CN110232890B - 执行图像自适应色调映射的方法和采用该方法的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种执行图像自适应色调映射的方法和采用该方法的装置。所述方法包括：基于与待在显示面板上显示的图像帧对应的数据信号确定色调映射曲线；通过将所述数据信号和与先前图像帧对应的先前数据信号进行比较，确定在所述图像帧和所述先前图像帧之间是否发生场景变化；响应于确定未发生所述场景变化，基于所述色调映射曲线和应用到所述先前图像帧的先前色调映射曲线生成最终色调映射曲线；响应于确定发生所述场景变化，将所述色调映射曲线确定为所述最终色调映射曲线；以及通过将所述最终色调映射曲线应用到所述图像帧执行色调映射。

Description

执行图像自适应色调映射的方法和采用该方法的显示装置
技术领域
示例性实施例一般性地涉及显示装置，并且更具体地涉及通过针对图像帧执行色调映射来改善图像帧的对比度的执行图像自适应色调映射(image-adaptive tonemapping)的方法以及采用执行图像自适应色调映射的方法的显示装置。
背景技术
显示装置能通过针对图像帧执行色调映射改善图像帧的对比度，提高图像质量。例如，显示装置可通过将与待通过显示面板显示的图像帧对应的RGB信号变换为YCbCr信号、基于色调映射曲线将YCbCr信号变换为Y’Cb’Cr’信号、将Y’Cb’Cr’信号变换为R’G’B’信号以及基于R’G’B’信号显示图像帧，针对图像帧执行色调映射。为此，显示装置通常为各个图像帧通过分析与图像帧对应的数据信号来确定色调映射曲线。因为与实现类似图像的图像帧对应的数据信号彼此类似，所以通常为实现类似图像的图像帧确定类似的色调映射曲线。然而，在某些情况下(例如，当在图像帧的边界区域中显示可影响总体亮度的小部分时，等等)，可为实现类似图像的图像帧确定具有大的差异的色调映射曲线。因此，由于通过将具有大的差异的色调映射曲线应用到实现类似图像的图像帧来执行色调映射，因此显示面板上的图像帧之间的亮度(或明度(brightness))差会大，并且亮度差会导致可被用户(或观察者)观察到的(或识别出的)闪烁。因此，在采用这种色调映射技术的传统显示装置中图像质量会被相当程度地劣化。
在本部分中公开的以上信息仅用于理解发明构思的背景，并且，因此，可包含不形成现有技术的信息。
发明内容
一些示例性实施例提供一种执行图像自适应色调映射的方法，所述方法能够在针对待通过显示面板显示的图像帧执行色调映射时防止(或至少减少)能被用户(或观察者)观察到的闪烁发生。
一些示例性实施例提供一种显示装置，所述显示装置能够通过采用执行图像自适应色调映射的方法向用户提供高质量图像，所述方法能够在针对待通过所述显示装置的显示面板显示的图像帧执行色调映射时防止(或至少减少)能被用户(或观察者)观察到的闪烁发生。
在下面的详细描述中将阐述附加方面，并且从公开中所述附加方面将部分地明显，或者可通过实践发明构思习得所述附加方面。
根据一些示例性实施例，执行图像自适应色调映射的方法包括：基于与待在显示面板上显示的图像帧对应的数据信号，确定色调映射曲线；通过将所述数据信号和与先前图像帧对应的先前数据信号进行比较，确定在所述图像帧和所述先前图像帧之间是否发生场景变化；响应于确定未发生所述场景变化，基于所述色调映射曲线和应用到所述先前图像帧的先前色调映射曲线，生成最终色调映射曲线；响应于确定发生所述场景变化，确定所述色调映射曲线为所述最终色调映射曲线；以及通过将所述最终色调映射曲线应用到所述图像帧，执行色调映射。
在一些示例性实施例中，所述数据信号和所述先前数据信号可以是RGB信号。
在一些示例性实施例中，确定所述色调映射曲线可包括：从所述数据信号提取亮度信号；基于所述亮度信号为所述图像帧确定全灰度级亮度平均值、低灰度级亮度平均值和高灰度级亮度平均值；以及基于所述全灰度级亮度平均值、所述低灰度级亮度平均值和所述高灰度级亮度平均值，确定与所述色调映射曲线对应的色调映射函数。
在一些示例性实施例中，可将所述全灰度级亮度平均值确定为所述显示面板中包括的像素的平均像素亮度，可将所述像素中的一些像素分类为具有大于所述全灰度级亮度平均值的像素亮度的高灰度级亮度像素，并且可将所述像素中的一些像素分类为具有小于所述全灰度级亮度平均值的像素亮度的低灰度级亮度像素。
在一些示例性实施例中，可将所述低灰度级亮度平均值确定为所述低灰度级亮度像素的平均像素亮度，并且可将所述高灰度级亮度平均值确定为所述高灰度级亮度像素的平均像素亮度。
在一些示例性实施例中，确定是否发生所述场景变化可包括：从所述数据信号提取亮度信号、蓝色色差信号和红色色差信号；从所述先前数据信号提取先前亮度信号、先前蓝色色差信号和先前红色色差信号；确定所述亮度信号和所述先前亮度信号之间的亮度差值、所述蓝色色差信号和所述先前蓝色色差信号之间的蓝色色差差值以及所述红色色差信号和所述先前红色色差信号之间的红色色差差值；并且基于所述亮度差值、所述蓝色色差差值和所述红色色差差值确定是否发生所述场景变化。
在一些示例性实施例中，可响应于所述亮度差值小于基准亮度差值、所述蓝色色差差值小于基准蓝色色差差值以及所述红色色差差值小于基准红色色差差值，确定未发生所述场景变化。
在一些示例性实施例中，可响应于所述亮度差值大于基准亮度差值、所述蓝色色差差值大于基准蓝色色差差值或者所述红色色差差值大于基准红色色差差值，确定发生所述场景变化。
在一些示例性实施例中，生成所述最终色调映射曲线可包括：从所述数据信号提取亮度信号；从所述先前数据信号提取先前亮度信号；确定所述亮度信号和所述先前亮度信号之间的亮度差值；以及将与所述亮度差值对应的曲线变化量加到所述先前色调映射曲线。
在一些示例性实施例中，生成所述最终色调映射曲线可包括：从所述数据信号提取亮度信号；从所述先前数据信号提取先前亮度信号；确定所述亮度信号和所述先前亮度信号之间的亮度差值；响应于所述亮度差值小于第一基准亮度差值，将最小曲线变化量加到所述先前色调映射曲线；响应于所述亮度差值大于比所述第一基准亮度差值大的第二基准亮度差值，将最大曲线变化量加到所述先前色调映射曲线；以及响应于所述亮度差值大于所述第一基准亮度差值并且小于所述第二基准亮度差值，将与所述亮度差值对应的曲线变化量加到所述先前色调映射曲线。
在一些示例性实施例中，所述曲线变化量可通过在所述最小曲线变化量和所述最大曲线变化量之间执行插值来确定。
在一些示例性实施例中，生成所述最终色调映射曲线可包括：确定所述先前色调映射曲线的第一曲线类型；确定所述色调映射曲线的第二曲线类型；确定所述第一曲线类型是否与所述第二曲线类型相同；以及响应于所述第一曲线类型不同于所述第二曲线类型，生成具有线性形状的所述最终色调映射曲线。
在一些示例性实施例中，可将所述第一曲线类型确定为S形曲线类型并且可将所述第二曲线类型确定为C形曲线类型。
在一些示例性实施例中，可将所述第一曲线类型确定为C形曲线类型并且可将所述第二曲线类型可确定为S形曲线类型。
根据一些示例性实施例，显示装置包括：显示面板，所述显示面板包括像素；和显示面板驱动电路，所述显示面板驱动电路配置为驱动所述显示面板。所述显示面板驱动电路配置为：基于与待在所述显示面板上显示的图像帧对应的数据信号，确定色调映射曲线；基于将所述数据信号和与先前图像帧对应的先前数据信号进行比较，确定在所述图像帧和所述先前图像帧之间是否发生场景变化；响应于确定未发生所述场景变化，基于所述色调映射曲线和应用到所述先前图像帧的先前色调映射曲线，生成最终色调映射曲线；响应于确定发生所述场景变化，确定所述色调映射曲线为所述最终色调映射曲线；以及通过将所述最终色调映射曲线应用到所述图像帧执行色调映射。
在一些示例性实施例中，所述显示面板驱动电路可配置为至少通过以下步骤确定所述色调映射曲线：从所述数据信号提取亮度信号；基于所述亮度信号为所述图像帧确定全灰度级亮度平均值、低灰度级亮度平均值和高灰度级亮度平均值；以及基于所述全灰度级亮度平均值、所述低灰度级亮度平均值和所述高灰度级亮度平均值，确定与所述色调映射曲线对应的色调映射函数。
在一些示例性实施例中，所述显示面板驱动电路可配置为至少通过以下步骤确定是否发生场景变化：从所述数据信号提取亮度信号、蓝色色差信号和红色色差信号；从所述先前数据信号提取先前亮度信号、先前蓝色色差信号和先前红色色差信号；确定所述亮度信号和所述先前亮度信号之间的亮度差值、所述蓝色色差信号和所述先前蓝色色差信号之间的蓝色色差差值以及所述红色色差信号和所述先前红色色差信号之间的红色色差差值；基于所述亮度差值、所述蓝色色差差值和所述红色色差差值确定是否发生所述场景变化。
在一些示例性实施例中，所述显示面板驱动电路可配置为至少通过以下步骤生成所述最终色调映射曲线：从所述数据信号提取亮度信号；从所述先前数据信号提取先前亮度信号；确定所述亮度信号和所述先前亮度信号之间的亮度差值；以及将与所述亮度差值对应的曲线变化量加到所述先前色调映射曲线。
在一些示例性实施例中，所述显示面板驱动电路可配置为至少通过以下步骤生成所述最终色调映射曲线：从所述数据信号提取亮度信号；从所述先前数据信号提取先前亮度信号；确定所述亮度信号和所述先前亮度信号之间的亮度差值；响应于所述亮度差值小于第一基准亮度差值，将最小曲线变化量加到所述先前色调映射曲线；响应于所述亮度差值大于比所述第一基准亮度差值大的第二基准亮度差值，将最大曲线变化量加到所述先前色调映射曲线；以及响应于所述亮度差值大于所述第一基准亮度差值并且小于所述第二基准亮度差值，将与所述亮度差值对应的曲线变化量加到所述先前色调映射曲线。
