CN111527748A - 图像处理装置、图像处理方法和多屏幕显示器 - Google Patents

图像处理装置、图像处理方法和多屏幕显示器 Download PDF

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Abstract

一种图像处理装置，用于使多屏幕系统的多个显示装置显示多屏幕系统的图像所消耗的总功率量最小化，并且用于优化多屏幕系统的图像的色相和亮度。

Description

图像处理装置、图像处理方法和多屏幕显示器
技术领域
本公开涉及一种图像处理装置、图像处理方法和多屏幕显示器，并且更具体地，涉及一种能够将图像数据发送到多个显示装置的图像处理装置、图像处理方法和多屏幕显示器。
背景技术
通常，显示装置是用于向用户可视地显示图像信息的装置。显示装置广泛用于住宅和商业的各个领域。
例如，显示装置的示例包括：连接到个人计算机(PC)、服务器计算机等的监视器；便携式计算机；导航终端；电视；互联网协议电视(IPTV)；便携式终端(例如，智能电话、平板电脑、个人数字助理(PDA)或蜂窝电话)；用于在产业领域再现广告或电影图像的任何其他种类的各种显示器；以及相关的音频/视频系统。
显示装置可以使用各种显示面板来显示图像。例如，显示面板可以包括发光二极管(LED)面板、有机发光二极管(OLED)面板、液晶显示(LCD)面板等。
存在用于实现大屏幕的多屏幕装置，其中多个显示装置彼此连接以输出图像。例如，诸如大型显示器(LFD)和LED标牌之类的产品被广泛安装在商店、礼堂、会议室、办公室、公共场所等中。
多屏幕装置包括各种非发射和发射面板，以便形成数百英寸或更大的大屏幕，并且以各种尺寸和形状配置。多屏幕装置可以用于各种目的，例如产品广告、信息共享，舞台表演/游戏、娱乐等。
近来，多屏幕装置不仅被安装在室外，还被安装在室内。然而，由于大量的显示，导致多屏幕装置消耗大量的功率。此外，随着从多个显示器输出的光量增加，用户的眼睛可能会眩昏。
发明内容
技术问题
因此，本公开的一方面在于提供一种图像处理装置、图像处理方法和多屏幕显示器，用于将图像数据发送到能够一体地显示图像的多个显示装置。
本公开的另一方面在于提供一种用于减少多屏幕装置的功耗的图像处理装置、图像处理方法和多屏幕显示器。
本公开的又一方面在于提供一种用于提高多屏幕装置的对比度的图像处理装置、图像处理方法和多屏幕显示器。
本公开的附加方面将部分地在下面的描述中阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者可以通过本公开的实践而获悉。
问题的解决方案
根据本公开的一方面，提供了一种图像处理装置，包括：通信器，被配置为与共同显示多屏幕系统的图像的多个显示装置通信；以及处理器，被配置为处理要在多个显示装置上作为多屏幕系统的图像显示的图像数据，其中控制器被配置为通过以下方式处理图像数据：应用色调映射曲线，补偿图像数据的色相，增大图像数据的最大亮度，以及控制通信器将经处理的图像数据发送到多个显示装置以显示多屏幕系统的图像，其中色调映射曲线是基于多个显示装置显示多屏幕系统的图像的各个部分所分别消耗的功率量中的最大功率量而生成的。
控制器可以生成色调映射曲线，使得多个显示装置显示多屏幕系统的图像所消耗的总功率量最小化。
控制器可以生成色调映射曲线，使得多个显示装置显示多屏幕系统的图像所消耗的总功率量与所消耗的最大功率量之和最小化。
控制器可以生成色调映射曲线，使得被施加了第一权重的多个显示装置所消耗的总功率量与被施加了不同于第一权重的第二权重的最大功率量之和变为最小值，第一权重和第二权重是基于图像数据的饱和度和亮度中的至少一个而确定的。
控制器可以生成色调映射曲线，使得色调映射曲线与恒等曲线之间的量化相似度、色调映射曲线与对比度增强曲线之间的量化相似度、多个显示装置所消耗的总功率量、与多个显示装置所消耗的功率量之和最小化。
控制器可以通过增大图像数据的饱和度来补偿图像数据的色相。
控制器可以基于最大功率量增大图像数据的最大亮度。
控制器可以基于最大功率量确定多个显示装置的驱动电流的电流增益。
根据本公开的另一方面，提供了一种图像处理方法，用于处理要由共同显示多屏幕系统的图像的多个显示装置显示的图像数据，该方法包括：基于多个显示装置显示多屏幕系统的图像的各个部分所分别消耗的功率量中的最大功率量，生成色调映射曲线；将色调映射曲线应用于图像数据；补偿图像数据的色相；增大图像数据的最大亮度；以及将经处理的图像数据发送到多个显示装置以显示多屏幕系统的图像。
生成色调映射曲线可以包括：生成色调映射曲线，使得显示装置显示多屏幕系统的图像所消耗的总功率量和最大功率量之和最小化。
生成色调映射曲线可以包括：生成色调映射曲线，使得被施加了第一权重的显示装置所消耗的总功率量和被施加了不同于第一权重的第二权重的最大功率量之和最小化，第一权重和第二权重可以基于图像数据的饱和度和亮度中的至少一个来确定。
生成色调映射曲线可以包括：生成色调映射曲线，使得色调映射曲线与恒等曲线之间的量化相似度、色调映射曲线与对比度增强曲线之间的量化相似度、多个显示装置所消耗的总功率量、以及多个显示装置所消耗的功率量之和最小化。
补偿图像数据的色相可以包括：增大图像数据的饱和度。
补偿图像数据的色相可以包括：基于图像数据的饱和度、色相和亮度中的至少一个来增大图像数据的饱和度；以及保持图像数据的亮度。
增大图像数据的最大亮度可以包括：基于最大功率量增大图像数据的最大亮度。
增大图像数据的最大亮度可以包括：基于最大功率量确定多个显示装置的驱动电流的电流增益。
根据本公开的又一方面，提供了一种多屏幕显示器，包括：多个显示装置；以及图像处理装置，被配置为处理图像数据，并且将经处理的图像数据发送到多个显示装置以共同显示多屏幕显示器的图像，其中，图像处理装置被配置为应用色调映射曲线，该色调映射曲线被生成为使得多个显示装置显示多屏幕显示器的图像的各个部分所分别消耗的总功率量最小化，图像处理装置还被配置为补偿图像数据的色相，其中多个显示装置中的每一个增大图像数据的最大亮度。
图像处理装置可以生成色调映射曲线，使得多个显示装置显示多屏幕系统的图像所消耗的总功率量与最大功率量之和最小化，其中该最大功率量是多个显示装置显示多屏幕显示器的图像的各个部分所分别消耗的功率量中的最大功率量。
图像处理装置可以通过增大图像数据的饱和度来补偿图像数据的色相。
多个显示装置中的每一个可以基于多个显示装置所消耗的最大功率量来增大图像数据的最大亮度。
本发明的有益效果
根据本公开的一方面，可以提供一种图像处理装置、图像处理方法和多屏幕显示器，用于将图像数据发送到能够彼此协作地显示图像的多个显示装置。
根据本公开的另一方面，可以提供一种用于减少多屏幕装置的功耗的图像处理装置、图像处理方法和多屏幕显示器。
根据本公开的又一方面，可以提供一种用于提高多屏幕装置的对比度的图像处理装置、图像处理方法和多屏幕显示器。
附图说明
图1示出根据实施例的多屏幕显示器。
图2示出根据实施例的图像处理装置的构造。
图3示出根据实施例的显示装置的构造。
图4示出根据实施例的多屏幕显示器的主要组件。
图5示出根据实施例的显示装置的功率模型。
图6示出根据实施例的多屏幕显示器选择消耗最大功率的显示装置的示例。
图7、图8、图9、图10和图11示出根据实施例的多屏幕显示器生成色调映射曲线的示例。
图12示出根据实施例的多屏幕显示器控制显示面板的最大亮度的示例。
图13示出根据实施例的多屏幕显示器控制显示面板的最大亮度的示例。
图14是示出根据实施例的多屏幕显示器的图像处理方法的流程图。
具体实施方式
提供以下详细描述以帮助读者获得对本文描述的方法、装置和/或系统的全面理解。因此，对于本领域普通技术人员而言，本文描述的方法、装置和/或系统的各种改变、修改和等同形式将是显而易见的。
本文描述的处理操作的进展是示例性的。然而，除了必须以特定顺序发生的操作之外，操作的顺序不限于本文所阐述的顺序，并且可以如本领域中已知的那样改变。另外，为了增加清楚性和简洁性，可以省略对公知功能和构造的相应描述。
另外，现在将在下文中参考附图更全面地描述实施例。然而，实施例可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为受限于本文阐述的实施例。提供这些实施例以使得本公开将是全面和完整的，并将这些实施例充分传达给本领域普通技术人员。贯穿附图，类似的标记表示类似的元件。
应当理解，虽然可以在本文使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用来将元件彼此区分。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关列出项目中的一个或多个项目的任意和所有组合。
将理解的是，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，该元件可以直接连接或耦合到该另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，则不存在中间元件。
