三色输入图像数据的平均值来计算饱和度值。像素增益计算单元145根据饱和度值的比率来计算像素增益。在一些实施方式中，像素增益计算单元145根据饱和度计算每个像素的像素增益，使得非彩色区域中的像素和彩色区域中的像素可以具有不同的像素增益。例如，响应于像素增益计算单元145确定当8比特像素数据的红色R数据、绿色G数据和蓝色B数据分别为250、250和250时，像素可以被确定为没有饱和的非彩色区域中的像素。在这种情况下，非彩色区域中的像素的饱和度值为1，并且彩色区域中的像素的饱和度值为0。即，像素增益计算单元145确定随着饱和度值越接近1时，像素越表示非彩色，并且随着饱和度值越接近于0，像素越表示彩色。如上所述，由像素增益计算单元145计算的像素增益在彩色区域和非彩色区域中可以具有不同的值。此外，当计算输入图像的像素增益时，根据本公开的实施方式的像素增益计算单元145可以考虑除了饱和度之外的颜色对比度。可以使用输入图像的第一帧的最终增益来计算颜色对比度。
最终增益计算单元146将帧增益计算单元144计算的帧增益和像素增益计算单元145计算的像素增益相加来计算像素的最终增益。对于一些或全部像素的最终增益可不同或相同。此外，最终增益计算单元146可以使用利用输入图像的第一帧的最终增益计算的块增益来计算例如在第一帧之后的第二帧的最终增益。
颜色对比度计算单元147使用最终增益计算单元146计算的输入图像的第一帧的最终增益来计算颜色对比度。在实施方式中，颜色对比度计算单元147计算输入图像的第一帧的像素的最终增益。颜色对比度计算单元147计算最终增益的计算的平均值与第一帧的像素的最终增益的差以计算像素的颜色对比度。一些或全部像素的颜色对比度可不同或相同。在一些实施方式中，在颜色对比度中，最终增益与最终增益的平均值之间的差可以是绝对值。
块增益计算单元148可以使用像素权重和块内插值来计算块增益。块增益计算单元148可以包括如图5所示的像素权重计算单元1481、块内插值计算单元1482和块增益输出单元1483。
像素权重计算单元1481将从亮度转换单元142输出的亮度权重Yweight和从饱和度转换单元143输出的饱和度权重Sweight相乘以计算像素的像素权重。由于亮度或饱和度值可能在像素之间变化，所以对于一些或全部像素，像素权重可不同或相同。在一些实施方式中，通过将反映亮度转换单元142中的亮度权重Yweight而映射的图像和通过反映饱和度转换单元143中的饱和度权重Sweight而映射的图像相乘，从而可以计算通过反映像素权重而映射的图像。
为了考虑输入图像所输入的像素的位置信息(例如，考虑像素之间的距离)，块内插值计算单元1482通过将输入图像的第一帧的输出帧图像虚拟地分成多个块计算块的增益平均值。如上所述，当第一帧图像被处理为多个块时，为了避免当用户(例如，观众)感觉图像时图像的块的边界被识别为边界，块内插值计算单元1482可以使用与块之间的边界区域相邻的块的中间值以进行内插。例如，块内插值计算单元1482将彩色区域和非彩色区域两者虚拟地分为多个块。当在示例中，彩色区域的块平均值为1，非彩色的块平均值为0.5时，从而块内插值计算单元1482将块内插值计算为0.75，其为它们之间的中间值(例如，块平均值的平均值)。在一些实施方式中，块内插值计算单元1482可以被称为平均滤波器。
块增益输出单元1483可以将在像素权重计算单元1481中计算的像素权重除以在块内插值计算单元1482中计算的块内插值以输出像素的块增益。
如上所述，在根据本公开的实施方式的显示设备100中，将输入图像的第一帧的输出帧图像分割成多个块，并且相邻块被内插以抑制在分割的块之间的边界的识别。因此，可以计算反映了像素之间的距离的最终增益。
因此，根据本公开的实施方式的显示设备100的图像处理单元140使用反映了输入图像的像素的亮度的亮度权重和反映了像素之间的距离的块增益来计算最终增益并输出反映了最终增益的图像。因此，可以改善由显示装置100显示的输出图像中的彩色区域的感知特性(例如，诸如锐度的显示质量)。
接下来，将参照图6更详细地描述根据本公开的实施方式的显示设备100的图像处理方法。
图6是示出用于说明根据本公开的实施方式的显示设备100的图像处理方法的示例的图。图7是示出根据实施方式的图6所示的图像的亮度值的曲线图。