在一些示例性实施例中，所述显示面板驱动电路可配置为：确定所述先前色调映射曲线的第一曲线类型；确定所述色调映射曲线的第二曲线类型；确定所述第一曲线类型是否与所述第二曲线类型相同；以及响应于所述第一曲线类型不同于所述第二曲线类型，生成具有线性形状的所述最终色调映射曲线。
根据各种示例性实施例，当通过以下步骤针对待在显示面板上显示的图像帧执行色调映射时，执行图像自适应色调映射的方法可防止(或至少减少)用户(或观察者)可观察到的闪烁发生，所述步骤即：基于与待在显示面板上显示的图像帧对应的数据信号，计算、确定或获得色调映射曲线；通过将与所述图像帧对应的所述数据信号和与先前图像帧对应的先前数据信号进行比较，确定在所述图像帧和所述先前图像帧之间是否发生场景变化；当确定在所述图像帧和所述先前图像帧之间未发生场景变化时，基于以与所述图像帧对应的所述数据信号为基础确定的所述色调映射曲线和应用到所述先前图像帧的先前色调映射曲线，生成最终色调映射曲线；当确定在所述图像帧和所述先前图像帧之间发生所述场景变化时，将根据与所述图像帧对应的所述数据信号计算的所述色调映射曲线确定为所述最终色调映射曲线；以及通过将所述最终色调映射曲线应用到所述图像帧，执行色调映射。因此，执行所述图像自适应色调映射的所述方法可有效改善所述图像帧的对比度，没有闪烁。此外，根据各种示例性实施例的采用所述执行所述图像自适应色调映射方法的显示装置可向用户提供高质量图像。
前面的一般性描述和后面的详细描述是示例性的和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的主题的进一步解释。
附图说明
附图示出了发明构思的示例性实施例并且与描述一起用于解释发明构思的原理，将所述附图包括在内以提供对发明构思的进一步理解，并且并入说明书且构成本说明书的一部分。
图1是示出根据一些示例性实施例的执行图像自适应色调映射的方法的流程图。
图2A是示出根据一些示例性实施例的通过图1的方法确定的色调映射曲线的示例的图。
图2B是示出根据一些示例性实施例的通过图1的方法确定的色调映射曲线的另一示例的图。
图3是用于描述根据一些示例性实施例的图1的方法的图。
图4是示出根据一些示例性实施例的其中图1的方法将最终色调映射曲线应用到图像帧的处理的流程图。
图5是示出根据一些示例性实施例的其中图1的方法生成最终色调映射曲线的示例的流程图。
图6是用于描述根据一些示例性实施例的其中图1的方法生成最终色调映射曲线的示例的图。
图7是示出根据一些示例性实施例的其中图1的方法生成最终色调映射曲线的另一示例的流程图。
图8是用于描述根据一些示例性实施例的其中图1的方法生成最终色调映射曲线的另一示例的图。
图9是示出根据一些示例性实施例的其中图1的方法生成最终色调映射曲线的又一示例的流程图。
图10A和图10B是用于描述根据一些示例性实施例的其中图1的方法生成最终色调映射曲线的又一示例的图。
图11是示出根据一些示例性实施例的显示装置的框图。
图12是示出根据一些示例性实施例的图11的显示装置的显示面板驱动电路的色调映射执行电路的示例的框图。
图13是示出根据一些示例性实施例的电子装置的框图。
图14是示出根据一些示例性实施例的其中将图13的电子装置实现为智能电话的示例的图。
图15是示出根据一些示例性实施例的其中将图13的电子装置实现为头戴式显示(HMD)装置的示例的图。
具体实施方式
在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对各种示例性实施例的全面理解。然而，明显的是，在不具有这些具体细节或者具有一个或多个等同布置的情况下，可以实践各种示例性实施例。在其它情况下，以框图形式示出了公知的结构和装置，以避免使各种示例性实施例不必要地模糊。此外，各种示例性实施例可以是不同的，但不必是排他的。例如，可在不脱离发明构思的情况下在另一示例性实施例中使用或实施示例性实施例的具体形状、配置和特性。
除非另有说明，否则示出的示例性实施例将被理解为提供一些示例性实施例的不同细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离发明构思的情况下，各种图示的特征、组件、模块、层、膜、面板、区域、方面等(在下文中单独地或共同地被称为“元件”)可以以其它方式组合、分离、互换和/或重新布置。
在附图中，为了清楚和/或描述的目的，可以夸大元件的尺寸和相对尺寸。如此，各个元件的尺寸和相对尺寸不必限于图中示出的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以与描述的顺序不同地执行具体的处理顺序。例如，可以基本上同时执行或者以与描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的处理。另外，同样的附图标记表示同样的元件。
当元件被称为“在”另一元件“上”、“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可以直接在所述另一元件上、直接连接到或直接结合到所述另一元件，或者可以存在中间元件。然而，当元件被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他术语和/或措辞应当以同样的方式解释，例如，“在……之间”相对于“直接在……之间”、“邻近”相对于“直接邻近”、“在……上”相对于“直接在……上”等。此外，术语“连接”可以指物理连接、电连接和/或流体连接。出于本公开的目的，“X、Y和Z中的至少一个(种/者)”和“从由X、Y和Z构成的组中选择的至少一个(种/者)”可以被解释为仅X、仅Y、仅Z、或者诸如以XYZ、XYY、YZ和ZZ为例的X、Y和Z中的两个或更多个的任何组合。如在文中所使用的，术语“和/或”包括所列相关项中的一个或多个的任何组合和所有组合。
尽管文中可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语用于将一个元件与另一元件区分开。因此，在不脱离公开的教导的情况下，下面讨论的第一元件可以被称为第二元件。
为了描述的目的，在文中可以使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下面”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”、“侧”(例如，如在“侧壁”中)等的空间相对术语，从而描述如图中示出的一个元件与另一(另一些)元件的关系。除了图中描绘出的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件将随后被定位为“在”所述其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含上方和下方两种方位。此外，设备可以被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释文中使用的空间相对描述语。
文中使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个(种/者)”和“该(所述)”也意图包括复数形式。另外，当在本说明书中使用术语“包括”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。还注意的是，如文中所使用的，术语“基本上”、“大约”和其它相似术语用作近似术语而不是程度术语，如此，术语“基本上”、“大约”和其它相似术语用于解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供值的固有偏差。
这里参照作为理想化的示例性实施例和/或中间结构的示意图的剖视图、等距视图、透视图、平面图和/或分解图描述了各种示例性实施例。如此，将预期由于例如制造技术和/或公差导致图示的形状的变化。因此，文中公开的示例性实施例不应被解释为限于区域的具体示出的形状，而是将包括由例如制造导致的形状偏差。为此，图中示出的区域本质上可以是示意性的，并且这些区域的形状可以不反映装置的区域的实际形状，并且，如此，不意图是限制性的。
除非另外定义，否则文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开作为其一部分的领域中的普通技术人员之一通常理解的含义相同的含义。术语，诸如在通用字典中定义的术语，应当被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的意思一致的意思，并且将不以理想化或者过于形式化的含义来解释它们，除非文中明确地如此定义。