本文中所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而不是意在进行限制。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。
表述“a、b和c中的至少一个”应该理解为仅包括a、仅包括b、仅包括c、包括a和b两者、包括a和c两者、包括b和c二者、或包括a、b和c的全部。
现在将详细参考本公开的实施例，其示例在附图中示出，其中贯穿附图，类似的附图标记指代类似的元件。
图1示出根据实施例的多屏幕显示器。
参考图1，多屏幕显示器1可以包括：用于可视地显示图像的多屏幕装置10；以及用于向多屏幕装置10提供图像数据的图像处理装置100。
多屏幕装置10可以是安装在室外(例如建筑物的屋顶或公共汽车站)的大型显示器(LFD)。这里，室外并不一定限于室外环境，根据实施例的多屏幕装置10可以安装在许多人进出的任何短暂停留的环境中，例如地铁站、购物中心、电影院、营业场所、商店等，尽管该位置可能是在室内或在挡雨板下。
多屏幕装置10可以包括多个显示装置200至208。多个显示装置200至208可以以矩阵的形式配置或布置，即在矩阵的行或列上对齐。如图1所示，多屏幕装置10可以包括以行和列布置的多个显示装置200至208。换句话说，多个显示装置200至208可以以矩阵形式布置。例如，多个显示装置200至208可以以3×3矩阵形式、3×1矩阵形式、1×3矩阵形式或任何其他组合来布置。如果多个显示装置200至208中的一个或多个形成为具有不规则形状，则多个显示装置200至208可以形成具有不规则形状(例如，圆形、椭圆形或任何其他形状)的多屏幕装置10。
多个显示装置200至208中的每一个可以是能够处理图像帧数据并在其各自的屏幕或面板上再现对应图像的装置。多个显示装置200至208可以被实现为各种类型的显示器，例如电视(TV)、监视器、便携式多媒体装置、便携式通信装置和便携式计算装置，只要该显示装置具有显示图像的能力即可。
多个显示装置200至208中的显示装置200可以包括：容纳用于显示图像的多个组件的主体200a或物理结构；以及位于主体200a的一侧以显示图像的屏幕200b。第一显示装置201至第八显示装置208可以与显示装置200相同。
主体200a可以形成显示装置200的外观。在主体200a的内侧，可以安装用于使显示装置200显示图像的多个组件。图1中所示的主体200a的形状可以是平面形状，但是主体200a的形状不限于图1中所示的形状。根据另一个示例，主体200a可以是弯曲面的形状，其左端和右端向前突出并且其中央部分凹入。
屏幕200b可以形成在主体200a的前表面，并且可以在屏幕200b上显示图像。例如，在屏幕200b上，可以显示静止图像或运动图像，或者可以显示2维(2D)图像或3维(3D)图像。图1中所示的屏幕200b呈平面形状，但是屏幕200b的形状不限于图1所示的形状。根据另一个示例，根据主体200a的形状，屏幕200b可以具有弯曲的形状，其左端和右端向前突出并且其中央部分凹入。
在屏幕200b中可以形成多个像素P，并且可以通过从多个像素P发出的光的组合来形成显示在屏幕200b上的图像。例如，从多个像素P发射的光可以以马赛克的方式组合以在屏幕200b上形成图像和运动图像。
多个像素P中的每一个可以发射具有各种亮度和各种色相(hue)的光。
为了发射具有各种亮度的光，多个像素P中的每一个可以包括自身能够发光的组件(例如，发光二极管或有机发光二极管)或能够透射或阻挡由背光单元等发出的光的组件(例如，背光单元和液晶面板)。
为了发射具有各种色相的光，多个像素P中的每一个可以包括子像素PR、PG和PB。
子像素PR、PG和PB可以包括能够发射红光的红色子像素PR、能够发射绿光的绿色子像素PG和能够发射蓝光的蓝色子像素PB。例如，红光可以对应于波长范围从大约620nm(纳米，即十亿分之一米)到大约750nm的光，绿光可以对应于波长范围从大约495nm到大约570nm的光，蓝光可以对应于波长范围从大约450nm到大约495nm的光。
通过组合红色子像素PR的红光、绿色子像素PG的绿光和蓝色子像素PB的蓝光，多个像素P中的每一个可以发射各种亮度和各种色相的光。
包括多个显示装置200至208的多屏幕装置10可以形成一体的屏幕S。换句话说，多个显示装置200至208的屏幕200b可以被组合以形成多屏幕装置10的屏幕S，使得多屏幕装置10(即，多个显示装置200至208)可以作为一体来显示图像。换句话说，可以协调地显示在多个显示装置200至208上显示的各个图像，使得多屏幕装置被感知为显示单个拼合图像或运动图像。
多个显示装置200至208中的每一个可以显示在整个屏幕S上显示的图像的一部分。多个显示装置200至208中的每一个可根据其位置在屏幕S中占据的区域，并根据在多屏幕装置10的构造内的位置来输出多屏幕装置10的图像的一部分。
多屏幕装置10可以通过图像数据传输线从图像处理装置100接收图像数据，并显示与接收到的图像帧数据相对应的图像。
图像处理装置100可以包括用于存储包括视频和音频在内的内容的存储介质，并且可以从外部内容源(例如，视频流服务服务器)接收内容。例如，图像处理装置100可以在存储介质中存储内容数据的文件，或者从外部内容源接收内容数据。
图像处理装置100可以对存储在存储介质中或从外部内容源接收的内容数据进行解码，以将内容数据转换为图像帧数据。例如，可以通过诸如运动图像专家组(MPEG)、高效视频编码(HEVC)等之类的视频压缩标准对内容数据进行压缩/编码，并且图像处理装置100可以将压缩/编码的内容数据解码为代表图像帧的图像帧数据。
图像处理装置100可以将整个图像的图像帧数据发送到多屏幕装置10的多个显示装置200至208。图像处理装置100可以并行或串行地将图像帧数据发送到多屏幕装置10的多个显示装置200至208。换句话说，图像帧数据可以被直接从图像处理装置100发送到多个显示装置200至208，或者顺序地从图像处理装置100发送到多个显示装置200至208。
例如，从图像处理装置100输出的图像帧数据可以被提供给显示装置200，经由显示装置200被第一显示装置201接收，然后经由第一显示装置201被提供给第二显示装置202。以这种方式，可以使用多个显示装置200至208之间的互连，经由第二显示装置202至第七显示装置207将图像帧数据分别提供给第三显示装置203至第八显示装置208。备选地，图像处理装置100可以经由图像处理装置100与多个显示装置200至208之间的各个连接，将图像数据提供给各个显示装置200至208中的每一个。
显示装置200以及第一显示装置201至第八显示装置208可以根据它们的位置来提取整个图像的图像帧数据的对应部分，并且显示与图像帧数据的所提取部分相对应的图像(整个图像的一部分)。备选地，提供给多个显示装置200至208的图像数据可以仅是要由各个显示装置200至208显示的多屏幕装置的整个图像的一部分。
例如，显示装置200以及第一显示装置201至第八显示装置208可以根据它们的位置来存储唯一标识号，并且基于该唯一标识号来提取整个图像的图像帧数据的对应部分。位于第1行和第1列中的显示装置200可以存储唯一标识号“11”。位于第1行和第1列中的显示装置200可以按照3×3矩阵的形式将整个图像划分为共9个区域，并根据唯一标识号“11”从这9个区域中提取左上区域的图像帧数据。然后，显示装置200可以显示与左上区域的图像帧数据相对应的图像。
以这种方式，显示装置200以及第一显示装置201至第八显示装置208中的每一个可以显示图像的一部分，并且从显示装置200以及第一显示装置201至第八显示装置208输出的图像可以被组合为显示拼合图像。
然而，由于多个显示装置200至208中的每一个都消耗功率，所以多屏幕显示器1可能导致功耗的增加。此外，由于从多屏幕的屏幕S发射的光的总量增加，所以多屏幕显示器1可能导致用户观看不便，例如眩光。
为了减少功耗和用户观看时的不便，图像处理装置100可以处理图像帧数据以减小从多个显示装置200至208输出的图像的亮度。另外，为了控制由图像的亮度减小引起的对比度问题，图像处理装置100可以处理图像帧数据以改善从多个显示装置200至208输出的图像的饱和度。
在下文中，将描述图像处理装置100和显示装置200的构造和操作。
图2示出根据实施例的图像处理装置的构造。
参考图2，图像处理装置100可以包括：用户输入设备120，用于从用户接收用户输入；内容接收器130，用于从内容源接收内容数据；内容存储设备140，用于存储内容数据；图像发送器150，用于将图像帧数据发送到多个显示装置200至208；以及图像处理控制器110，用于处理由内容接收器130接收到的或存储在内容存储设备140中的内容数据。
用户输入设备120可以包括用于接收用户输入的输入按钮121，例如硬件按钮。输入按钮121可以从用户接收预定义的用户输入。例如，用户输入设备120可以包括用于打开或关闭图像处理装置100的电源按钮、用于选择内容源的选择按钮、用于再现内容或停止再现内容的再现按钮等。
