CN111402796B - 图像处理方法以及图像处理系统 - Google Patents

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Abstract

一种图像处理系统，包含：灰度分析电路，用以分析输入图像的灰度分布来计算该输入图像中具有不同灰度的像素的多个数量；以及处理器，耦接该灰度分析电路，用以根据这些数量以及这些灰度设定该像素的多个第一像素增益，并以这些第一像素增益处理该输入图像以产生输出图像。

Description

图像处理方法以及图像处理系统
【技术领域】
本发明有关于一种图像处理方法以及图像处理系统，特别有关于可降低显示功耗的图像处理方法以及图像处理系统。
【背景技术】
由于材料特性，OLED(有机发光二极管、Organic Light-Emitting Diode)对于某些颜色可能具有较低的发光效率。也就是说，当OLED显示器显示具有较多特定颜色成份的图像时，其功耗会较高。
举例来说，若OLED显示器对蓝色的发光效率较低，当OLED显示器显示具有较多蓝色成份的图像时，其功耗会较高。
因此，需要一种图像处理方法，在不降低使用者体验的前提下来减少OLED显示器的功耗。
【发明内容】
因此，本发明一目的为提供一种图像处理方法，可降低OLED显示器的功耗。
本发明另一目的为提供一种图像处理系统，可降低OLED显示器的功耗。
本发明一实施例提供了一种图像处理系统，包含灰度分析电路和颜色模型产生电路中的至少之一；以及处理器，其中,
所述灰度分析电路用以分析输入图像的灰度分布来计算所述输入图像中具有不同灰度的像素的多个数量；
所述颜色模型产生电路用以产生所述输入图像的颜色模型；以及
所述处理器，耦接所述灰度分析电路和/或所述颜色模型产生电路，在所述图像处理系统仅包括有所述灰度分析电路的情况下，用以根据这些数量以及这些灰度设定所述像素的多个第一像素增益，并以这些第一像素增益处理所述输入图像以产生输出图像；在所述图像处理系统仅包括有所述颜色模型产生电路的情况下，用以根据所述颜色模型取得所述输入图像的多个色调参数，并根据具有不同色调参数的像素的多个数量以及这些色调参数设定这些像素的多个第二像素增益，且以这些第二像素增益处理所述输入图像以产生所述输出图像；以及在所述图像处理系统包括有所述灰度分析电路和所述颜色模型产生电路的情况下，用以设定所述像素的所述多个第一像素增益和所述多个第二像素增益，并以这些第一像素增益和第二像素增益处理所述输入图像以产生输出图像，其中这些第一像素增益的至少一部分与这些数量成反比，这些第一像素增益的至少一部分与这些灰度成反比，及这些第二像素增益的至少一部分与这些数量成反比。
根据前述实施例，由于需要更多显示功率的图像部分的像素增益被调整为较小，因此可以大大降低OLED显示器的功耗。但请留意，本发明所提供的内容不限于解决这样的问题。
【附图说明】
图1为根据本发明一实施例的一图像处理系统的方框图。
图2为图示了灰度图的一例的示意图。
图3为图示了一像素增益表的示意图，此像素增益表包含与灰度和数量有关的第一像素增益。
图4为图示了颜色模型的一例的示意图。
图5为图示了一像素增益表的示意图，此像素增益表包含与色调(hue)参数和数量有关的第二像素增益。
图6为图示了一像素增益表的示意图，此像素增益表包含与亮度参数和数量有关的第三像素增益。
图7图示了一显示器控制电路的方框图，包含本发明所提供的图像处理系统。
【符号说明】
100 图像处理系统
101 处理器
103 灰度分析电路
103_1 判断电路
105 颜色模型产生电路
107 存储装置
701 显示器控制系统
703 图像源
【具体实施方式】
以下将以多个实施例来说明本发明的概念。以下描述中的组件可以硬件实施(例如装置或电路)，也可以软件实施(例如在处理器中安装一程序)。此外，各组件可整合为较少的组件或是再分割为更多组件。此外，下列描述中的”第一”、”第二”、”第三”其目的为区分不同的组件或步骤，并非用以表示其顺序。举例来说，第一装置和第二装置仅表示这些装置具有相同结构但为不同的装置。