作为本领域中的惯例，在附图中从功能块、单元和/或模块方面描述和示出了一些示例性实施例。本领域技术人员将理解的是，这些块、单元和/或模块通过电子(或光学)电路物理地实现，电子(或光学)电路诸如可以使用基于半导体的制造技术或其它制造技术形成的逻辑电路、分立组件、微处理器、硬连线电路、存储器元件、布线连接件等。在由微处理器或其它类似硬件实现块、单元和/或模块的情况下，可以使用软件(例如，微代码)对它们进行编程和控制，以执行文中所讨论的各种功能，并且可以可选地由固件和/或软件来对它们进行驱动。还考虑的是，每个块、单元和/或模块可以由专用硬件来实现，或者可以实现为执行一些功能的专用硬件和执行其它功能的处理器(例如，一个或多个程序化的微处理器和相关电路)的组合。另外，在不脱离发明构思的情况下，一些示例性实施例的每个块、单元和/或模块可以在物理上分成两个或更多个交互且离散的块、单元和/或模块。此外，在不脱离发明构思的情况下，一些示例性实施例的块、单元和/或模块可以物理地组合成更复杂的块、单元和/或模块。
下文中，将参照附图详细解释各种示例性实施例。
图1是示出根据一些示例性实施例的执行图像自适应色调映射的方法的流程图。图2A是示出根据一些示例性实施例的通过图1的方法确定的色调映射曲线的示例的图。图2B是示出根据一些示例性实施例的通过图1的方法确定的色调映射曲线的另一示例的图。图3是用于描述根据一些示例性实施例的图1的方法的图。
参照图1至图3，图1的方法可根据与待在显示面板上显示的图像帧(例如，当前图像帧)对应的数据信号计算、确定或获得(下文中，总称为或单独称为“计算”)色调映射曲线GTM(S110)；可将与图像帧对应的数据信号和与先前图像帧对应的先前数据信号进行比较(S120)以确定在图像帧和先前图像帧之间是否发生场景变化(S125)；可在确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，基于根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM和应用到先前图像帧的先前色调映射曲线PGTM生成最终色调映射曲线FGTM(S130)；可在确定(或者响应于确定)在图像帧和先前图像帧之间发生场景变化时，将根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM确定为最终色调映射曲线FGTM(S140)；以及可通过将最终色调映射曲线FGTM应用到待在显示面板上显示的图像帧执行色调映射(S150)。这里，图1的方法可为待在显示面板上显示的各个图像帧执行步骤S110、S120、S125、S130、S140和S150。在一些示例性实施例中，用于实现图像帧的数据信号和用于实现先前图像帧的先前数据信号可以是RGB信号。
根据各种示例性实施例，图1的方法可根据与待在显示面板上显示的图像帧对应的数据信号计算色调映射曲线GTM(S110)。即，图1的方法可通过分析与图像帧对应的数据信号获得色调映射曲线GTM。在一些示例性实施例中，图1的方法可通过以下步骤计算色调映射曲线GTM：从与图像帧对应的数据信号提取亮度信号；基于从数据信号提取的亮度信号，计算图像帧的全灰度级亮度平均值(entire-grayscale luminance average)、低灰度级亮度平均值和高灰度级亮度平均值；以及基于图像帧的全灰度级亮度平均值、低灰度级亮度平均值和高灰度级亮度平均值，计算与色调映射曲线GTM对应的色调映射函数。
例如，图1的方法可从与图像帧对应的数据信号提取亮度信号。在一些示例性实施例中，当与图像帧对应的数据信号是RGB信号时，图1的方法可将RGB信号变换为YCbCr信号并且可从YCbCr信号提取亮度信号(例如，Y信号)。随后，图1的方法可基于从数据信号提取的亮度信号计算图像帧的全灰度级亮度平均值、低灰度级亮度平均值和高灰度级亮度平均值。
在一些示例性实施例中，图1的方法可计算图像帧的全灰度级亮度平均值以作为显示面板中包括的所有像素的像素亮度(例如，每个像素有待在图像帧中实现的亮度)的平均值。这里，图1的方法可将显示面板中包括的像素分类为其像素亮度大于图像帧的全灰度级亮度平均值的高灰度级亮度像素和其像素亮度小于图像帧的全灰度级亮度平均值的低灰度级亮度像素。在示例性实施例中，图1的方法可根据给定的(或预定的)要求将其像素亮度等于图像帧的全灰度级亮度平均值的像素分类为高灰度级亮度像素或低灰度级亮度像素。在一些示例性实施例中，图1的方法可计算图像帧的低灰度级亮度平均值以作为显示面板中包括的像素之中的低灰度级亮度像素的像素亮度的平均值，并且可计算图像帧的高灰度级亮度平均值以作为显示面板中包括的像素之中的高灰度级亮度像素的像素亮度的平均值。
图1的方法可通过基于图像帧的全灰度级亮度平均值、低灰度级亮度平均值和高灰度级亮度平均值计算色调映射函数来获得色调映射曲线GTM。在一些示例性实施例中，色调映射曲线GTM可具有S形曲线类型、线性线类型或者C形曲线类型。在一些示例性实施例中，色调映射曲线GTM可具有反转的S形曲线类型或者反转的C形曲线类型。然而，由于色调映射的图像质量可经常劣于原始图像质量，因此，可不需要色调映射曲线GTM具有反转的S形曲线类型或者反转的C形曲线类型。
根据一些示例性实施例，如图2A和图2B中所示，图1的方法可使用(或相对于)基准函数(reference function)RM导出色调映射曲线GTM。这里，基准函数RM表示当未执行色调映射时的函数。例如，如图2A中所示，色调映射曲线GTM可具有S形曲线类型。当图像帧的预定最大亮度和全灰度级亮度平均值之间的中值大于图像帧的高灰度级亮度平均值时，图1的方法可通过在由INC1指示的高灰度级部分中的基准函数RM的上方，向上移动色调映射曲线GTM以导出色调映射曲线GTM。此外，当图像帧的预定最小亮度和全灰度级亮度平均值之间的中值小于图像帧的低灰度级亮度平均值时，图1的方法可通过在由DEC1指示的低灰度级部分中的基准函数RM的下方，向下移动色调映射曲线GTM以导出色调映射曲线GTM。例如，如图2B所示，色调映射曲线GTM可具有C形曲线类型。当图像帧的预定最大亮度和全灰度级亮度平均值之间的中值大于图像帧的高灰度级亮度平均值时并且当图像帧的预定最小亮度和全灰度级亮度平均值之间的中值大于图像帧的低灰度级亮度平均值时，图1的方法可通过由INC2指示的全灰度级部分中的基准函数RM的上方，向上移动色调映射曲线GTM以导出色调映射曲线GTM。然而，导出色调映射曲线GTM不限于此。
接下来，图1的方法可通过将与图像帧对应的数据信号和与先前图像帧对应的先前数据信号进行比较(S120)来确定在图像帧和先前图像帧之间是否发生场景变化(S125)。在一些示例性实施例中，当与图像帧对应的数据信号是RGB信号时，图1的方法可将RGB信号变换为YCbCr信号并且可从YCbCr信号提取亮度信号(例如，Y信号)、蓝色色差信号(例如，Cb信号)和红色色差信号(例如，Cr信号)。在此情况下，图1的方法可从与图像帧对应的数据信号提取亮度信号、蓝色色差信号和红色色差信号；可从与先前图像帧对应的先前数据信号提取先前亮度信号、先前蓝色色差信号和先前红色色差信号；可计算亮度信号和先前亮度信号之间的亮度差值、蓝色色差信号和先前蓝色色差信号之间的蓝色色差差值(bluecolor-difference difference)以及红色色差信号和先前红色色差信号之间的红色色差差值；以及可基于亮度差值、蓝色色差差值和红色色差差值确定在图像帧和先前图像帧之间是否发生场景变化。
当亮度差值小于基准亮度差值时、当蓝色色差差值小于基准蓝色色差差值时以及当红色色差差值小于基准红色色差差值时，图1的方法可确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化。另一方面，当亮度差值大于基准亮度差值时、当蓝色色差差值大于基准蓝色色差差值时或者当红色色差差值大于基准红色色差差值时，图1的方法可确定在图像帧和先前图像帧之间发生场景变化。
当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，图1的方法可基于根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM和应用到先前图像帧的先前色调映射曲线PGTM，生成最终色调映射曲线FGTM(S130)。在一些示例性实施例中，图1的方法可通过以下步骤生成最终色调映射曲线FGTM：从与图像帧对应的数据信号提取亮度信号；从与先前图像帧对应的先前数据信号提取先前亮度信号；计算亮度信号和先前亮度信号之间的亮度差值；以及朝向根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM，将与亮度差值对应的曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM。