输入按钮121可以在用户操作时将与预定义命令相对应的电信号输出到图像处理控制器110。例如，输入按钮121可以被实现为各种输入设备，例如按钮开关、触摸开关、拨盘、滑动开关、拨动开关等，当用户激活输入按钮121时，输入按钮121可以将预定义的电信号输出到图像处理控制器110。图像处理控制器110可以基于从输入按钮121输出的电信号来确定用户的输入。
内容接收器130可以是通信器，其包括：有线接收器模块131，用于以有线方式从内容源接收内容数据；以及无线接收器模块132，用于以无线方式从内容源接收内容数据。
有线接收器模块131可以通过各种图像传输电缆从内容源接收内容数据。例如，有线接收器模块131可以通过组件(YPbPr/RGB)电缆、复合视频消隐和同步(CVBS)电缆、高清晰度多媒体接口(HDMI)电缆、以太网(IEEE 802.3标准)电缆等，从内容源接收内容数据。
当图像处理装置100通过有线接收器模块131从内容源接收内容数据时，图像处理装置100可以从内容源接收图像帧数据。这里，图像帧数据可以是未被压缩为表示帧图像的比特流的图像数据。有线接收器模块131对数据传输速率可能没有很大的限制，因为图像数据是通过图像传输电缆接收的。因此，除了压缩或编码格式的图像帧数据之外，有线接收器模块131还可以从内容源接收原始或未压缩格式的图像帧数据。
无线接收器模块132可以使用各种无线通信标准从内容源接收内容数据。
例如，无线接收器模块132可以使用诸如WiFi(WiIFiTM，IEEE 802.11标准)、蓝牙(BluetoothTM，IEEE 802.15.1标准)或Zigbee(ZigbeeTM，IEEE 802.15.4标准)之类的无线通信标准，以无线方式从内容源接收内容数据。另外，无线接收器模块132可以使用诸如码分多址(CDMA)、宽带码分多址(WCDMA)、全球移动通信系统(GSM)、长期演进(LTE)、无线宽带互联网(Wibro)等之类的无线通信标准，以无线方式从内容源接收内容数据。
当图像处理装置100通过无线接收器模块132从内容源接收内容数据时，图像处理装置100可以从内容源接收压缩/编码的图像数据。这里，压缩/编码的图像数据可以表示从一帧或多帧的图像压缩/编码得到的比特流。无线接收器模块132可能对数据传输速率有限制，因为图像数据是以无线方式接收的。因此，无线接收器模块132可以从内容源接收压缩/编码的图像数据。
例如，可以通过诸如H.264/MPEG-4AVC(运动图像专家组-4高级视频编码)或H.265/HEVC(高效视频编码)之类的图像压缩标准，对图像帧数据进行压缩/编码。由于图像帧数据被压缩/编码，所以压缩/编码的图像数据可以具有比对应的原始图像帧数据小的容量(或大小)。
这样，内容接收器130可以以有线或无线方式从内容源接收内容数据，并且将接收到的内容数据输出到图像处理控制器110。
内容存储设备140可以包括：存储介质141，用于存储内容数据；以及连接端子142，连接到存储有内容数据的外部存储介质。
存储介质141可以以文件的形式存储内容数据。例如，存储介质141可以以“*.mpg”、“*.avi”、“*.asf”或“*.mp4”文件的形式存储内容数据。
存储介质141可以以电、磁或光的形式存储内容数据。例如，存储介质141可以是固态驱动器(SSD)、硬盘驱动器(HDD)或光盘驱动器(ODD)。
存储介质141可以响应于来自图像处理控制器110的加载命令，将内容数据输出到图像处理控制器110。
连接端子142可以连接到存储内容数据的外部存储介质。例如，连接端子142可以是通用串行总线(USB)端子，并且连接到USB存储介质。
与内容存储设备140的存储介质141类似，外部存储介质可以以文件的形式存储内容数据并且以电、磁或光的形式存储内容数据。另外，外部存储介质可以响应于来自图像处理控制器110的加载命令，通过连接端子142将内容数据输出到图像处理控制器110。
这样，内容存储设备140可以存储内容数据，并且将存储的内容数据输出到图像处理控制器110。
图像发送器150可以是通信器，其包括：有线发送模块151，用于以有线方式将从图像处理控制器110输出的图像帧数据发送到多个显示装置200至208；以及无线发送模块152，用于以无线方式将图像帧数据发送到多个显示装置200至208。
有线发送模块151可以通过组件电缆、复合电缆、HDMI电缆、以太网电缆等将内容数据发送到多个显示装置200至208。
无线发送模块152可以通过诸如WiFi、蓝牙、Zigbee等之类的无线通信标准将图像帧数据发送到多个显示装置200至208。例如，无线发送模块152可以通过天线发射图像帧数据，以将图像帧数据发送到多个显示装置200至208。
这样，图像发送器150可以将从图像处理控制器110输出的图像帧数据发送到多个显示装置200至208。
此外，图像发送器150可以从多个显示装置200至208接收多个显示装置200至208的面板信息(例如，功率模型和功率-最大亮度模型)。
尽管已经分别描述了无线接收器模块132和无线发送模块152，但是无线接收器模块132和无线发送模块152可以共同实现为用于无线发送和接收数据的无线收发器或通信器。
图像处理控制器110可以根据通过用户输入设备120接收的用户输入，控制内容接收器130和/或内容存储设备140和/或图像发送器150的操作。例如，当图像处理控制器110通过用户输入设备120接收到指示再现内容源的内容的命令时，图像处理控制器110可以控制内容接收器130从内容源接收压缩/编码的图像数据，并且控制图像发送器150将解码的图像帧数据发送到多个显示装置200至208。
图像处理控制器110可以处理通过内容接收器130接收或存储在内容存储设备140中的图像数据(图像帧数据、电视广播信号、流数据等)。例如，图像处理控制器110可以从内容接收器130和/或内容存储设备140接收压缩/编码的图像数据，并且将压缩/编码的图像数据解码为图像帧数据。另外，图像处理控制器110可以将解码的图像帧数据输出到图像发送器150。
图像处理控制器110可以估计由多个显示装置200至208中的每一个消耗的功率，并且处理图像帧数据以减小从多个显示装置200至208中的每一个输出的图像的亮度，以减小多个显示装置200至208中的每一个的功耗。备选地，图像处理控制器110可以经由有线发送模块151或无线发送模块152接收由多个显示装置200至208消耗的功率。此外，图像处理控制器110可以处理图像帧数据以改善从多个显示装置200至208中的每一个输出的图像的饱和度，从而减小由图像的亮度减小引起的对比度减小。
图像处理控制器110可以包括微处理器111和存储器112。更具体地，图像处理控制器110可以用硬件和软件来实现，硬件例如是微处理器111和存储器112，软件(例如是程序、数据等)存储在存储器112中并由微处理器执行以控制图像处理装置100的操作。
存储器112可以存储用于控制图像处理装置100中包括的组件的程序和数据，并且可以存储当控制图像处理装置100中包括的组件时生成的数据。
存储器112可以存储用于对由内容接收器130接收的或存储在内容存储设备140中的内容数据进行解码的程序和数据，并且可以存储在图像处理装置100对内容数据进行解码时生成的数据。
存储器112可以存储用于处理图像帧数据以减小图像亮度和改善图像饱和度的程序和数据，并且可以存储在图像处理装置100处理图像帧数据时生成的数据。
存储器112可以包括用于长时间存储数据的只读存储器(ROM)、诸如闪存之类的非易失性存储器、以及用于临时存储数据的诸如静态随机存取存储器(S-RAM)和动态随机存取存储器(D-RAM)之类的易失性存储器。
微处理器111可以根据通过用户输入设备120接收的用户输入以及存储在存储器112中的程序/数据，生成用于控制内容接收器130和/或内容存储设备140和/或图像发送器150的操作的控制信号。
微处理器111可以根据存储在存储器112中的程序和数据，将内容接收器130的内容数据和/或内容存储设备140的内容数据解码为图像帧数据。
微处理器111可以根据存储在存储器112中的程序和数据，处理图像帧数据以减小图像的亮度和改善图像的饱和度。
微处理器111可以包括用于执行逻辑运算和算术运算的算术电路或算术逻辑单元(ALU)、用于存储计算数据的存储电路等。
下面将更详细地描述图像处理控制器110的构造和操作。
如上所述，图像处理装置100可以处理在多个显示装置200至208上显示的图像。更具体地，图像处理装置100可以处理图像帧数据以减小图像的亮度，并且可以处理图像帧数据以增大图像的饱和度。
这样，通过减小图像的亮度，可以减小多个显示装置200至208的功耗，通过增大图像的饱和度，可以改善显示在多个显示装置200至208上的图像的对比度。
图3示出根据实施例的显示装置的构造。
在下文中，将描述多个显示装置200至208中的显示装置200的构造和操作。然而，第一显示装置201至第八显示装置208的构造和操作可以与显示装置200的构造和操作相同。
参考图3，显示装置200可以包括：用户输入设备220，用于从用户接收用户输入；图像接收器230，用于从图像处理装置100接收图像帧数据；图像显示器240，用于显示图像；以及显示控制器210，用于处理由图像接收器230接收的图像帧数据，并将处理后的图像帧数据输出到图像显示器240。