在如下示例中，在图1至图5中表示的输入图像的第一帧和输出帧图像分别被称为第一帧图像和第一输出帧图像。此外，在第一帧图像之后输入的帧图像将将被称为第二帧图像、第三帧图像等。
参照图6所示的示例，当从显示设备100外部向图像处理单元140输入如(a)所示的具有彩色区域CCA和非彩色区域ACA的三色RGB的输入图像的第一帧图像时，RGBW转换单元141将第一帧图像转变为如(b)所示的四种颜色R'G'B'W'的第一帧图像。
如(c)所示，帧增益计算单元144将输入了第一帧图像的四种颜色的子像素与预定的设定值相乘以计算帧增益。在实施方式中，四种颜色的所有子像素乘以相同的设定值，使得彩色区域CCA和非彩色区域ACA可以具有相同的帧增益。在本实施方式中，为了便于下面的说明和理解，假设帧增益的值例如为1。
如(d)所示，像素增益计算单元145计算输入了第一帧图像的四种颜色的子像素的像素增益。如上所述，根据饱和度计算像素增益。因此，彩色区域CCA的像素增益和非彩色区域ACA的像素增益可以具有不同的值。例如，第一帧图像的彩色区域CCA的像素增益可以为0，并且非彩色区域ACA的像素增益可以为0.5。
如(e)所示，最终增益计算单元146使用帧增益和像素增益来计算彩色区域CCA的最终增益和非彩色区域ACA的最终增益。如上所述，可以通过将像素的帧增益和像素增益相加来计算最终增益。例如，在上述示例中，帧增益为1，彩色区域CCA的像素增益为0，非彩色区域ACA的像素增益为0.5，从而最终增益计算单元146将彩色区域CCA的最终增益计算为1(例如，1+0)，并且将非彩色区ACA的最终增益计算为1.5(例如，1+0.5)。
如上所述，图像处理单元140将计算的最终增益应用于第一帧图像以输出如(f)所示的第一输出帧图像。
如(g)所示，颜色对比度计算单元147可以计算第一输出帧图像的像素的最终增益的平均值。例如，第一输出帧图像的最终增益值在彩色区域CCA中为1，在非彩色区域ACA中为1.5，从而颜色对比度计算单元147将第一输出帧图像的最终增益的平均值计算为1.125。
如(h)所示，颜色对比度计算单元147计算第一输出帧图像的像素的最终增益与第一输出帧图像的最终增益平均值之间的差。例如，由于第一输出帧图像的最终增益值在彩色区域CCA中为1，并且最终增益平均值为1.125，颜色对比度计算单元147将彩色区域CCA中的最终增益值和最终增益平均值的差计算为0.125。此外，在非彩色区域ACA中，最终增益值为1.5，最终增益平均值为1.125，从而颜色对比度计算单元147将非彩色区域ACA中的最终增益值和最终增益平均值之间的差计算为0.375。
如(i)所示，颜色对比度计算单元147计算彩色区域CCA和非彩色区域ACA的颜色对比度。颜色对比度计算单元147可以通过将第一输出帧图像的彩色区域CCA中的最终增益和最终增益平均值之间的差加上非彩色区域ACA中的最终增益和最终增益平均值之间的差来进行计算。例如，第一输出帧图像的彩色区域CCA中的最终增益和最终增益平均值之间的差为0.125，非彩色区域ACA中的最终增益和最终增益平均值之间的差为0.375，颜色对比度计算单元147将颜色对比度计算为0.5。
如(j)所示，像素增益计算单元145对在基于颜色对比度将第一帧图像输入到第一帧图像的像素增益之后将输入的第二帧图像的子像素的像素增益进行计算。例如，输入了第一帧图像的像素增益在彩色区域CCA中为0，在非彩色区域ACA中为0.5，从而像素增益计算单元145将反映第二帧图像的子像素的像素增益值(例如，基于其反映了颜色对比度)在彩色区域CCA中计算为0，在非彩色区域ACA中计算为0.25。
当由最终增益计算单元146计算第二帧图像的最终增益值时，可以使用第一输出帧图像计算块增益。以下将描述的步骤(l)至(q)中示出了计算第二帧图像的最终增益值的处理。
如(l)所示，亮度转换单元142转换第一帧图像的亮度，以确定每个像素的亮度权重Yweight(例如，亮度值的缩放版本)，并映射反映了亮度权重的第一帧图像。如(m)所示，饱和度转换单元143转换第一帧图像的饱和度以确定每个像素的饱和度权重Sweight(例如饱和度值的缩放版本)并反映饱和度权重以映射第一帧图像。