在一些示例性实施例中，图1的方法可通过以下步骤生成最终色调映射曲线FGTM：从与图像帧对应的数据信号提取亮度信号；从与先前图像帧对应的先前数据信号提取先前亮度信号；计算亮度信号和先前亮度信号之间的亮度差值；当亮度差值小于第一基准亮度差值时，朝向根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM将最小曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM；当亮度差值大于比第一基准亮度差值大的第二基准亮度差值时，朝向根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM将最大曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM；以及当亮度差值大于第一基准亮度差值并且小于第二基准亮度差值时，朝向根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM，将与亮度差值对应的曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM。
可通过在最小曲线变化量和最大曲线变化量之间执行插值(例如，线性插值、非线性插值等)计算曲线变化量。因此，如图3所示，当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，可将反映色调映射曲线GTM和先前色调映射曲线PGTM之间的图像帧变化的量的最优色调映射曲线确定为最终色调映射曲线FGTM。换言之，当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，可不将根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM直接确定为最终色调映射曲线FGTM。
如上所述，由于通过分析与图像帧对应的数据信号来确定色调映射曲线GTM并且由于与实现类似图像的图像帧对应的数据信号彼此类似，因此，通常为实现类似图像的图像帧确定(或设定)类似的色调映射曲线GTM。然而，例如，当在图像帧的边界区域中显示可影响总体亮度的小部分时，可为实现类似图像的图像帧确定具有大的差异的色调映射曲线GTM。在此情况下，虽然图像帧的除了所述小部分之外的剩余部分应当以与先前图像帧的亮度类似的亮度来实现，但是如果将由于所述小部分而具有大的差异的各个色调映射曲线GTM分别应用到图像帧和先前图像帧，则在图像帧的除了所述小部分之外的剩余部分中在图像帧和先前图像帧之间可导致相对大的亮度(或明度(brightness))差。亮度差可导致用户可观察到的闪烁，从而图像质量会劣化。因此，当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，图1的方法可不将根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM确定为最终色调映射曲线FGTM。即，图1的方法可将反映色调映射曲线GTM和先前色调映射曲线PGTM之间的图像帧变化的量的最优色调映射曲线确定为最终色调映射曲线FGTM。因此，即使当为实现类似图像的图像帧计算具有大的差异的色调映射曲线GTM时，图1的方法仍可通过反映关于图像帧(例如，当前图像帧)和先前图像帧的信息逐渐地(或平缓地)改变实现类似图像的图像帧之间的亮度。因此，当针对待在显示面板上显示的图像帧执行色调映射时，图1的方法可防止(或至少减少)用户可观察到的闪烁的发生。简言之，示例性实施例可称作图像自适应时域滤波处理技术(image-adaptive temporal filtering processingtechnique)。此外，曲线变化量可称作时域滤波变化量。
在一些示例性实施例中，图1的方法可检查先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型；可检查根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM的第二曲线类型；可检查先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型是否与色调映射曲线GTM的第二曲线类型相同；当先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型与色调映射曲线GTM的第二曲线类型相同时，可通过朝向色调映射曲线GTM将曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM来生成待应用到图像帧的最终色调映射曲线FGTM；以及当先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型与色调映射曲线GTM的第二曲线类型不同时，可生成具有线性形状的待应用到图像帧的最终色调映射曲线FGTM。
在一些示例性实施例中，先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型可以是S形曲线类型，并且色调映射曲线GTM的第二曲线类型可以是C形曲线类型。在一些示例性实施例中，先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型可以是C形曲线类型，并且色调映射曲线GTM的第二曲线类型可以是S形曲线类型。一般来说，当先前色调映射曲线PGTM和根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM之间的差异相对大时，如果通过朝向色调映射曲线GTM将曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM生成待应用到图像帧的最终色调映射曲线FGTM，则因为曲线变化量相对大，所以可发生用户可观察到的闪烁。因此，图1的方法可生成具有线性形状的待应用到图像帧的最终色调映射曲线FGTM作为中间处理。因此，图1的方法可防止(或最小化、减少等)用户可观察到的闪烁发生。一般来说，连续的图像帧可能实现类似图像。因此，当在先前图像帧和当前图像帧之间发生场景变化时，下一图像帧实现与当前图像帧的图像类似的图像的概率(或可能性)会高。因此，当针对下一图像帧执行色调映射时，图1的方法可通过朝向计算的色调映射曲线将曲线变化量加到当前色调映射曲线以生成待应用到下一图像帧的下一最终色调映射曲线。
另一方面，当确定在图像帧和先前图像帧之间发生场景变化时，图1的方法可将根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM确定为最终色调映射曲线FGTM(S140)。换言之，当由于图像帧和先前图像帧之间发生场景变化而使得图像帧实现的场景完全不同于先前图像帧实现的先前场景时，虽然待应用到图像帧的色调映射曲线GTM和应用到先前图像帧的先前色调映射曲线PGTM之间的差异相当大，但是用户不能识别由于所述差异引起的亮度变化。因此，无论先前图像帧如何，图1的方法可将根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM直接应用(或反映)到图像帧。即，图1的方法可将根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM确定为最终色调映射曲线FGTM。
随后，图1的方法可通过将在步骤S130中或在步骤S140中确定的最终色调映射曲线FGTM应用到待在显示面板上显示的图像帧来执行色调映射。例如，如图3所示，图1的方法可通过使用最终色调映射曲线FGTM输出与从数据信号提取的亮度信号INPUT对应的输出亮度信号OUTPUT(例如，色调映射的信号)来针对图像帧执行色调映射。在一些示例性实施例中，图1的方法可通过以下步骤针对图像帧执行色调映射：将数据信号(例如，RGB信号)变换为YCbCr信号、使用最终色调映射曲线FGTM将YCbCr信号的亮度信号INPUT(例如，Y信号)变换为输出亮度信号OUTPUT(例如，Y’信号)(例如，将YCbCr信号变换为Y’Cb’Cr’信号)、将Y’Cb’Cr’信号变换为R’G’B’信号以及基于R’G’B’信号显示图像帧。
如上所述，当通过以下步骤针对待在显示面板上显示的图像帧执行色调映射时，图1的方法可防止用户可观察到的闪烁发生，所述步骤即：将与图像帧对应的数据信号和与先前图像帧对应的先前数据信号进行比较以确定在图像帧和先前图像帧之间是否发生场景变化，以便基于与待在显示面板上显示的图像帧对应的数据信号来计算(或获得)色调映射曲线GTM；当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，基于以与图像帧对应的数据信号和应用到先前图像帧的先前色调映射曲线PGTM为基础计算的色调映射曲线GTM以生成最终色调映射曲线FGTM；当确定在图像帧和先前图像帧之间发生场景变化时，将根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM确定为最终色调映射曲线FGTM；以及通过将最终色调映射曲线FGTM应用到图像帧以执行色调映射。因此，图1的方法可有效改善的图像帧的对比度，没有闪烁。因此，图1的方法可将高质量图像提供给用户。
图4是示出根据一些示例性实施例的其中图1的方法将最终色调映射曲线应用到图像帧的处理的流程图。