用户输入设备220可以包括用于接收用户输入的输入按钮221。输入按钮221可以从用户接收预定义的用户输入。例如，用户输入设备220可以包括用于打开或关闭显示装置200的电源按钮、用于选择图像源的选择按钮、用于设置图像的亮度、色相和饱和度的设置按钮等。
输入按钮221可以在用户操作时向显示控制器210输出与预定义用户输入相对应的电信号。例如，输入按钮221可以被实现为各种输入设备，例如按钮开关、触摸开关、拨盘、滑动开关、拨动开关等，当用户激活输入按钮221时，输入按钮221可以将预定义的电信号输出到显示控制器210。显示控制器210可以基于从输入按钮221输出的电信号来确定命令。
图像接收器230可以包括：有线接收器模块231，用于以有线方式从图像处理装置100接收图像帧数据；以及无线接收器模块232，用于以无线方式从图像处理装置100接收图像帧数据。
图像接收器230的有线接收器模块231和无线接收器模块232可以分别类似于图像处理装置100的有线接收器模块131和无线接收器模块132。
这样，图像接收器230可以以有线或无线方式从图像处理装置100接收图像帧数据，并且将接收到的图像帧数据输出到显示控制器210。
此外，图像接收器230可以将显示装置200的面板信息(例如，功率模型和功率-最大亮度模型)发送到图像处理装置200。
图像显示器240可以包括：显示面板242，用于可视地显示图像；以及显示驱动器241，用于将与图像帧数据相对应的图像信号提供给显示面板242。
显示面板242可以根据从显示驱动器241接收的图像信号来创建图像，并且显示图像。
显示面板242可以包括作为显示图像的单元的多个像素。每个像素可以从显示驱动器241接收代表图像的电信号，并且输出与接收到的电信号相对应的光信号。从多个像素输出的光信号可以被组合以在显示面板242上显示图像。
显示面板242可以是各种类型的显示面板之一，诸如液晶显示(LCD)面板、发光二极管(LED)面板、有机发光二极管(OLED)面板等。
LED面板或OLED面板是自发射面板，当电流被供应到LED面板或OLED面板时，LED面板或OLED面板可以发光。特别地，随着提供给LED面板或OLED面板的电流的大小增大，从LED面板或OLED面板发射的光的量可以相应地增大。换句话说，LED面板或OLED面板的亮度可以随着提供给LED面板或OLED面板的电流的大小的增大而增大。
在下文中，为了便于理解，假定显示面板242是LED面板或OLED面板。
显示驱动器241可以从显示控制器210接收图像帧数据，并且将与图像帧数据相对应的驱动电流输出到显示面板242。更具体地，显示驱动器241可以将与图像帧数据相对应的驱动电流输出到构成显示面板242的各个像素。
当显示驱动器241将与图像帧数据相对应的驱动电流输出到构成显示面板242的各个像素时，各个像素可以根据接收到的驱动电流来输出光，并且从各个像素输出的光可以被组合以形成图像。
这样，图像显示器240可以根据从显示控制器210输出的图像帧来显示图像。
显示控制器210可以根据通过用户输入设备220接收的用户输入，来控制图像接收器230和/或图像显示器240的操作。例如，当通过用户输入设备220接收到亮度减小命令时，显示控制器210可以控制显示驱动器241减小提供给显示面板242的驱动电流。
显示控制器210可以处理通过图像接收器230接收的图像帧数据。
显示控制器210可以根据图像帧数据来预测显示面板242的功耗，并且可以根据预测的功耗来控制显示面板242的亮度。
显示控制器210可以包括用于根据图像帧数据预测显示面板242的功耗的功率模型。
功率模型可以包括根据图像帧数据的每个像素的功耗。更具体地，功率模型可以包括像素的功耗信息，即，从作为8位图像帧数据的图像帧数据“0”的像素的功耗，到作为8位图像帧数据的图像帧数据“255”的像素的功耗。例如，功率模型可以包括查找表，该查找表包括与图像帧数据相对应的像素的功耗、或者图像帧数据与像素的功耗之间的关系。
显示控制器210可以使用功率模型，根据图像帧数据来预测显示面板242的功耗。
另外，显示控制器210可以包括功率-最大亮度模型，以根据显示面板242的功耗来确定显示面板242的最大亮度。
功率-最大亮度模型可以定义显示面板242的功耗与显示面板242的最大亮度之间的关系。例如，当显示面板242的功耗小于或等于预定参考功率时，显示面板242的最大亮度可以是恒定的，当显示面板242的功耗大于预定参考功率时，显示面板242的功耗可以与显示面板242的最大亮度成反比。
显示控制器210可以使用功率-最大亮度模型来调整图像的亮度。当形成图像的像素的亮度值的最大值小于显示面板242的最大亮度值时，显示控制器210可以设置电流增益值，使得像素的亮度值的最大值变为显示面板242的最大亮度值。此外，显示控制器210可以将电流增益值输出到显示驱动器241，并且显示驱动器241可以根据电流增益值来放大与图像帧数据相对应的驱动电流。
显示控制器210可以包括微处理器211和存储器212。更具体地，显示控制器210可以用硬件和软件来实现，硬件例如是微处理器211和存储器212，软件(例如程序、数据等)存储在存储器212中。
存储器212可以存储用于控制显示装置200中包括的组件的程序和数据，并且可以临时存储当显示控制器210控制显示装置200中包括的组件时生成的数据。
存储器212可以存储用于处理由图像接收器230接收的图像帧数据的程序和数据，并且可以存储当显示控制器210处理图像帧数据时生成的数据。
存储器212可以存储用于根据显示面板242的功耗来控制显示面板242的最大亮度并调节图像亮度的程序和数据，并且可以存储当显示控制器210控制显示面板242的最大亮度时生成的数据。
存储器212可以包括用于持久地存储数据的ROM、诸如闪存之类的非易失性存储器、诸如S-RAM或D-RAM之类的易失性存储器，以用于存储数据。
微处理器211可以根据通过用户输入设备220接收的用户输入以及存储在存储器212中的程序和数据，生成用于控制图像接收器230和/或图像显示器240的操作的控制信号。
微处理器211可以根据存储在存储器212中的程序和数据来处理由图像接收器230接收的图像帧数据。
微处理器211可以基于存储在存储器212中的程序和数据，根据显示面板242的功耗来控制显示面板232的最大亮度并调节图像的亮度。
微处理器211可以包括用于执行逻辑运算和算术运算的算术电路或算术逻辑单元(ALU)、用于存储计算数据的存储电路等。
下面将更详细地描述显示控制器210的构造和操作。
如上所述，显示装置200可以显示与从图像处理装置100接收的图像帧数据相对应的图像。特别地，显示装置200可以根据显示面板242的功耗来设置显示面板242的最大亮度，并且可以根据显示面板242的最大亮度来调节图像的亮度。
通过根据显示面板242的最大亮度调节图像的亮度，可以改善在显示装置200上显示的图像的对比度。
在下文中，将描述多屏幕显示器1调节图像的亮度以减小功耗的方法。
图4示出根据实施例的多屏幕显示器的主要组件。图5示出根据实施例的多屏幕显示器的功率模型。图6示出根据实施例的多屏幕显示器选择消耗最大功率的显示装置的示例。图7、图8、图9、图10和图11示出根据实施例的多屏幕显示器生成色调映射曲线的示例。图12示出根据实施例的多屏幕显示器控制显示面板的最大亮度的示例。图13示出根据实施例的多屏幕显示器控制显示面板的最大亮度的示例。
参考图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13，多屏幕显示器1可以包括图像解码器310、功率预测器320、亮度控制器330、图像分析器340、色相补偿器350、驱动控制器360和图像驱动器370。
多屏幕显示器1中包括的组件可以由图像处理装置100a/d/或显示装置200实现。
例如，图像解码器310、功率预测器320、亮度控制器330、图像分析器340和色相补偿器350可以由图像处理装置100的图像处理控制器110实现，驱动控制器360可以由显示装置200的显示控制器210实现，图像驱动器370可以由显示装置200的显示驱动器241实现。
根据另一示例，功率预测器320、亮度控制器330、图像分析器340、色相补偿器350和驱动控制器360可以由图像处理装置100的图像处理控制器110实现，图像驱动器370可以由显示装置200的显示驱动器241实现。
图像解码器310可以将从内容源接收的压缩/编码的图像数据解码为图像帧数据。例如，图像解码器310可以对通过诸如H.264/MPEG-4AVC或H.265/HEVC之类的图像压缩标准进行了压缩/编码的图像数据进行解码。
功率预测器320可以根据图像帧来分析由多个显示装置200中的每一个显示的图像，以计算多个显示装置200至208中的每一个的功耗，并且基于多个显示装置200至208中的每一个的功耗来确定消耗最大功率的显示装置。