图1为根据本发明一实施例的一图像处理系统的方框图。如图1所示，图像处理系统100包含一处理器101，一灰度分析电路103，一颜色模型产生电路105和一存储装置107。灰度分析电路103或颜色模型产生电路105可被整合至处理器101。此外，图像处理系统100可以仅包括灰度分析电路103和颜色模型产生电路105其中之一。
灰度分析电路103用以提供输入图像Im_in的灰度分布GLD。在一实施例中，灰度分布GLD是灰度图。请参考图2，其图示了灰度图的例子。在图2中，灰度图200图示了具有不同灰度的像素的数量。例如，具有灰度50的像素的数量是590，具有灰度80的像素的数量是760。换句话说，灰度分析电路103计算输入图像Im_in中具有不同灰度的像素的数量。
然后，处理器101根据数量和灰度为输入图像Im_in中的像素设定第一像素增益。在一实施例中，处理器101从存储装置107读取像素增益表Tb_1，然后基于像素增益表Tb_1的数量和灰度为输入图像Im_in中的像素设定第一像素增益。存储装置107不限于独立于处理器101并且位于图像处理系统100中。例如，存储装置107可以整合至处理器101或者是在线硬盘(on line hard drive)。然后，处理器101利用第一像素增益处理输入图像Im_in，以产生输出图像Im_out。
在一实施例中，处理器101仅使用第一像素增益来调整输入图像Im_in的像素值以产生输出图像Im_out。在另一实施例中，处理器101使用第一像素增益和其他像素值以调整输入图像Im_in的像素值，这将于底下描述。
图3为图示了一像素增益表Tb_1的示意图，此像素增益表Tb_1包含与灰度和数量有关的第一像素增益。如图3所示，像素增益表Tb_1的横轴表示数量，像素增益表Tb_1的纵轴表示灰度。此外，像素增益表Tb_1中的值0.8-1表示第一像素增益。例如，如果具有灰度160的像素的数量是3854，则具有灰度160的像素的像素增益是0.85。又例如，如果具有灰度128的像素的数量是4096，则具有灰度128的像素的像素增益是0.8。
在图3的实施例中，第一像素增益的至少一部分与数量成反比。也就是说，数量越大，第一像素增益越小。例如，如果具有灰度64的像素的数量是4096，则第一像素增益是0.8，且如果具有灰度64的像素的数量是3854，则第一像素增益是0.95。此外，在图3的实施例中，第一像素增益的至少一部分与灰度成反比。也就是说，灰度越大，第一增益像素越小。例如，如果具有数量3854的像素的灰度是128，则第一像素增益是0.9，且如果具有数量3854的像素的灰度是224，则第一像素增益是0.8。
上述用于决定第一像素值的两种方法具有以下优点。每个像素可以具有包括R像素，G像素和B像素的子像素，并且可以基于R像素，G像素和B像素的像素值来计算其灰度。因此，如果灰度较大，则意味着R像素，G像素或B像素的像素值可能更大。如上所述，OLED显示器对于至少一种颜色具可能具有低照明效率。因此，如果灰度较大，则意味着OLED显示器需要更多的功率来显示输入图像Im_in。因此，第一像素增益的至少一部分与灰度成反比。
在一实施例中，处理器103仅针对具有类似亮度值的图像(例如白色图像，黑色图像或灰色图像)产生灰度分布GLD。因此，在一实施例中，处理器103具有一判断电路103_1，其判断输入图像Img_in的最大像素值和最小像素值之间的差异。如果差异低于临界值，这意味着输入图像Im_in具有类似的亮度值，因此处理器103会产生灰度分布GLD。相反的，如果差异高于临界值，则意味着输入图像Im_in不具有类似的亮度值，则处理器103不产生灰度分布GLD。还请了解，用于判断图像是否具有类似亮度值的方法不限于上述的例子。
此外，如果具有特定灰度的像素的数量较大，则意味着具有特定灰度的像素占输入图像Im_in的大部分，因此如果特定灰度较大(即具有较大的灰度值)，可能会大幅度增加显示功率。相反的，如果具有特定灰度的像素的数量较小，则意味着具有特定灰度的像素仅占据输入图像Im_in的一小部分，因此即使特定灰度较大，也不会对显示功率产生太大影响。因此，第一像素增益的至少一部分与数量成反比。此外，如果灰度不包含在像素增益表Tb_1中，则可以基于像素增益表Tb_1中的类似灰度的像素增益来计算此类灰度的像素增益。例如，可以基于像素增益表Tb_1中的灰度96和128的像素增益经由内插(interpolation)来计算灰度100的像素增益。