参照图4，图1的方法可通过将与图像帧对应的数据信号和与先前图像帧对应的先前数据信号进行比较来确定在图像帧和先前图像帧之间是否发生场景变化。例如，图1的方法可从与图像帧(例如，当前图像帧)对应的数据信号提取亮度信号、蓝色色差信号和红色色差信号(S210)并且可从与先前图像帧对应的先前数据信号提取先前亮度信号、先前蓝色色差信号和先前红色色差信号(S220)。随后，图1的方法可计算亮度信号和先前亮度信号之间的亮度差值、蓝色色差信号和先前蓝色色差信号之间的蓝色色差差值、以及红色色差信号和先前红色色差信号之间的红色色差差值(S230)。
接下来，图1的方法可检查亮度差值是否小于基准亮度差值、蓝色色差差值是否小于基准蓝色色差差值以及红色色差差值是否小于基准红色色差差值(S240)。这里，当亮度差值小于基准亮度差值时、当蓝色色差差值小于基准蓝色色差差值时并且当红色色差差值小于基准红色色差差值时，图1的方法可确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化(S250)。换言之，当亮度差值小于基准亮度差值时、当蓝色色差差值小于基准蓝色色差差值时并且当红色色差差值小于基准红色色差差值时，图1的方法可确定在图像帧和先前图像帧之间没有显著的差异。因此，图1的方法可确定图像帧实现了与先前图像帧的图像类似的图像，因此，可基于应用到先前图像帧的先前色调映射曲线PGTM和根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM生成最终色调映射曲线FGTM。
然而，当亮度差值大于基准亮度差值、蓝色色差差值大于基准蓝色色差差值或者红色色差差值大于基准红色色差差值时，图1的方法可确定在图像帧和先前图像帧之间发生场景变化(S260)。换言之，当亮度差值大于基准亮度差值、蓝色色差差值大于基准蓝色色差差值或者红色色差差值大于基准红色色差差值时，图1的方法可确定在图像帧和先前图像帧之间在亮度信号、蓝色色差信号和红色色差信号方面存在至少一个显著的差异。因此，图1的方法可确定图像帧实现了不与先前图像帧的图像类似的图像，因此，可将根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM确定为最终色调映射曲线FGTM。
图5是示出根据一些示例性实施例的其中图1的方法生成最终色调映射曲线的示例的流程图。图6是用于描述根据一些示例性实施例的其中图1的方法生成最终色调映射曲线的示例的图。
参照图5和图6，当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，图1的方法可基于应用到先前图像帧的先前色调映射曲线PGTM和根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM生成最终色调映射曲线FGTM。例如，图1的方法可从与图像帧对应的数据信号提取亮度信号(S310)、可从与先前图像帧对应的先前数据信号提取先前亮度信号(S320)以及可计算亮度信号和先前亮度信号之间的亮度差值(S330)。随后，图1的方法可通过朝向根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM将与亮度差值对应的曲线变化量CV加到先前色调映射曲线PGTM来生成最终色调映射曲线FGTM(S340)。
例如，如图6所示，图1的方法可基于与图像帧对应的数据信号使用基准函数RM来计算(或获得)色调映射曲线GTM。如果即使当在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时仍通过将根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM确定为最终色调映射曲线FGTM以执行色调映射，那么在某些情况下，由于将具有大的差异的色调映射曲线GTM和先前色调映射曲线PGTM应用到实现类似图像的各个图像帧，因此可发生用户可观察到的闪烁。因此，图1的方法可通过朝向根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM，将与亮度差值对应的曲线变化量CV加到先前色调映射曲线PGTM来生成最终色调映射曲线FGTM，以便防止具有大的差异的色调映射曲线GTM和先前色调映射曲线PGTM应用到实现类似图像的各个图像帧。因此，图1的方法可防止(或最小化)用户可观察到的闪烁发生。为便于描述，虽然在图6中示出了色调映射曲线GTM、先前色调映射曲线PGTM和最终色调映射曲线FGTM具有C形曲线类型，但是示例性实施例不限于此。例如，色调映射曲线GTM、先前色调映射曲线PGTM和最终色调映射曲线FGTM可具有各种曲线类型(例如，S形曲线类型等)。
图7是示出根据一些示例性实施例的其中图1的方法生成最终色调映射曲线的另一示例的流程图。图8是用于描述根据一些示例性实施例的其中图1的方法生成最终色调映射曲线的另一示例的图。
参照图7和图8，当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，图1的方法可基于应用到先前图像帧的先前色调映射曲线PGTM和根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM生成最终色调映射曲线FGTM1、FGTM2和FGTM3。例如，图1的方法可从与图像帧对应的数据信号提取亮度信号(S410)、可从与先前图像帧对应的先前数据信号提取先前亮度信号(S420)以及可计算亮度信号和先前亮度信号之间的亮度差值(S430)。随后，图1的方法可检查亮度差值是否小于第一基准亮度差值(S435)。这里，当亮度差值小于第一基准亮度差值时，图1的方法可通过朝向根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM将最小曲线变化量MIN加到先前色调映射曲线PGTM来生成最终色调映射曲线FGTM1(S440)。
然而，当亮度差值不小于第一基准亮度差值时，图1的方法可检查亮度差值是否大于比第一基准亮度差值大的第二基准亮度差值(S445)。这里，当亮度差值大于第二基准亮度差值时，图1的方法可通过朝向根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM将最大曲线变化量MAX加到先前色调映射曲线PGTM来生成最终色调映射曲线FGTM2(S450)。
当亮度差值不大于第二基准亮度差值(即，当亮度差值大于第一基准亮度差值并且小于第二基准亮度差值)时，图1的方法可通过朝向根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM将与亮度差值对应的曲线变化量CV加到先前色调映射曲线PGTM来生成最终色调映射曲线FGTM3(S460)。这里，曲线变化量CV可通过在最大曲线变化量MAX和最小曲线变化量MIN之间执行插值来计算。
例如，如图8所示，图1的方法可基于与图像帧对应的数据信号使用基准函数RM计算色调映射曲线GTM。如果即使当在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时仍通过将根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM确定为最终色调映射曲线FGTM以执行色调映射，那么在某些情况下，由于将具有大的差异的色调映射曲线GTM和先前色调映射曲线PGTM应用到实现类似图像的各个图像帧，因此可发生用户可观察到的闪烁。因此，图1的方法可通过朝向根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM，将最大曲线变化量MAX、最小曲线变化量MIN或者与亮度差值对应的曲线变化量CV加到先前色调映射曲线PGTM来生成最终色调映射曲线FGTM1、FGTM2和FGTM3，以便防止具有大的差异的色调映射曲线GTM和先前色调映射曲线PGTM应用到实现类似图像的各个图像帧。因此，图1的方法可防止(或最小化)用户可观察到的闪烁发生。
为便于描述，虽然在图8中示出了色调映射曲线GTM、先前色调映射曲线PGTM和最终色调映射曲线FGTM1、FGTM2和FGTM3具有C形曲线类型，但是示例性实施例不限于此。例如，色调映射曲线GTM、先前色调映射曲线PGTM和最终色调映射曲线FGTM1、FGTM2和FGTM3可具有各种曲线类型(例如，S形曲线类型等)。
图9是示出根据一些示例性实施例的其中图1的方法生成最终色调映射曲线的又一示例的流程图。图10A和图10B是用于描述根据一些示例性实施例的其中图1的方法生成最终色调映射曲线的又一示例的图。
参照图9至图10B，当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，图1的方法可基于应用到先前图像帧的先前色调映射曲线PGTM和根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM生成最终色调映射曲线FGTM。例如，图1的方法可检查先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型(S510)、可检查根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM的第二曲线类型(S520)以及可检查先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型是否与色调映射曲线GTM的第二曲线类型相同(S530)。当先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型与色调映射曲线GTM的第二曲线类型相同时，图1的方法可通过朝向色调映射曲线GTM将曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM来生成待应用到图像帧的最终色调映射曲线FGTM(S540)。