块增益计算单元148的像素权重计算单元1481将在步骤(1)和(m)中确定的亮度权重Yweight和饱和度权重Sweight相乘以计算像步骤(n)中图像的每个像素的像素权重。在实施方式中，像素权重计算单元1481将包括亮度值的缩放版本的第一帧图像的第一图像与包括饱和值的缩放版本的第一帧图像的第二图像相乘，以获得包括像素权重的第一帧图像的第三图像。
如(o)所示，块内插入值计算单元1482将从步骤(f)输出的第一输出帧图像的彩色区域CCA和非彩色区域ACA虚拟地分成多个块。为了抑制彩色区域CCA和非彩色区域ACA的边界区域被识别为边界，如(p)所示，块插值计算单元1482执行插值以输出块处理的图像并计算块内插值。例如，如步骤(p)所示，与步骤(o)中所示的边界相比，块的边界已被扩散。
如(q)所示，块增益输出单元1483使用在步骤(p)中计算的内插值和在步骤(n)中计算的像素权重来计算并输出块增益。在一些实施方式中，像素的块增益可以由块增益计算单元148通过将像素权重除以像素的块内插值来计算。如上所述，当块增益计算单元148计算块增益时，在与彩色区域CCA的边界相邻的区域和非彩色区域ACA中，彩色区域CCA的块增益与非彩色区域ACA的块增益之间的差可能较大。然而，在远离边界(例如朝向图像的边界)的区域中，彩色区域CCA的块增益可以与非彩色区域ACA的块增益接近。因此，对于彩色区域CCA和非彩色区域ACA的边界(更具体地，在与彩色区域CCA相邻的非彩色区域ACA的区域中)，块增益计算单元148可以计算较低的最终增益，使得边界的亮度会较暗。这是因为通过将第一输出帧图像分成多个块，边界被内插。
最终增益计算单元146可以将步骤(j)中计算的第二帧图像的像素增益值与步骤(q)中计算的块增益值相乘，以计算第二帧图像的最终增益值，如步骤(k)所示。在实施方式中，即使图6中没有示出，与第一帧图像类似，如图6的步骤(a)至(c)所示，当输入第二帧图像时，包括将第二帧图像转换为四色第二帧图像，计算第二帧图像的帧增益值的步骤。因此，当计算第二帧图像的最终增益值时，也考虑第二帧图像的帧增益来计算最终增益。
如步骤(r)所示，图像处理单元140输出反映了第二最终增益的第二帧图像。
从步骤(r)中输出的图像的亮度值的曲线图中可以看出，如图7所示，可以理解，通过降低位于与彩色区域CCA相邻的非彩色区域ACA的边界区域BA中的像素的增益值，边界区域BA中的亮度降低。
根据本公开的实施方式的显示设备100的图像处理方法通过将第一帧图像分割成多个块并且通过反映反映了第一帧图像的亮度和饱和度进行内插。因此，与彩色区域CCA相邻的非彩色区域ACA的最终增益值降低，以提高彩色区域CCA的颜色感。
虽然已经参照附图详细描述了本公开的实施方式，但是本公开不限于此，并且可以在不脱离本公开的技术概念的情况下以许多不同的形式来实施。因此，本公开的实施方式仅用于说明性目的，而不旨在限制本公开的技术精神。本公开的技术精神的范围不限于此。因此，应当理解，上述实施方式在所有方面都是说明性的，并不限制本公开。本公开的保护范围应基于所附权利要求来解释，并且在其等同范围内的所有技术概念应被解释为落入本公开的范围内。
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年11月30日提交的韩国专利申请No.10-2016-0162044的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

Claims (23)

1.一种显示设备，该显示设备包括：
显示面板，所述显示面板包括由红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素形成的多个像素；
图像处理单元，所述图像处理单元用于将提供给所述红色子像素、所述绿色子像素、所述蓝色子像素和所述白色子像素的三色输入图像转换为四色图像数据，并且通过施加使用所述三色输入图像的像素的帧增益、像素增益以及块增益计算出的最终增益来输出输出图像；以及
定时控制器，所述定时控制器用于将来自所述图像处理单元的输出图像输出到所述显示面板，