功率预测器320可以包括：功率计算器321，用于计算多个显示装置200至208中的每一个的功耗；以及最大功率屏幕选择器322，用于选择消耗最大功率的显示装置。
功率计算器321可以使用存储在显示装置200至208中的功率模型，基于图像帧数据来计算多个显示装置200至208中的每一个的功耗。
更具体地，当通过图像帧数据显示图像时，功率计算器321可以计算由多个显示装置200至208中的每一个消耗的功耗。为了计算由多个显示装置200至208中的每一个消耗的功耗，功率计算器321可以根据多个显示装置200至208的位置来划分图像帧数据。另外，功率计算器321可以根据从图像帧数据划分出的部分图像帧数据来计算多个显示装置200至208中的每一个的功耗。
功率计算器321可以使用多个显示装置200至208中的每一个的功率模型361来计算多个显示装置200至208中的每一个的功耗。功率模型361可以包括图像帧数据与像素的功耗之间的关系。功率模型361可以被实现为查找表或数学式。
例如，如图5所示，随着图像帧数据的“值”增大，相应像素的功耗可以增大。更具体地，随着图像帧数据的“值”增大，相应像素的功耗可以成指数地增大。
而且，按照图像帧数据的“值”，红色子像素的功耗可以高于绿色子像素和蓝色子像素的功耗，并且绿色子像素的功耗可以高于蓝色子像素的功耗。
这样，功率计算器321可以使用多个显示装置200至208的功率模型来计算多个显示装置200至208中的每一个的功耗。
首先，功率计算器321可以使用下面的式(1)计算包括在多个显示装置200至208中的每个像素的功耗。
Ppxl＝wrRr+wgGr+wbBr (1)
在此，Ppxl表示像素的功耗，wr表示红色子像素的权重，Rr表示红色子像素的功耗，wg表示绿色子像素的权重，Gr表示绿色子像素的功耗，wb表示蓝色子像素的权重，而Br表示蓝色子像素的功耗。
这样，功率计算器321可以将像素的总功耗计算为像素中包括的子像素的功耗之和。
另外，功率计算器321可以使用下面的式(2)来计算多个显示装置200至208中的每一个的功耗。
Figure BDA0002555503770000211
这里，Pscreen表示每个显示装置的功耗，Pbase表示除图像帧数据的功耗以外的基本功耗，M表示包括在显示装置中的像素数，Ppx1(i)表示显示装置中包括的每个像素的功耗。
例如，如图6所示，图像I可以由显示装置200至208显示。在这种情况下，功率计算器321可以计算显示图像I的显示装置200至208的功耗。在图6中，示出了显示装置200至208的相对于最大功率极限的功耗百分比。
这样，功率计算器321可以将多个显示装置200至208中的每一个的功耗计算为显示装置的基本功耗与图像帧数据的像素的功耗之和。
最大功率屏幕选择器322可以从多个显示装置200至208中选择被图像帧数据消耗最大功率的显示装置。
由于已经通过上述功率计算器321计算了多个显示装置200至208中的每一个的功耗，因此最大功率屏幕选择器322可以将多个显示装置200至208的功耗相互比较，以选择消耗最大功率的显示装置。
最大功率屏幕选择器322可以使用下面的式(3)来选择消耗最大功率的显示装置。
Smax＝MAX(Pscreen(i)) (3)
在此，Smax表示消耗最大功率的显示装置，MAX()表示从变量中选择最大值的函数，Pscreen(i)表示显示装置中包括的每个像素的功耗。
例如，图6示出显示装置200至208的相对于最大功率极限的功耗百分比。最大功率屏幕选择器322可以将显示装置200至208中的第五显示装置205确定为消耗最大功率的显示装置。
功率预测器320可以将多个显示装置200至208的功耗以及消耗最大功率的显示装置的功耗输出到图像分析器340和亮度控制器330。
亮度控制器330可以基于多个显示装置200至208的总功耗和消耗最大功率的显示装置的功耗来生成色调映射曲线(TMC)(或色调映射函数)。而且，亮度控制器330可以将色调映射曲线应用于图像帧数据以生成第一色调映射图像帧数据。
色调映射曲线可以是用于改变构成图像帧的多个像素的亮度的曲线。色调映射曲线可以提供各种效果，例如，图像帧的亮度的增大或减小以及图像帧的对比度的增大或减小。例如，色调映射曲线可以减小整个亮度范围内或预定亮度范围内的多个像素的亮度。而且，基于恒等函数的色调映射曲线可以输出与输入图像帧相同的图像帧。
亮度控制器330可以包括：用于生成色调映射曲线的TMC生成器331；以及用于将色调映射曲线应用于图像帧数据的TMC应用器332。
TMC生成器331可以基于基本映射曲线(例如，恒等函数)、用于改善对比度的映射曲线、多个显示装置200至208的总功耗、以及消耗最大功率的显示装置的功耗，来生成色调映射曲线。这里，基本映射曲线可以是预定的色调映射曲线，并且可以是输出从图像数据源接收到的原始图像帧数据的恒等函数。另外，用于改善对比度的映射曲线可以是预先定义以改善对比度的色调映射曲线。
更具体地，TMC生成器331可以量化基本映射曲线(例如，恒等函数)与色调映射曲线之间的相似度，并且还可以量化用于改善对比度的映射曲线与色调映射曲线之间的相似度。TMC生成器331可以预测由色调映射曲线改变的多个显示装置200至208中的每一个的功耗，并计算由色调映射曲线改变的多个显示装置200至208中消耗最大功率的显示装置的功耗。
另外，TMC生成器331可以生成色调映射曲线，该色调映射曲线使得基本映射曲线(例如，恒等函数)与该色调映射曲线之间的量化相似度、用于改善对比度的映射曲线与该色调映射曲线之间的量化相似度、用于显示由该色调映射曲线映射的图像的多个显示装置200至208的总功耗、以及用于显示由该色调映射曲线映射的图像的消耗最大功率的显示装置的功耗之和变为最小值，并输出该色调映射曲线。
例如，TMC生成器331可以使用下面的式(4)来生成色调映射曲线。
F＝arg.mint[SIM(t，rid.curve)+αSIM(t，rs.curve)]+βPOW(t，I)+γPOW(t，Smax)
(4)
此处，t表示色调映射曲线[t0，t1，t2，...，t255]，rid.curve表示基本映射曲线(恒等函数)，SIM(t，rid.curve)表示输出t与rid.curve之间的量化相似度的函数。可以添加SIM(t，rid.curve)以使色调映射曲线保持与基本映射曲线的相似度。
rs.curve表示用于改善对比度的色调映射曲线，SIM(t，rs.curve)表示输出t与rs.curve之间的量化相似度的函数。可以添加SIM(t，rs.curve)，以使色调映射曲线改善图像的对比度。
I表示图像帧数据，POW(t，1)表示输出用于显示由色调映射曲线映射的第一图像帧数据的总功耗的函数。可以添加POW(t，1)以通过色调映射曲线使多个显示装置200至208的功耗最小化。
Smax表示多个显示装置200至208中消耗最大功率的显示装置，并且POW(t，Smax)表示输出多个显示装置200至208中消耗最大功率的显示装置的功耗的函数。当消耗最大功率的显示装置的功耗减小时，可以改善多个显示装置200至208的最大亮度。因此，可以添加POW(t，Smax)以增大由多个显示装置200至208显示的图像的亮度。
arg_mint(a，b，c，d)表示输出a、b、c和d之和变为最小值时的t(＝[t0，t1，t2，...，t255])的函数。换句话说，arg_mint(a，b，c，d)可以生成色调映射曲线，使得与基本映射曲线的量化相似度、与用于改善对比度的映射曲线的量化相似度、多个显示装置200至208的总功耗、以及多个显示装置200至208中消耗最大功率的显示装置的功耗之和变为最小值。E表示最佳色调映射曲线，并输出该色调映射曲线。
另外，α、β和γ表示权重。α表示色调映射曲线与用于改善对比度的映射曲线之间的量化相似度的权重，β表示用于显示由色调映射曲线映射的第一图像帧数据的总功耗的权重，而γ表示用于显示第一图像帧数据的多个显示装置200至208中消耗最大功率的显示装置的功耗的权重。
当α、β和γ全部减小时，色调映射曲线可以变得与基本映射曲线相似。当α增大时，色调映射曲线可以变得与用于改善对比度的映射曲线相似，从而可以改善输出图像的对比度。当β增大时，可以减小多个显示装置200至208的总功耗。另外，当γ增大时，可以减小多个显示装置200至208中消耗最大功率的显示装置的功耗。当消耗最大功率的显示装置的功耗减小时，可以改善多个显示装置200至208的最大亮度。
权重α、β和γ可以由图像分析器340生成，这将在下面描述。
TMC应用器332可以将由TMC生成器331生成的色调映射曲线应用于图像帧数据。更具体地，TMC应用器332可以将色调映射曲线应用于图像帧数据中包括的每个像素数据。换句话说，TMC应用器332可以将色调映射曲线应用于构成图像帧的像素的每个数据(红色子像素的数据、绿色子像素的数据和蓝色子像素的数据)。
TMC应用器332可以输出由色调映射曲线映射的第一图像帧数据。换句话说，TMC应用器332可以输出由色调映射曲线映射的像素的数据。
可以通过上述式(4)中包括的α、β和γ来生成各种色调映射曲线，并且可以根据色调映射曲线从TMC应用器332输出不同的图像帧数据。