然而，当先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型不同于色调映射曲线GTM的第二曲线类型时，图1的方法可生成具有线性形状的待应用到图像帧的最终色调映射曲线FGTM(S550)。换言之，当先前色调映射曲线PGTM和根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线GTM之间的差异相对大时(例如，当曲线类型变化时)，图1的方法可不朝向色调映射曲线GTM将曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM以生成最终色调映射曲线FGTM。在此情况下，图1的方法可生成具有线性形状的待应用到图像帧的最终色调映射曲线FGTM作为中间处理。
在一些示例性实施例中，如图10A所示，先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型可以是C形曲线类型，并且色调映射曲线GTM的第二曲线类型可以是S形曲线类型。在此情况下，可基于具有C形曲线类型的先前色调映射曲线PGTM为先前图像帧执行色调映射，可基于具有线性形状的最终色调映射曲线FGTM为当前图像帧执行色调映射，以及可基于具有S形曲线类型的色调映射曲线EXGTM为下一图像帧执行色调映射。
在一些示例性实施例中，如图10B所示，先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型可以是S形曲线类型，并且色调映射曲线GTM的第二曲线类型可以是C形曲线类型。在此情况下，可基于具有S形曲线类型的先前色调映射曲线PGTM为先前图像帧执行色调映射，可基于具有线性形状的最终色调映射曲线FGTM为当前图像帧执行色调映射，以及可基于具有C形曲线类型的色调映射曲线EXGTM为下一图像帧执行色调映射。
图11是示出根据一些示例性实施例的显示装置的框图。图12是示出根据一些示例性实施例的图11的显示装置的显示面板驱动电路的色调映射执行电路的示例的框图。
参照图11和图12，显示装置100可包括显示面板110和显示面板驱动电路120。在一些示例性实施例中，显示装置100可以是有机发光显示(OLED)装置。在一些示例性实施例中，显示装置100可以是液晶显示(LCD)装置。然而，显示装置100不限于这些示例。
显示面板110可包括多个像素111。这里，所述像素111可以以各种形式(例如，矩阵形式等)布置在显示面板110中。显示面板驱动电路120可驱动显示面板110。虽然未示出，但是在一些示例性实施例中，显示面板驱动电路120可包括扫描驱动器、数据驱动器和时序控制器。显示面板110可经由扫描线(未示出)连接到扫描驱动器。显示面板110可经由数据线(未描述)连接到数据驱动器。扫描驱动器可将扫描信号SS经由扫描线提供到显示面板110中包括的像素111。数据驱动器可将色调映射的数据信号DS’经由数据线提供到显示面板110中包括的像素111。时序控制器可生成多个控制信号并将多个控制信号提供到扫描驱动器、数据驱动器等，以便控制扫描驱动器、数据驱动器等。在一些示例性实施例中，时序控制器可针对从外部组件输入的数据信号DS执行给定的处理(例如，劣化补偿(deteriorationcompensation)处理等)。
在一些示例性实施例中，当显示装置100是有机发光显示(OLED)装置时，显示面板驱动电路120还可包括发射控制驱动器。在此情况下，发射控制驱动器可经由发射控制线(未说明)连接到显示面板110。发射控制驱动器可将发射控制信号经由发射控制线提供到显示面板110中包括的像素111。在一些示例性实施例中，当显示装置100是液晶显示(LCD)装置时，显示装置100还可包括将光发射到显示面板110的背光单元(未示出)。
显示面板驱动电路120可通过针对待经由显示面板110显示的各个图像帧执行色调映射以改善图像帧的对比度来提高图像质量。例如，当与待在显示面板110上显示的图像帧对应的数据信号DS是RGB信号时，显示面板驱动电路120可通过以下步骤针对图像帧执行色调映射：将RGB信号变换为YCbCr信号、基于最终色调映射曲线FGTM将YCbCr信号变换为Y’Cb’Cr’信号、将Y’Cb’Cr’信号变换为R’G’B’信号以及基于R’G’B’信号显示图像帧。为此，显示面板驱动电路120可包括执行前述操作的色调映射执行电路(或TMPU)200。
例如，显示面板驱动电路120(例如，色调映射执行电路200)可基于与待在显示面板110上显示的图像帧对应的数据信号DS计算(或获得)色调映射曲线GTM；可通过将与图像帧对应的数据信号DS和与先前图像帧对应的先前数据信号PDS进行比较来确定在图像帧和先前图像帧之间是否发生场景变化；当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，可基于以与图像帧对应的数据信号DS为基础计算的色调映射曲线GTM和应用到先前图像帧的先前色调映射曲线PGTM，生成最终色调映射曲线FGTM；当确定在图像帧和先前图像帧之间发生场景变化时，可将基于与图像帧对应的数据信号DS计算的色调映射曲线GTM确定为最终色调映射曲线FGTM；以及可通过将最终色调映射曲线FGTM应用到图像帧以执行色调映射。因此，显示面板驱动电路120可将色调映射的数据信号DS’提供到在显示面板110中包括的像素111。
在一些示例性实施例中，色调映射执行电路200可包括数据信号分析模块220、色调映射曲线生成模块240、场景变化确定模块260、最终色调映射曲线生成模块280以及色调映射执行模块290。数据信号分析模块220可通过分析与图像帧对应的数据信号DS从数据信号DS提取亮度信号Y、蓝色色差信号Cb和红色色差信号Cr，并且可通过分析与先前图像帧对应的先前数据信号PDS从先前数据信号PDS提取先前亮度信号PY、先前蓝色色差信号PCb和先前红色色差信号PCr。
色调映射曲线生成模块240可从数据信号分析模块220接收从数据信号DS提取的亮度信号Y，并且可基于亮度信号Y计算色调映射曲线GTM。在示例性实施例中，色调映射曲线生成模块240可通过以下步骤生成(或计算)色调映射曲线GTM：基于亮度信号Y计算图像帧的全灰度级亮度平均值、低灰度级亮度平均值和高灰度级亮度平均值，并且基于图像帧的全灰度级亮度平均值、低灰度级亮度平均值和高灰度级亮度平均值计算与色调映射曲线GTM对应的色调映射函数。这里，色调映射曲线生成模块240可计算图像帧的全灰度级亮度平均值以作为显示面板110中包括的像素111的像素亮度的平均值，并且可将显示面板110中包括的像素111分类为其像素亮度大于图像帧的全灰度级亮度平均值的高灰度级亮度像素和其像素亮度小于图像帧的全灰度级亮度平均值的低灰度级亮度像素。此外，色调映射曲线生成模块240可计算图像帧的低灰度级亮度平均值以作为低灰度级亮度像素的像素亮度的平均值，并且可计算图像帧的高灰度级亮度平均值以作为高灰度级亮度像素的像素亮度的平均值。
场景变化确定模块260可通过将与图像帧对应的数据信号DS和与先前图像帧对应的先前数据信号PDS进行比较来生成用于指示在图像帧和先前图像帧之间是否发生场景变化的场景变化结果信号SCS。在一些示例性实施例中，场景变化确定模块260可从数据信号分析模块220接收从数据信号DS提取的亮度信号Y、蓝色色差信号Cb和红色色差信号Cr；可从数据信号分析模块220接收从先前数据信号PDS提取的先前亮度信号PY、先前蓝色色差信号PCb和先前红色色差信号PCr；可计算亮度信号Y和先前亮度信号PY之间的亮度差值、蓝色色差信号Cb和先前蓝色色差信号PCb之间的蓝色色差差值以及红色色差信号Cr和先前红色色差信号PCr之间的红色色差差值；以及可基于亮度差值、蓝色色差差值和红色色差差值确定在图像帧和先前图像帧之间是否发生场景变化。
当亮度差值小于基准亮度差值时、当蓝色色差差值小于基准蓝色色差差值时以及当红色色差差值小于基准红色色差差值时，场景变化确定模块260可生成用于指示在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化的场景变化结果信号SCS。另一方面，当亮度差值大于基准亮度差值、当蓝色色差差值大于基准蓝色色差差值或者当红色色差差值大于基准红色色差差值时，场景变化确定模块260可生成用于指示在图像帧和先前图像帧之间发生场景变化的场景变化结果信号SCS。