其中，使用(i)所述三色输入图像的亮度值的缩放版本和(ii)所述三色输入图像的像素的位置信息来计算所述块增益。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述图像处理单元处理所述三色输入图像的第一帧图像和第二帧图像，以输出第一输出帧图像和第二输出帧图像，并且使用所述第一输出帧图像来计算所述像素增益和所述块增益。
3.根据权利要求2所述的显示设备，其中，使用像素权重和块内插值来计算所述块增益，所述像素权重是通过将所述亮度值的缩放版本与饱和度值的缩放版本相乘来计算的，所述饱和度值的缩放版本是通过转换所述三色输入图像的饱和度来确定的，所述块内插值是通过将所述第一输出帧图像划分成多个块以反映所述多个像素的位置信息并且利用多个块值的中间值对所述多个块进行内插来确定的。
4.根据权利要求3所述的显示设备，其中，所述图像处理单元包括：
RGBW转换单元，所述RGBW转换单元用于分别将所述第一帧图像和所述第二帧图像转换为四色第一帧图像和四色第二帧图像；
亮度转换单元，所述亮度转换单元用于转换所述第一帧图像的亮度以确定所述亮度值的缩放版本；
饱和度转换单元，所述饱和度转换单元转换所述第一帧图像的饱和度以确定所述饱和度值的缩放版本；
帧增益计算单元，所述帧增益计算单元用于分别计算针对所述第一帧图像和所述第二帧图像的所述三色输入图像的像素的第一帧增益和第二帧增益；
像素增益计算单元，所述像素增益计算单元用于分别计算针对所述第一帧图像和所述第二帧图像的所述三色输入图像的像素的第一像素增益和第二像素增益；
块增益计算单元，所述块增益计算单元用于使用所述亮度值的缩放版本和所述饱和度值的缩放版本来计算块增益；
最终增益计算单元，所述最终增益计算单元用于使用所述第一帧增益和所述第一像素增益来计算所述第一帧图像的第一最终增益，并且使用所述第二帧增益、所述第二像素增益和所述块增益来计算所述第二帧图像的第二最终增益；以及
颜色对比度计算单元，所述颜色对比度计算单元用于使用所述第一最终增益来计算颜色对比度。
5.根据权利要求4所述的显示设备，其中，所述像素增益计算单元根据所述饱和度值的缩放版本、与所述第一帧图像的彩色区域的第一像素对应的第一像素增益值0以及与所述第一帧图像的非彩色区域的第二像素对应的位于0.1与1之间的第二像素增益值来计算所述第一帧图像的所述第一像素增益。
6.根据权利要求4所述的显示设备，其中，所述颜色对比度计算单元通过计算以下值来计算所述颜色对比度：
所述三色输入图像的像素的第一最终增益的平均值，
所述第一帧图像的彩色区域的第一像素的第一最终增益与所述第一最终增益的平均值之间的第一差值，
所述第一帧图像的非彩色区域的第二像素的第二最终增益与所述第一最终增益的平均值之间的第二差值；以及
所述第一差值与所述第二差值之和。
7.根据权利要求6所述的显示设备，其中，所述像素增益计算单元使用所述颜色对比度和所述第一像素增益来计算用于所述第二帧图像的所述第二像素增益。
8.根据权利要求4所述的显示设备，其中，所述块增益计算单元包括：
像素权重计算单元，所述像素权重计算单元用于使用所述亮度值的缩放版本和所述饱和度值的缩放版本来计算所述像素权重；
块内插值计算单元，所述块内插值计算单元用于将所述第一输出帧图像划分成多个块，并且通过对所划分的第一输出帧图像进行内插来计算所述块内插值；以及
块增益输出单元，所述块增益输出单元用于通过将所述像素权重除以所述块内插值来输出所述块增益。
9.根据权利要求8所述的显示设备，其中，所述块内插值计算单元(i)计算所述第一帧图像的彩色区域的第一块平均值和所述第一帧图像的非彩色区域的第二块平均值，并且(ii)利用中间值对所述彩色区域和所述非彩色区域的边界区域进行内插以计算所述块内插值，所述中间值是使用所述第一块平均值和所述第二块平均值的平均值来计算的。
10.根据权利要求9所述的显示设备，其中，所述亮度值的缩放版本和所述饱和度值的缩放版本的初始值被设置为在权重范围内的中间值。
11.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述图像处理单元降低表示所述三色输入图像的非彩色区域和所述三色输入图像的彩色区域的边界的所述三色输入图像的像素的增益。
12.一种图像处理方法，所述图像处理方法包括以下步骤：