例如，当α、β和γ为“0”时，TMC生成器331可以输出表示恒等函数的色调映射曲线，如图7所示。另外，TMC应用器332可以输出与原始图像帧数据相同的图像帧数据。
当β和γ为“0”时，TMC生成器331可以输出如图8所示的色调映射曲线。该色调映射曲线可以在高亮度区域中具有较大的斜率，以改善对比度。结果，通过色调映射曲线，在高亮度区域中可以出现像素之间的很大的亮度差。而且，TMC应用器332可以输出与原始图像帧数据相比具有改善的对比度的图像帧数据。
当α和γ为“0”时，TMC生成器331可以输出如图9所示的色调映射曲线。该色调映射曲线可以减小分布有许多像素的亮度区域中的亮度，以减小多个显示装置200至208的功耗。结果，可以通过色调映射曲线来减小整个图像帧的亮度，并且可以减小多个显示装置200至208的功耗。而且，TMC应用器332可以输出与原始图像帧数据相比具有低功耗的图像帧数据。
当α和β为“0”时，TMC生成器331可以输出如图10所示的色调映射曲线。该色调映射曲线可以减小由消耗最大功率的显示装置显示的区域的亮度，以减小多个显示装置200至208中消耗最大功率的显示装置的功耗。结果，可以通过色调映射曲线来减小消耗最大功率的显示装置的功耗，并且由于减小了消耗最大功率的显示装置的功耗，所以整个图像帧数据的亮度可以增大。而且，TMC应用器332可以输出与原始图像帧数据相比具有增大的亮度的图像帧数据。
当α、β和γ都不是“0”时，TMC生成器331可以输出如图11所示的色调映射曲线。该色调映射曲线可以保持与基本映射曲线和用于改善对比度的映射曲线的相似性，减小多个显示装置200至208的总功耗，并减小消耗最大功率的显示装置的功耗。结果，由色调映射曲线进行了色调映射的图像帧可以保持与相应的原始图像帧的相似性，与原始图像帧相比具有改善的对比度，减小多个显示装置200至208的总功耗，并且与原始图像帧相比具有改善的总亮度。而且，TMC应用器332可以输出与原始图像帧数据相比具有改善的对比度和低功耗的图像帧数据。
图像分析器340可以分析图像帧，并根据图像帧的分析结果输出用于生成色调映射曲线的参数。换句话说，图像分析器340可以根据对图像帧的分析结果来输出式(4)的α、β和γ。例如，图像分析器340可以根据由图像帧产生的多个显示装置200至208的总功耗、由图像帧产生的消耗最大功率的显示装置的功耗、以及图像帧的饱和度、亮度和明度分布，来生成α、β和γ。
权重α可以与图像帧的对比度有关。当消耗最大功率的显示装置的功耗高时，可以减小多个显示装置200至208的总功耗，以减小图像帧的亮度。在这种情况下，图像分析器340可以增大α，以增大图像帧的亮度并改善图像帧的对比度。
例如，图像分析器340可以包括查找表，该查找表包括与多个显示装置200至208的总功耗和消耗最大功率的显示装置的功耗相对应的适当的α。响应于输入了多个显示装置200至208的总功耗和消耗最大功率的显示装置的功耗，图像分析器340可以在查找表中搜索适当的α并输出该适当的α。
根据另一示例，图像分析器340可以使用机器学习来输出α。更具体地，可以训练图像分析器340以输出α。设计者可以反复地根据多个显示装置200至208的总功耗和消耗最大功率的显示装置的功耗来指定适当的α。结果，图像分析器340可以对总功耗和功耗的最大值与适当的α之间的关系进行机器学习，并且可以响应于多个显示装置200至208的总功耗和消耗最大功率的显示装置的功耗的输入，而输出学习得到的更优的α。
权重β可以涉及多个显示装置200至208的总功耗。图像分析器340可以响应于包括图像帧的饱和度、亮度和明度分布在内的图像特性而生成适当的β。在低饱和度/低亮度图像帧的情况下，由于功耗的降低，亮度会减小，从而导致对比度的显著减小。因此，图像分析器340可以根据图像帧的饱和度、亮度和明度分布来生成适当的β。
例如，图像分析器340可以包括查找表，该查找表包括与图像帧的饱和度、亮度和明度分布相对应的适当β。图像分析器340可以响应于图像帧的饱和度、照度和明度分布的输入，在查找表中搜索适当的β，并且输出该适当的β。
根据另一示例，图像分析器340可以使用机器学习来输出β。更具体地，可以训练图像分析器340以输出β。设计者可以反复地根据图像帧的饱和度、亮度和明度分布来指定适当的β。结果，图像分析器340可以对图像帧的饱和度、亮度和明度分布与适当的β之间的关系执行机器学习，并且响应于图像帧的饱和度、亮度和明度分布的输入，输出学习得到的更优的β。
由于消耗最大功率的显示装置的功耗与多个显示装置200至208的最大亮度有关，因此γ可以与多个显示装置200至208的最大亮度有关。图像分析器340可以基于图像帧的明度分布来生成适当的γ。例如，当图像帧具有基本均匀的明度分布时，多个显示装置200至208中的所有显示装置可以消耗几乎恒定的功率，从而可以减小γ。因此，图像分析器340可以根据图像帧的明度分布来生成适当的γ。
例如，图像分析器340可以包括查找表，该查找表包括与图像帧的明度分布相对应的适当的γ。图像分析器340可以响应于图像帧的明度分布的输入而在查找表中搜索适当的γ，并且输出该适当的γ。
根据另一示例，图像分析器340可以使用机器学习来输出γ。更具体地，可以训练图像分析器340以输出γ。设计者可以反复地根据图像帧的明度分布来指定适当的γ。结果，图像分析器340可以对图像帧的明度分布与适当的γ之间的关系执行机器学习，并且响应于图像帧的明度分布的输入而输出学习得到的更优的γ。
这样，图像分析器340可以根据图像帧的特性来输出优化的α、β和γ。
此外，当需要在图像帧的亮度与功耗之间进行附加平衡时，图像分析器340本身可以控制驱动控制器360。例如，图像分析器340可以校正驱动控制器360的功率-最大亮度模型，或者限制驱动控制器360对驱动电流的放大，这将在下面描述。
色相补偿器350可以改善图像帧的饱和度，以补偿由亮度控制器330的色调映射曲线减小的图像帧的亮度。
根据Helmholtz-Kohlrausch效应，随着在恒定亮度下饱和度增大，用户可以感到亮度增大。换句话说，当饱和度增大而亮度没有任何变化时，用户可以感到好像亮度增大了。因此，色相补偿器350可以通过增大图像帧的饱和度，来提供好像图像帧的亮度已经增大的效果。
色相补偿器350可以根据构成图像帧的每个像素的饱和度、色相和亮度，来生成用于增大饱和度的饱和度增益。
例如，色相补偿器350可以包括查找表，该查找表包括与像素的饱和度、色相和亮度相对应的饱和度增益。色相补偿器350可以响应于像素的饱和度、色相和亮度的输入而在查找表中搜索适当的饱和度增益，并输出该适当的饱和度增益。
色相补偿器350可以使用下面的式(5)来计算饱和度增益。
Gainsat＝LUT(SaturationLevel，Hue`，LuminanceLevel)(5)
在此，Gainsat表示饱和度增益，LUT()表示查找表，SaturationLevd表示像素的饱和度，HueAngle表示像素的色相，LuminanceLevel表示像素的亮度或与相邻像素的亮度差。
色相补偿器350可以使用式(5)的查找表来计算饱和度增益，然后对查找表的输出进行内插以计算准确的饱和度增益。
根据示例，色相补偿器350可以包括表示像素的饱和度、色相和亮度与饱和度增益之间的对应关系的关系。色相补偿器350可以输出通过将像素的饱和度、色相和亮度应用于该关系而计算出的饱和度增益。
此外，色相补偿器350可以根据构成图像帧的每个像素的饱和度和色相，来生成用于增大饱和度的饱和度增益。色相补偿器350可以包括查找表，该查找表包括与像素的饱和度和色相相对应的饱和度增益，或者可以包括表示像素的饱和度和色相与饱和度增益之间的对应关系的关系。
色相补偿器350可以使用下面的式(6)来计算饱和度增益。
Gainsat＝LUT(SaturationLevel，Hue`) (6)
在此，Gainsat表示饱和度增益，LUT()表示查找表，SaturationLevel表示像素的饱和度，HueAngl表示像素的色相。
在此之后，色相补偿器350可以将饱和度增益应用于由亮度控制器330进行了色调映射后的第一图像帧数据中包括的红色子像素的数据、绿色子像素的数据和蓝色子像素的数据。此时，饱和度的增大可以增大亮度，但是也会增大功耗。因此，色相补偿器350可以在保持红色子像素的数据、绿色子像素的数据和蓝色子像素的数据之和恒定的同时，增大像素的饱和度。换句话说，色相补偿器350可以将饱和度增益应用于像素的数据，而不增大或减小像素的亮度。
例如，色相补偿器350可以使用下面的式(7)将饱和度增益应用于像素的数据。
Figure BDA0002555503770000291
在此，Rout表示应用了饱和度增益的红色子像素的数据，Gout表示应用了饱和度增益的绿色子像素的数据，Bout表示应用了饱和度增益的蓝色子像素的数据，g表示饱和度增益，Rin表示未应用饱和度增益的红色子像素的数据，Gin表示未应用饱和度增益的绿色子像素的数据，而Bin表示未应用饱和度增益的蓝色子像素的数据。
这样，色相补偿器350可以增大图像帧的饱和度，而不改变图像帧的亮度和色相。而且，色相补偿器350可以将具有增大的饱和度的第二图像帧数据输出到图像驱动器370。