最终色调映射曲线生成模块280可接收从场景变化确定模块260输出的场景变化结果信号SCS，并且可检查在图像帧和先前图像帧之间是否发生场景变化。当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，最终色调映射曲线生成模块280可基于以与图像帧对应的数据信号DS为基础计算的色调映射曲线GTM和应用到先前图像帧的先前色调映射曲线PGTM来生成最终色调映射曲线FGTM。在一些示例性实施例中，最终色调映射曲线生成模块280可通过计算从数据信号DS提取的亮度信号Y和从先前数据信号PDS提取的先前亮度信号PY之间的亮度差值并且朝向色调映射曲线GTM将与亮度差值对应的曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM来生成最终色调映射曲线FGTM。在一些示例性实施例中，最终色调映射曲线生成模块280可通过以下步骤生成最终色调映射曲线FGTM：计算从数据信号DS提取的亮度信号Y和从先前数据信号PDS提取的先前亮度信号PY之间的亮度差值；当亮度差值小于第一基准亮度差值时，朝向色调映射曲线GTM将最小曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM；当亮度差值大于比第一基准亮度差值大的第二基准亮度差值时，朝向色调映射曲线GTM将最大曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM；以及当亮度差值大于第一基准亮度差值并且小于第二基准亮度差值时，朝向色调映射曲线GTM将与亮度差值对应的曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM。在一些示例性实施例中，最终色调映射曲线生成模块280可检查先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型和色调映射曲线GTM的第二曲线类型；可检查先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型是否与色调映射曲线GTM的第二曲线类型相同；当先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型与色调映射曲线GTM的第二曲线类型相同时，可通过朝向色调映射曲线GTM将曲线变化量加到先前色调映射曲线PGTM以生成待应用到图像帧的最终色调映射曲线FGTM；以及当先前色调映射曲线PGTM的第一曲线类型不同于色调映射曲线GTM的第二曲线类型时，可生成具有线性形状的最终色调映射曲线FGTM。然而，当确定在图像帧和先前图像帧之间发生场景变化时，最终色调映射曲线生成模块280可将基于与图像帧对应的数据信号DS计算的色调映射曲线GTM确定为最终色调映射曲线FGTM。因为先前已经描述了前述操作，所以将不重复与前述操作相关的重复描述。
色调映射执行模块290可从最终色调映射曲线生成模块280接收最终色调映射曲线FGTM并且可通过将最终色调映射曲线FGTM应用到图像帧来执行色调映射。如上所述，当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，显示装置100可不将基于与图像帧对应的数据信号DS计算的色调映射曲线GTM确定为最终色调映射曲线FGTM。即，当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，显示装置100可将反映色调映射曲线GTM和先前色调映射曲线PGTM之间的图像帧变化的量的最优色调映射曲线确定为最终色调映射曲线FGTM。因此，虽然可为实现类似图像的图像帧计算具有大的差异的色调映射曲线，但是显示装置100可通过反映关于图像帧(例如，当前图像帧)和先前图像帧的信息来逐渐地(或平缓地)改变图像帧之间的亮度。因此，当针对待在显示面板110上显示的图像帧执行色调映射时，显示装置100可防止用户可观察到的闪烁发生。以此方式，显示装置100可通过没有闪烁地改善图像帧的对比度将高质量图像提供给用户。
虽然已经描述了显示装置100包括显示面板110和显示面板驱动电路120，但是在一些示例性实施例中，显示装置100还可包括其他组件(例如，为显示面板110中包括的像素111执行劣化补偿的劣化补偿电路等)。
图13是示出根据一些示例性实施例的电子装置的框图。图14是示出根据一些示例性实施例的其中将图13的电子装置实现为智能电话的示例的图。图15是示出根据一些示例性实施例的其中将图13的电子装置实现为头戴式显示(HMD)装置的示例的图。
参照图13至图15，电子装置500可包括：处理器510、存储器装置520、存储装置530、输入/输出(I/O)装置540、电源550以及显示装置560。显示装置560可以是图11的显示装置100。虽然未示出，但是电子装置500还可包括用于与视频卡、声卡、存储卡、通用串行总线(USB)装置、其他电子装置等通信的多个端口。在一些示例性实施例中，如图14所示，电子装置500可实现为智能电话500_1。在一些示例性实施例中，如图15所示，电子装置500可实现为HMD装置500_2。然而，电子装置500不限于此。例如，电子装置500可实现为电视机、移动电话、视频电话、智能平板、智能手表、平板电脑、汽车导航系统、计算机显示器、笔记本电脑等。
处理器510可执行各种计算功能。处理器510可以是微处理器、中央处理单元(CPU)、应用处理器(AP)等。处理器510可经由地址总线、控制总线、数据总线、主总线等结合至其他组件。此外，处理器510可结合至诸如外设部件互连(PCI)总线的扩展总线。
存储器装置520可存储用于电子装置500的操作的数据。例如，存储器装置520可包括至少一个非易失性存储器装置和/或至少一个易失性存储器装置，所述非易失性存储器装置诸如可擦除可编程只读存储器(EPROM)装置、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)装置、闪存装置、相变随机存取存储器(PRAM)装置、电阻随机存取存储器(RRAM)装置、纳米浮栅存储器(NFGM)装置、聚合物随机存取存储器(PoRAM)装置、磁随机存取存储器(MRAM)装置、铁电随机存取存储器(FRAM)装置等，所述易失性存储器装置诸如动态随机存取存储器(DRAM)装置、静态随机存取存储器(SRAM)装置、移动DRAM装置等。
存储装置530可包括固态驱动(SSD)装置、硬盘驱动(HDD)装置、CD-ROM装置等。I/O装置540可包括诸如键盘、键区、鼠标装置、触摸板、触摸屏等的输入装置和诸如打印机、扬声器等的输出装置。在一些示例性实施例中，显示装置560可被包括在I/O装置540中。电源550可提供用于电子装置500的操作的电能。
显示装置560可经由总线或其他通信链路结合至其他组件。在一些示例性实施例中，显示装置560可以是OLED装置。在一些示例性实施例中，显示装置560可以是LCD装置。然而，显示装置560不限于此。
如上所述，显示装置560可通过采用图像自适应时域滤波处理技术有效地、没有闪烁地改善图像帧的对比度以将高质量图像提供给用户。为此，显示装置560可包括显示面板(例如，显示面板110)和显示面板驱动电路(例如，显示面板驱动电路120)。显示面板可包括多个像素。显示面板驱动电路可驱动显示面板。
根据各种示例性实施例，显示面板驱动电路可根据与待在显示面板上显示的图像帧对应的数据信号计算(或获得)色调映射曲线；可通过将与图像帧对应的数据信号和与先前图像帧对应的先前数据信号进行比较以确定在图像帧和先前图像帧之间是否发生场景变化；当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，可基于根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线和应用到先前图像帧的先前色调映射曲线来生成最终色调映射曲线；当确定在图像帧和先前图像帧之间发生场景变化时，可将根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线确定为最终色调映射曲线；以及可通过将最终色调映射曲线应用到图像帧执行色调映射。
在各种示例性实施例中，当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，显示装置560可不将根据与图像帧对应的数据信号计算的色调映射曲线确定为最终色调映射曲线。即，当确定在图像帧和先前图像帧之间未发生场景变化时，显示装置560可将反映色调映射曲线和先前色调映射曲线之间的图像帧变化的最优色调映射曲线确定为最终色调映射曲线。因此，虽然可为实现类似图像的图像帧计算具有大的差异的色调映射曲线，但是显示装置560可通过反映关于图像帧(例如，当前图像帧)和先前图像帧的信息以逐渐地(或平缓地)改变图像帧之间的亮度。因此，当针对待在显示面板上显示的图像帧执行色调映射时，显示装置560可防止用户可观察到的闪烁发生。因为以上描述了显示装置560，所以将不重复与其相关的重复描述。
根据各种示例性实施例，发明构思可应用于显示装置和包括显示装置的电子装置。例如，各种示例性实施例可应用于移动电话、智能电话、视频电话、智能平板、智能手表、平板电脑、汽车导航系统、电视机、计算机显示器、笔记本电脑、数码相机、HMD装置等。