还请留意，第一像素值增益不限于通过这些方法取得，并且不限于图3中所示的范例。
请再次参考图1。颜色模型产生电路105用以产生颜色模型CM，其包括色调(hue)参数和亮度参数。处理器101根据色调参数和数量为输入图像Im_in的像素设定第二像素增益。此外，处理器101根据亮度参数和数量为输入图像Im_in的像素设定第三像素增益。
在一实施例中，处理器101从存储装置107读取像素增益表Tb_2，并因此为具有不同色调参数的像素设定第二像素增益。此外，在一实施例中，处理器101从存储装置107读取像素增益表Tb_3，并据此为具有不同亮度参数的像素设定第三像素增益。
图4为图示了颜色模型CM的一例的示意图。在图4的实施例中，颜色模型400是HSV颜色模型，其包括色调，饱和度和值(value，即亮度)。因此，处理器101可以从颜色模型CM获取色调参数和亮度参数。请注意，颜色模型CM不限于HSV颜色模型。例如，颜色模型CM可以是HSL颜色模型。
图5为图示了一像素增益表Tb_2的示意图，此像素增益表Tb_2包含与色调参数和数量有关的第二像素增益。如图5所示，像素增益表Tb_2的横轴表示数量，像素增益表Tb_2的纵轴表示颜色。此外，像素增益表Tb_2中的值0.8-1表示第二像素增益。例如，如果具有颜色C5的像素的数量是3854，则具有颜色C5的像素的像素增益是0.85。再例如，如果具有颜色C5的像素的数量是4096，则具有颜色C4的像素的像素增益是0.8。图中的颜色根据颜色模型的种类，可以以各种方式呈现图4中所示的颜色。如果颜色模型CM是HSV颜色模型，则颜色可以以角度的方式呈现，例如，颜色C1＝0度而颜色C4＝180度。
在像素增益表Tb_2中，第二像素增益的至少一部分与数量成反比。例如，如果具有颜色C2的像素的数量是4096，则第二像素增益是0.8，并且如果具有颜色C2的像素的数量是3854，则第一像素增益是0.95。
还请留意，第二像素增益不限于图5中所示的范例。在一实施例中，像素值取决于颜色的发光效率。例如，如果OLED显示器对于颜色C5具有较低的发光效率，则颜色C5的像素增益值被设定为最小。另外，如果颜色与颜色C5相似，例如颜色C4和C6，则其像素增益被设定得较小。相反的，如果颜色远离颜色C5(即差异较大)，例如颜色C1和C8，则其像素增益被设定得较大。
图6为图示了一像素增益表Tb_3的示意图，此像素增益表Tb_3包含与亮度参数和数量有关的第三像素增益。如图6所示，像素增益表Tb_3的横轴表示数量，像素增益表Tb_3的纵轴表示亮度值。此外，像素增益表Tb_3中的值0.8-1表示第三像素增益。例如，如果具有亮度值BR5的像素的量是3854，则具有颜色C5的像素的像素增益是0.85。再例如，如果具有亮度值BR5的像素的量是4096，则具有亮度值BR5的像素的像素增益是0.8。还请了解，如果颜色模型CM不是HSV颜色模型，则亮度可以用具有类似涵义的另一个名称替换。例如，如果颜色模型CM是HSL颜色模型，则亮度(brightness)被“辉度(luminance)”代替。
在像素增益表Tb_3中，第三像素增益的至少一部分与数量成反比。例如，如果具有亮度值BR2的像素的数量是4096，则第三像素增益是0.8，并且如果具有亮度值BR2的像素的数量是3854，则第一像素增益是0.95。而且，第三像素增益的至少一部分可与亮度值成反比。例如，如果具有数量3854的像素的亮度值是BR4，则第三像素增益是0.9，并且如果具有数量3854的像素的亮度值是BR7，则第三像素增益是0.8。
除了前述用于像素增益的设定规则之外，可相对应不同需求来决定像素增益。例如，像素增益可被设定来降低OLED显示器的功耗，但不影响使用者体验。此外，图像处理系统100可以仅应用第一像素增益，仅应用第二像素增益或仅应用第三像素增益来产生输出图像Im_out。或者，图像处理系统100可以使用第一像素增益，第二像素增益和第三像素增益中的至少一个以生成输出图像Im_out。例如，图像处理系统100可以使用第一像素增益和第二像素增益以生成输出图像Im_out。