驱动控制器360可以将驱动电流增益输出到图像驱动器370，以改善在显示面板242上显示的图像帧的亮度。
驱动控制器360可以包括：功率余量(headroom)预测器363，用于计算在显示面板242显示图像帧之后剩余的功率余量；以及驱动增益控制器364，用于基于功率余量来计算用于改善图像帧的亮度的驱动电流增益。而且，驱动控制器360还可以包括功率模型361和功率-最大亮度模型362。
功率余量预测器363可以计算显示面板242的功耗以有效地使用功率。例如，功率余量预测器363可以使用功率模型361来计算显示面板241的功耗。
功率模型361可以表示图像帧数据与显示面板242的功耗之间的关系。例如，随着图像帧数据的“值”增大/减小，显示面板242的功耗可以成指数地增大。
驱动增益控制器364可以基于显示面板242的功耗，来计算用于增大在显示面板241上显示的图像帧的亮度的驱动增益。通过功率预测器320、亮度控制器330和图像分析器340的操作，可以减小多个显示装置200至208的功耗。因此，在显示面板242显示图像帧之后，可以产生功率余量，并且可以使用该功率余量来增大显示面板242的最大亮度。
例如，驱动增益控制器364可以使用功率-最大亮度模型362来确定图像帧的最大亮度。
功率-最大亮度模型362可以表示显示面板242的功耗与显示面板242的最大亮度之间的关系。例如，显示面板242的功耗与显示面板242的最大亮度可以具有图12所示的关系。当显示面板241的功耗低于或等于预定参考功率(例如，最大功率的50％)时，显示面板242的最大亮度可以保持恒定，并且当显示面板241的功耗高于预定参考功率(例如，最大功率的50％)时，可以根据显示面板242的功耗的增大来减小显示面板241的最大亮度。
例如，通过功率预测器320、亮度控制器330和图像分析器340的操作，可以将显示面板242的功耗从第一功耗PL1减小到第二功耗PL2。根据功率-最大亮度模型362，第一功耗PL1可以对应于第一最大亮度Peak1，并且第二功耗PL2可以对应于比第一最大亮度Peak1大的第二最大亮度Peak2。换句话说，显示面板242的最大亮度可以增大到第二最大亮度Peak2。
换句话说，由于显示面板242的功耗的减小，功率余量可以增大，并且增大的功率余量可以用于增大显示面板242的亮度。
这样，显示面板242的功耗的减小可以增大由显示面板242显示的图像帧的最大亮度。结果，由显示面板242显示的图像帧的整个亮度可以增大。
可以生成用于增大图像帧的最大亮度的驱动电流的增大率(即，驱动电流增益)，并且可以将该驱动电流增益输出到图像驱动器370。
由于多屏幕显示器1包括多个显示装置200至208，因此当将不同的驱动电流增益分别应用于多个显示装置200至208时，在图像帧中可能产生条纹。因此，驱动增益控制器364可以基于多个显示装置200至208中消耗最大功率的显示装置的功耗来计算驱动电流增益。
驱动增益控制器364可以从功率预测器320接收多个显示装置200至208中消耗最大功率的显示装置的功耗，并且基于消耗最大功率的显示装置的功耗来确定最大亮度。而且，驱动增益控制器364可以基于该最大亮度来计算用于增大驱动电流的驱动电流增益。
例如，驱动增益控制器364可以使用下面的式(8)来计算驱动电流增益。
Current.Gain＝GsPower.Peak.Model[max(Powerscreen)](8)
在此，Current.Gain表示驱动电流增益，G表示根据观看环境和/或用户设置的明度校正值，Power.Peak.Model[]表示功率-最大亮度模型，max()表示最大值，Powerscreen表示多个显示装置200至208的功耗。
如式(8)所示，驱动增益控制器364可以使用明度校正值G，根据观看环境和/或用户设置来调节驱动电流增益。例如，当显示装置200的环境照度低时，驱动增益控制器364可以减小驱动电流增益。另外，驱动增益控制器364可以根据用户的面板明度设置来减小驱动电流增益。
而且，驱动增益控制器364可以根据观看环境和/或用户设置来改变功率-最大亮度模型362以调节驱动电流增益。
例如，针对图13，当多屏幕显示器1被安装在室外时，驱动增益控制器364可以使用具有高的最大亮度的第一功率-最大亮度模型Model1来改善对比度。当多屏幕显示器1被安装在室内时，驱动增益控制器364可以使用最大亮度比第一功率-最大亮度模型Model1低的第二功率-最大亮度模型Model2，以减少眩光和/或眼睛疲劳。而且，驱动增益控制器364可以使用最大亮度和参考功率减小的第三功率-最大亮度模型Model3。
如上所述，当需要在图像帧的亮度与功耗之间进行附加平衡时，图像分析器340可以校正驱动增益控制器364的功率-最大亮度模型362。
这样，驱动控制器360可以使用功率-最大亮度模型362来计算驱动电流增益，并且将驱动电流增益输出到图像驱动器370以增大显示面板242的最大亮度。
图像驱动器370可以基于图像帧数据和驱动电流增益将驱动电流提供给显示面板242，从而在显示面板242上显示图像帧。
更具体地，图像驱动器370可以从色相补偿器350接收第二图像帧数据，并且从驱动控制器360接收驱动电流增益。然后，图像驱动器370可以基于第二图像帧数据和驱动电流增益来生成驱动电流，并将驱动电流提供给显示面板242。
通过来自图像驱动器370的驱动电流，可以在显示面板242上显示图像帧。
如上所述，多屏幕显示器1可以生成用于减小多个显示装置200至208的功耗的色调映射曲线，增大图像帧的饱和度以改善图像帧的对比度，并且放大驱动电流以增大图像帧的最大亮度。结果，多屏幕显示器1可以在减小多个显示装置200至208的功耗的同时改善图像帧的对比度。
图14是示出根据实施例的多屏幕显示器的图像处理方法的流程图。
在下文中，将参考图14描述多屏幕显示器1的图像处理方法1000。
在操作1010，多屏幕显示器1可以获取图像帧数据。
图像处理装置100可以通过内容接收器130从内容源接收内容数据，或者加载存储在内容存储设备140中的内容数据。
内容数据可以包括图像帧数据，并且图像处理装置100可以从内容数据获取图像帧数据。
而且，内容数据可以包括压缩/编码的图像帧数据，并且图像处理控制器110可以对压缩/编码的图像帧数据进行解码以获取图像帧数据。
在此之后，在操作1020中，多屏幕显示器1可以针对每个图像帧数据计算多个显示装置200至208的总功耗。
图像处理控制器110可以根据多个显示装置200至208的位置来划分图像帧数据，并且可以根据从图像帧数据划分出的部分图像帧数据来计算多个显示装置200至208中的每一个的功耗。
图像处理控制器110可以使用用于相应显示装置的功率模型，通过部分图像帧数据来计算多个显示装置200至208中的每一个的功耗。功率模型可以包括图像帧数据与每个像素的功耗之间的关系。功率模型可以被实现为查找表或数学式。
然后，在操作1030中，多屏幕显示器1可以预测消耗最大功率的显示装置。
图像处理控制器110可以使用图像帧数据从多个显示装置200至208中选择消耗最大功率的显示装置。
图像处理控制器110可以基于在操作1020中计算出的、多个显示装置200至208的计算出的功耗，将多个显示装置200至208的功耗彼此进行比较，从而选择消耗最大功率的显示装置。
在操作1040中，多屏幕显示器1可以基于多个显示装置200至208的总功耗以及消耗最大功率的显示装置的功耗，生成色调映射曲线。
色调映射曲线是指用于改变构成图像帧的多个像素的亮度的曲线。色调映射曲线可以提供各种效果，例如，图像帧的明度的增大或减小以及图像帧的对比度的增大或减小。
图像处理控制器110可以计算与基本映射曲线(例如，恒等函数)的第一量化相似度、与用于改善对比度的映射曲线的第二量化相似度、多个显示装置200至208的总功耗、以及消耗最大功率的显示装置的功耗。此外，图像处理控制器110可以根据图像帧的特性(例如，饱和度、亮度和明度分布)，计算第一相似度的第一权重、第二相似度的第二权重、多个显示装置200至208的总功耗的第三权重、以及消耗最大功率的显示装置的功耗的第四权重。
此后，图像处理控制器110可以基于被施加第一权重的第一相似度、被施加第二权重的第二相似度、被施加第三权重的多个显示装置200至208的总功耗、以及被施加第四权重的消耗最大功率的显示装置的功耗，来生成色调映射曲线。更具体地，图像处理控制器110生成色调映射曲线，使得被施加第一权重的第一相似度、被施加第二权重的第二相似度、被施加第三权重的多个显示装置200至208的总功耗、以及被施加第四权重的消耗最大功率的显示装置的功耗之和变为最小值。
在操作1050，多屏幕显示器1可以将色调映射曲线应用于图像帧数据以生成第一图像帧数据。
图像处理控制器110可以将在操作1040中生成的色调映射曲线应用于在操作1010中获取的图像帧数据。更具体地说，图像处理控制器110可以将色调映射曲线应用于图像帧数据中包括的每个像素数据，以生成第一色调映射图像帧数据。
在操作1060中，多屏幕显示器1可以增大第一色调映射图像帧数据的饱和度，以生成第二图像帧数据。