虽然文中已经描述了某些示例性实施例和实施方式，但是从该描述中将明显获知其他实施例和修改。因此，发明构思不限于这些实施例，而是限于所附权利要求和对本领域普通技术人员而言显然的各种明显修改和等同布置的更宽的范围。

Claims (20)

1.一种执行图像自适应色调映射的方法，所述方法包括：
基于与待在显示面板上显示的图像帧对应的数据信号，确定色调映射曲线；
通过将所述数据信号和与先前图像帧对应的先前数据信号进行比较，确定在所述图像帧和所述先前图像帧之间是否发生场景变化；
响应于确定未发生所述场景变化，基于所述色调映射曲线和应用到所述先前图像帧的先前色调映射曲线，生成最终色调映射曲线，其中，所述色调映射曲线不同于所述先前色调映射曲线，并且所述响应于确定未发生所述场景变化生成最终色调映射曲线包括：将反映所述色调映射曲线和所述先前色调映射曲线之间的图像帧变化的量的最优色调映射曲线确定为所述最终色调映射曲线；
响应于确定发生所述场景变化，确定所述色调映射曲线为所述最终色调映射曲线；以及
通过将所述最终色调映射曲线应用到所述图像帧，执行色调映射。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据信号和所述先前数据信号是RGB信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述色调映射曲线包括：
从所述数据信号提取亮度信号；
基于所述亮度信号为所述图像帧确定全灰度级亮度平均值、低灰度级亮度平均值和高灰度级亮度平均值；以及
基于所述全灰度级亮度平均值、所述低灰度级亮度平均值和所述高灰度级亮度平均值，确定与所述色调映射曲线对应的色调映射函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
将所述全灰度级亮度平均值确定为所述显示面板中包括的像素的平均像素亮度；
将所述像素中的一些像素分类为具有大于所述全灰度级亮度平均值的像素亮度的高灰度级亮度像素；以及
将所述像素中的一些像素分类为具有小于所述全灰度级亮度平均值的像素亮度的低灰度级亮度像素。
5.根据权利要求4所述的方法，其中：
将所述低灰度级亮度平均值确定为所述低灰度级亮度像素的平均像素亮度；以及
将所述高灰度级亮度平均值确定为所述高灰度级亮度像素的平均像素亮度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定是否发生所述场景变化包括：
从所述数据信号提取亮度信号、蓝色色差信号和红色色差信号；
从所述先前数据信号提取先前亮度信号、先前蓝色色差信号和先前红色色差信号；
确定所述亮度信号和所述先前亮度信号之间的亮度差值、所述蓝色色差信号和所述先前蓝色色差信号之间的蓝色色差差值以及所述红色色差信号和所述先前红色色差信号之间的红色色差差值；以及
基于所述亮度差值、所述蓝色色差差值和所述红色色差差值确定是否发生所述场景变化。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，响应于以下条件确定未发生所述场景变化：
所述亮度差值小于基准亮度差值；
所述蓝色色差差值小于基准蓝色色差差值；以及
所述红色色差差值小于基准红色色差差值。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，响应于以下条件确定发生所述场景变化：
所述亮度差值大于基准亮度差值；
所述蓝色色差差值大于基准蓝色色差差值；或者
所述红色色差差值大于基准红色色差差值。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述最终色调映射曲线包括：
从所述数据信号提取亮度信号；
从所述先前数据信号提取先前亮度信号；
确定所述亮度信号和所述先前亮度信号之间的亮度差值；以及
将与所述亮度差值对应的曲线变化量加到所述先前色调映射曲线。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述最终色调映射曲线包括：
从所述数据信号提取亮度信号；
从所述先前数据信号提取先前亮度信号；
确定所述亮度信号和所述先前亮度信号之间的亮度差值；
响应于所述亮度差值小于第一基准亮度差值，将最小曲线变化量加到所述先前色调映射曲线；
响应于所述亮度差值大于比所述第一基准亮度差值大的第二基准亮度差值，将最大曲线变化量加到所述先前色调映射曲线；以及
响应于所述亮度差值大于所述第一基准亮度差值并且小于所述第二基准亮度差值，将与所述亮度差值对应的曲线变化量加到所述先前色调映射曲线。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述曲线变化量通过在所述最小曲线变化量和所述最大曲线变化量之间执行插值来确定。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述最终色调映射曲线包括：
确定所述先前色调映射曲线的第一曲线类型；
确定所述色调映射曲线的第二曲线类型；
确定所述第一曲线类型是否与所述第二曲线类型相同；以及
响应于所述第一曲线类型不同于所述第二曲线类型，生成具有线性形状的所述最终色调映射曲线。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述第一曲线类型确定为S形曲线类型并且将所述第二曲线类型确定为C形曲线类型。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述第一曲线类型确定为C形曲线类型并且将所述第二曲线类型确定为S形曲线类型。
15.一种显示装置，包括：
显示面板，所述显示面板包括像素；和
显示面板驱动电路，所述显示面板驱动电路配置为驱动所述显示面板，
其中，所述显示面板驱动电路配置为：
基于与待在所述显示面板上显示的图像帧对应的数据信号，确定色调映射曲线；
基于将所述数据信号和与先前图像帧对应的先前数据信号进行比较，确定在所述图像帧和所述先前图像帧之间是否发生场景变化；
响应于确定未发生所述场景变化，基于所述色调映射曲线和应用到所述先前图像帧的先前色调映射曲线，生成最终色调映射曲线，其中，所述色调映射曲线不同于所述先前色调映射曲线，并且所述响应于确定未发生所述场景变化生成最终色调映射曲线包括：将反映所述色调映射曲线和所述先前色调映射曲线之间的图像帧变化的量的最优色调映射曲线确定为所述最终色调映射曲线；
响应于确定发生所述场景变化，确定所述色调映射曲线为所述最终色调映射曲线；以及
通过将所述最终色调映射曲线应用到所述图像帧执行色调映射。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其中，所述显示面板驱动电路配置为至少通过以下步骤确定所述色调映射曲线：
从所述数据信号提取亮度信号；
基于所述亮度信号为所述图像帧确定全灰度级亮度平均值、低灰度级亮度平均值和高灰度级亮度平均值；以及
基于所述全灰度级亮度平均值、所述低灰度级亮度平均值和所述高灰度级亮度平均值，确定与所述色调映射曲线对应的色调映射函数。
17.根据权利要求15所述的显示装置，其中，所述显示面板驱动电路配置为至少通过以下步骤确定是否发生场景变化：
从所述数据信号提取亮度信号、蓝色色差信号和红色色差信号；
从所述先前数据信号提取先前亮度信号、先前蓝色色差信号和先前红色色差信号；
确定所述亮度信号和所述先前亮度信号之间的亮度差值、所述蓝色色差信号和所述先前蓝色色差信号之间的蓝色色差差值以及所述红色色差信号和所述先前红色色差信号之间的红色色差差值；以及
基于所述亮度差值、所述蓝色色差差值和所述红色色差差值，确定是否发生所述场景变化。
18.根据权利要求15所述的显示装置，其中，所述显示面板驱动电路配置为至少通过以下步骤生成所述最终色调映射曲线：
从所述数据信号提取亮度信号；
从所述先前数据信号提取先前亮度信号；
确定所述亮度信号和所述先前亮度信号之间的亮度差值；以及
将与所述亮度差值对应的曲线变化量加到所述先前色调映射曲线。
19.根据权利要求15所述的显示装置，其中，所述显示面板驱动电路配置为至少通过以下步骤生成所述最终色调映射曲线：
从所述数据信号提取亮度信号；
从所述先前数据信号提取先前亮度信号；
确定所述亮度信号和所述先前亮度信号之间的亮度差值；
响应于所述亮度差值小于第一基准亮度差值，将最小曲线变化量加到所述先前色调映射曲线；
响应于所述亮度差值大于比所述第一基准亮度差值大的第二基准亮度差值，将最大曲线变化量加到所述先前色调映射曲线；以及
响应于所述亮度差值大于所述第一基准亮度差值并且小于所述第二基准亮度差值，将与所述亮度差值对应的曲线变化量加到所述先前色调映射曲线。
20.根据权利要求15所述的显示装置，其中，所述显示面板驱动电路配置为：
确定所述先前色调映射曲线的第一曲线类型；
确定所述色调映射曲线的第二曲线类型；
确定所述第一曲线类型是否与所述第二曲线类型相同；以及
响应于所述第一曲线类型不同于所述第二曲线类型，生成具有线性形状的所述最终色调映射曲线。
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