图7图示了一显示器控制电路的方框图，包含本发明所提供的图像处理系统。请注意，图1所示的图像处理系统100不限于与显示器控制系统701结合，图像处理系统100可以应用于任何电子装置。
如上所述，处理器101可以使用第一像素增益和其他像素值来调整输入图像Im_in的像素值。在一实施例中，处理器101将第一像素增益与第二像素增益或第三像素增益相乘以得到另一个像素增益，并处理输入图像Im_in以产生输出图像Im_out。
如图7所示，显示器控制系统701包含图像处理系统100，并使用前述图像处理方法来处理输入图像Img_in以产生输出图像Img_out。输入图像Img_in来自图像源703，其可以是例如电视卡或存储装置。在处理输入图像Img_in之后，显示器控制系统701控制显示器705以显示输出图像Img_out。
在一实施例中，显示器705是OLED显示器，且相较于显示输入图像Img_in可花费较少的功率来显示输出图像Img_out。此外，在一实施例中，显示器控制系统701是时间控制电路，其控制显示器中的装置的工作时间。因此，如果显示输出图像Im_out，则上述图像处理方法可以被视为图像显示方法。
根据前述实施例，由于需要更多显示功率的图像部分的像素增益被调整为较小，因此可以大大降低OLED显示器的功耗。但请留意，本发明所提供的内容不限于解决这样的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求书所做的等效变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种图像处理系统，包含灰度分析电路和颜色模型产生电路中的至少之一；以及处理器，其中,
所述灰度分析电路用以分析输入图像的灰度分布来计算所述输入图像中具有不同灰度的像素的多个数量；
所述颜色模型产生电路用以产生所述输入图像的颜色模型；以及
所述处理器，耦接所述灰度分析电路和/或所述颜色模型产生电路，在所述图像处理系统仅包括有所述灰度分析电路的情况下，用以根据这些数量以及这些灰度设定所述像素的多个第一像素增益，并以这些第一像素增益处理所述输入图像以产生输出图像；在所述图像处理系统仅包括有所述颜色模型产生电路的情况下，用以根据所述颜色模型取得所述输入图像的多个色调参数，并根据具有不同色调参数的像素的多个数量以及这些色调参数设定这些像素的多个第二像素增益，且以这些第二像素增益处理所述输入图像以产生所述输出图像；以及在所述图像处理系统包括有所述灰度分析电路和所述颜色模型产生电路的情况下，用以设定所述像素的所述多个第一像素增益和所述多个第二像素增益，并以这些第一像素增益和第二像素增益处理所述输入图像以产生输出图像，
其中这些第一像素增益的至少一部分与这些数量成反比，这些第一像素增益的至少一部分与这些灰度成反比，及这些第二像素增益的至少一部分与这些数量成反比。
2.根据权利要求1所述的图像处理系统，其中所述灰度分析电路还包含判断电路，用以其判断所述输入图像的最大像素值和最小像素值之间的差异，如果所述差异低于临界值，这意味着所述输入图像具有类似的亮度值，因此所述处理器会产生所述灰度分布；相反的，如果所述差异高于所述临界值，则表示所述输入图像不具有所述类似的亮度值，则所述处理器不产生所述灰度分布。
3.根据权利要求1所述的图像处理系统，其中所述处理器根据所述颜色模型取得所述输入图像的多个亮度参数，并根据具有不同亮度参数的像素的多个数量以及这些亮度参数设定这些像素的第三像素增益，且以这些第三像素增益处理所述输入图像以产生所述输出图像。
4.根据权利要求3所述的图像处理系统，其中所述处理器以这些第二像素增益或这些第三像素增益和这些第一像素增益相乘来产生多个第四像素增益，并以这些第四素增益处理所述输入图像以产生所述输出图像。
5.根据权利要求3所述的图像处理系统，其中这些第三像素增益的至少一部分与这些亮度值成反比。
6.根据权利要求3所述的图像处理系统，其中所述处理器使用第一像素增益，第二像素增益和第三像素增益中的至少一个处理所述输入图像以产生所述输出图像。
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