根据Helmholtz-Kohlrausch效应，随着在恒定亮度下饱和度增大，用户可以感到亮度增大。
为了增大感知亮度，图像处理控制器110可以根据构成图像帧的每个像素的饱和度、色相和/或亮度，来生成用于增大饱和度的饱和度增益。此外，图像处理控制器110可以将饱和度增益应用于包括在第一色调映射图像帧数据中的红色子像素的数据、绿色子像素的数据和蓝色子像素的数据，以生成第二图像帧数据。
图像处理装置100可以将第二图像帧数据发送到多个显示装置200至208。
在操作1070，多屏幕显示器1可以基于多个显示装置200至208中消耗最大功率的显示装置的功耗来计算驱动电流增益。
显示装置200可以从图像处理装置100接收第二图像帧数据。而且，显示装置200可以从图像处理装置100接收消耗最大功率的显示装置的功耗。
显示装置200的显示控制器210可以基于消耗最大功率的显示装置的功耗，使用功率-最大亮度模型362来确定图像帧的最大亮度。更具体地，显示装置200可以将消耗最大功率的显示装置的功耗应用于功率-最大亮度模型362，以确定图像帧的最大亮度。功率-最大亮度模型362可以表示显示面板242的功耗与显示面板242的最大亮度之间的关系。
由于多个显示装置200至208的功耗的降低，消耗最大功率的显示装置的功耗可以相应地降低，并且图像帧的最大亮度可以增大。显示控制器210可以计算与图像帧的最大亮度的增大相对应的驱动电流增益。
在操作1080，多屏幕显示器1可以基于第二图像帧数据和驱动电流增益来生成用于驱动显示面板242的驱动电流。
显示面板200的显示驱动器241可以生成与第二图像帧数据相对应的驱动电流，并且基于驱动电流增益来放大驱动电流。而且，显示驱动器241可以将驱动电流输出到显示面板242。
在操作1090，多屏幕显示器1可以显示图像帧。
显示面板242中包括的每个像素可以根据从显示驱动器241接收的驱动电流而发光。各个像素发射的光可以被组合以显示拼合图像帧。
如上所述，多屏幕显示器1可以生成用于减小多个显示装置200至208的功耗的色调映射曲线，增大图像帧的饱和度以改善图像帧的对比度，并且放大驱动电流以增大图像帧的最大亮度。结果，多屏幕显示器1可以在减小多个显示装置200至208的功耗的同时改善图像帧的对比度。
尽管示出和描述了本公开的一些实施例，然而本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等价物限定范围的本公开的原理和精神的前提下，可以对这些实施例进行改变。
上面已经描述了本公开的实施例。在上述实施例中，一些组件可以被实现为“模块”(或“单元”)。在此，术语“模块”(或“单元”)表示但不限于执行特定任务的软件和/或硬件组件，例如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。模块(或单元)可以有利地被配置为驻留在可寻址存储介质上并且被配置为在一个或多个处理器上执行。
因此，例如，模块(或单元)可以包括诸如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件之类的组件，并且可以包括进程、函数、属性、过程、子例程、程序代码段、驱动程序、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表、数组和变量。在组件和模块中提供的操作可以组合为更少的组件和模块，或进一步分离为附加的组件和模块。另外，组件和模块可被实现为使得它们在设备中执行一个或多个CPU。
除了上述实施例之外，可以通过存储在诸如计算机可读介质之类的介质中/上的计算机可读代码/指令来实现实施例，以控制至少一个处理元件实现任何上述实施例。介质可以对应于允许存储和/或读取计算机可读代码的任何介质。
可以将计算机可读代码记录在介质上或通过互联网传输。介质可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、磁带、软盘和光学记录介质。而且，介质可以是非暂时性计算机可读介质。介质也可以是分布式网络，从而以分布式方式存储或传输和执行计算机可读代码。更进一步，仅作为示例，处理元件可以包括至少一个处理器或至少一个计算机处理器，并且处理元件可以被分布和/或包括在单个设备中。
尽管已经针对有限数量的实施例描述了实施例，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以设计出不背离本文所公开的范围的其他实施例。因此，范围应仅由所附权利要求书限制。

Claims (15)

1.一种图像处理装置，包括：
通信器，被配置为与共同显示多屏幕系统的图像的多个显示装置通信；以及
控制器，被配置为：
处理要在所述多个显示装置上作为所述多屏幕系统的图像而显示的图像数据，其中所述控制器被配置为通过以下方式处理所述图像数据：
应用色调映射曲线，其中所述色调映射曲线是基于所述多个显示装置显示所述多屏幕系统的图像的各个部分所分别消耗的功率量中的最大功率量而生成的，
补偿所述图像数据的色相，
增大所述图像数据的最大亮度，以及
控制所述通信器将经处理的图像数据发送到所述多个显示装置以显示所述多屏幕系统的图像。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述控制器被配置为生成所述色调映射曲线，使得所述多个显示装置显示所述多屏幕系统的图像所消耗的总功率量最小化。
3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述控制器被配置为生成所述色调映射曲线，使得所述多个显示装置显示所述多屏幕系统的图像所消耗的总功率量与所消耗的所述最大功率量之和最小化。
4.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述控制器被配置为生成所述色调映射曲线，使得被施加了第一权重的所述多个显示装置所消耗的总功率量与被施加了不同于所述第一权重的第二权重的所述最大功率量之和变为最小值，以及
所述第一权重和所述第二权重是基于所述图像数据的饱和度和亮度中的至少一个而确定的。
5.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述控制器被配置为生成所述色调映射曲线，使得所述色调映射曲线与恒等曲线之间的量化相似度、所述色调映射曲线与对比度增强曲线之间的量化相似度、所述多个显示装置所消耗的总功率量、与所述多个显示装置所消耗的功率量之和最小化。
6.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述控制器还被配置为通过增大所述图像数据的饱和度来补偿所述图像数据的色相。
7.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述控制器还被配置为基于所述最大功率量来增大所述图像数据的最大亮度。
8.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述控制器还被配置为基于所述最大功率量来确定所述多个显示装置的驱动电流的电流增益。
9.一种图像处理方法，用于处理要由共同显示多屏幕系统的图像的多个显示装置显示的图像数据，所述方法包括：
基于所述多个显示装置显示所述多屏幕系统的图像的各个部分所分别消耗的功率量中的最大功率量，生成色调映射曲线；
将所述色调映射曲线应用于所述图像数据；
补偿所述图像数据的色相；
增大所述图像数据的最大亮度；以及
将经处理的图像数据发送到所述多个显示装置以显示所述多屏幕系统的图像。
10.根据权利要求9所述的图像处理方法，其中，所述生成包括：生成所述色调映射曲线，使得显示装置显示所述多屏幕系统的图像所消耗的总功率量与所述最大功率量之和最小化。
11.根据权利要求9所述的图像处理方法，其中，所述生成包括：生成所述色调映射曲线，使得被施加了第一权重的显示装置所消耗的总功率量与被施加了不同于所述第一权重的第二权重的所述最大功率量之和最小化，以及
所述第一权重和所述第二权重是基于所述图像数据的饱和度和亮度中的至少一个而确定的。
12.根据权利要求9所述的图像处理方法，其中，所述生成包括：生成所述色调映射曲线，使得所述色调映射曲线与恒等曲线之间的量化相似度、所述色调映射曲线与对比度增强曲线之间的量化相似度、所述多个显示装置所消耗的总功率量、与所述多个显示装置所消耗的功率量之和最小化。
13.根据权利要求9所述的图像处理方法，其中，补偿所述图像数据的色相包括：增大所述图像数据的饱和度。
14.根据权利要求9所述的图像处理方法，其中，补偿所述图像数据的色相包括：
基于所述图像数据的饱和度、色相和亮度中的至少一个来增大所述图像数据的饱和度；以及
保持所述图像数据的亮度。
15.根据权利要求9所述的图像处理方法，其中，增大所述图像数据的最大亮度包括：
基于所述最大功率量来增大所述图像数据的最大亮度；以及
基于所述最大功率量来确定所述多个显示装置的驱动电流的电流增益。
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