确定输入图像的像素的增益值，所述增益值包括第一增益值和第二增益值，所述第一增益值用于所述输入图像的具有第一平均饱和度值的第一部分，所述第二增益值用于所述输入图像的具有第二平均饱和度值的第二部分；
通过组合所述第一增益值和所述第二增益值来确定颜色对比度；
修改对应于所述第一部分与所述第二部分之间的边界处的像素的增益值的子集；以及
通过使用所述颜色对比度和经修改的增益值的子集处理所述输入图像之后的另一输入图像来产生输出图像。
13.根据权利要求12所述的图像处理方法，所述图像处理方法还包括以下步骤：
确定所述增益值的平均值；
确定所述第一增益值中的一个与所述增益值的平均值之间的第一差值；以及
确定所述第二增益值中的一个与所述增益值的平均值之间的第二差值，所述颜色对比度是通过将所述第一差值与所述第二差值相加来确定的。
14.根据权利要求12所述的图像处理方法，其中，修改对应于所述第一部分与所述第二部分之间的边界处的像素的增益值的子集的步骤包括以下步骤：
使用所述第一增益值和所述第二增益值对所述增益值的子集进行内插，使得所述输出图像的与所述边界对应的像素的亮度值小于所述输出图像的其它像素的其它亮度值。
15.根据权利要求14所述的图像处理方法，所述图像处理方法还包括以下步骤：
确定包括所述输入图像的亮度值的缩放版本的第一图像；
确定包括所述输入图像的饱和度值的缩放版本的第二图像；
通过将所述第一图像与所述第二图像相乘来确定所述输入图像的像素的像素权重；
通过对所述增益值的子集进行内插来确定块内插值；以及
通过用所述像素权重除以所述块内插值来确定块增益值，所述增益值包括所述块增益值。
16.根据权利要求15所述的图像处理方法，其中，所述亮度值的缩放版本和所述饱和度值的缩放版本不包括零值。
17.根据权利要求12所述的图像处理方法，其中，所述输入图像的所述第一部分对应于彩色区域，并且所述输入图像的所述第二部分对应于非彩色区域，所述第一平均饱和度值小于所述第二平均饱和度值。
18.一种显示设备，所述显示设备包括：
显示面板，所述显示面板包括多个红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素；以及
图像处理单元，所述图像处理单元被配置为：
确定输入图像的像素的增益值，所述增益值包括第一增益值和第二增益值，所述第一增益值用于所述输入图像的具有第一平均饱和度值的第一部分，所述第二增益值用于所述输入图像的具有第二平均饱和度值的第二部分；
通过组合所述第一增益值和所述第二增益值来确定颜色对比度；
修改对应于所述第一部分与所述第二部分之间的边界处的像素的增益值的子集；以及
通过使用所述颜色对比度和经修改的增益值的子集处理所述输入图像之后的另一输入图像来产生输出图像，以在所述显示面板上显示。
19.根据权利要求18所述的显示设备，其中，所述图像处理单元还被配置为：
确定所述增益值的平均值；
确定所述第一增益值中的一个与所述增益值的平均值之间的第一差值；以及确定所述第二增益值中的一个与所述增益值的平均值之间的第二差值，所述颜色对比度是通过将所述第一差值与所述第二差值相加来确定的。
20.根据权利要求18所述的显示设备，其中，对应于所述第一部分与所述第二部分之间的边界处的像素的增益值的子集通过以下方式修改：
使用所述第一增益值和所述第二增益值对所述增益值的子集进行内插，使得所述输出图像的与所述边界对应的像素的亮度值小于所述输出图像的其它像素的其它亮度值。
21.根据权利要求20所述的显示设备，其中，所述图像处理单元还被配置为：
确定包括所述输入图像的亮度值的缩放版本的第一图像；
确定包括所述输入图像的饱和度值的缩放版本的第二图像；
通过将所述第一图像与所述第二图像相乘来确定所述输入图像的像素的像素权重；
通过对所述增益值的子集进行内插来确定块内插值；以及
通过用所述像素权重除以所述块内插值来确定块增益值，所述增益值包括所述块增益值。
22.根据权利要求21所述的显示设备，其中，所述亮度值的缩放版本和所述饱和度值的缩放版本不包括零值。
23.根据权利要求18所述的显示设备，其中，所述输入图像的所述第一部分对应于彩色区域，并且所述输入图像的所述第二部分对应于非彩色区域，所述第一平均饱和度值小于所述第二平均饱和度值。
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