CN112447143A - 应用于显示器的图像调整方法以及相关的图像调整电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可应用于显示器的图像调整电路，所述图像调整电路包含一存储单元以及一处理器，所述处理器用以进行以下步骤：在所述显示器的显示区域定义多个区域；取得一初步图像的灰度数据；根据所述初步图像的所述灰度数据判断所述初步图像的图像类型；根据所述初步图像的所述灰度数据产生亮度累积分布函数；根据所述亮度累积分布函数以及所述初步图像的所述图像类型来对所述这些区域中每一区域个别地调整背光级别；以及产生具有个别调整后的所述这些区域中每一区域的一输出图像。

Description

应用于显示器的图像调整方法以及相关的图像调整电路
【技术领域】
本发明关于一种画面补偿技术，尤其关于一种动态调整发光二极管(LED)显示器的每一区域的背光级别的技术。
【背景技术】
LED背光为一种平面显示技术，其采用LED作为背光源来取代冷阴极荧光(CCFL)，LED背光显示器可提供更低的耗电、更高的对比以及亮度。
由于LED背光技术能够控制各个LED的背光级别(backlight level)，故可以进一步采用局部调光技术来使画面中的暗色部分呈现纯黑的感受。
传统的局部调光方法具有一些缺点，诸如高功耗以及亮度变得较低。此外，传统的局部调光方法可能会带来一些非理想的副作用而恶化了画面的质量。举例来说，传统的局部调光方法可能造成光环效应或马赛克效应，使得画面呈现块状或像素化的感觉。
综上所述，实有需要一种新颖的方法来解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的之一在于提供一种用于进行局部调光的以场景为基准的自适性背光调整方法以及相关电路。详细而言，本发明提供了一种用于动态调整LED显示器的每一区域的背光级别的方法以及相关装置，以解决上述问题。
本发明的一实施例提供了一种可应用于显示器的图像调整方法，所述图像调整方法包含有：在该显示器的一显示区域定义多个区域；取得一初步(preliminary)图像的灰度数据；根据该初步图像的该灰度数据来判断该初步图像的图像类型；根据该初步图像的该灰度数据的产生亮度累积分布函数(Cumulative Distribution Function，CDF)；根据该亮度累积分布函数以及该初步图像的该图像类型来对这些区域中每一区域个别地调整背光级别；以及产生具有个别调整后的这些区域中每一区域的一输出图像。
本发明的一实施例提供了一种可应用于显示器的图像调整电路，该图像调整电路包含一存储单元以及一处理器，该处理器用以进行以下步骤：在该显示器的显示区域定义多个区域；取得一初步图像的灰度数据；根据该初步图像的该灰度数据判断该初步图像的图像类型；根据该初步图像的该灰度数据产生亮度累积分布函数；根据该亮度累积分布函数以及该初步图像的该图像类型来对这些区域中每一区域个别地调整背光级别；以及产生具有个别调整后的这些区域中每一区域的一输出图像。
【附图说明】
图1A为根据本发明一实施例的图像调整电路的示意图。
图1B为包含图1A所示的图像调整电路的显示器的一范例的示意图。
图2为对应于图1A所示的图像调整电路的图像调整方法的流程图。
图3A为关于灰度的直方图。
图3B为由图3A所示的直方图转换而来的累积分布函数的示意图。
图4A-4D描述了亮度累积分布函数的多种范例，其各自呈现不同的分布。
图5A-5D分别为由图4A-4D中的亮度累积分布函数转换而来的亮度反累积分布函数(inverse CDF)。
图6为根据本发明一实施例的硬件架构的示意图。
【符号说明】
100 图像产生电路
110 处理器
120 存储单元
125、630 查找表
1000 显示器
1050 显示区域
202～216 步骤
600 硬件架构
610、620、630、640、650、660、670 区块
631、632、633 子区块
【具体实施方式】
在说明书及后续的权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域的普通技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
请参考图1A，图1A为根据本发明一实施例的图像调整电路100的示意图，其中图像调整电路100可应用于一显示器，诸如LED显示器。如图1A所示，图像调整电路100包含处理器110以及存储单元120。处理器110可用来执行程序代码以及进行各种操作，尤其是图2中各个步骤中的操作。存储单元120可存储一查找表(look-up table，LUT)125。图1B为包含图1A所示的图像调整电路的显示器的一范例的示意图，其中显示器1000包含显示区域1050，而显示区域1050可被分为如图1B所示的多个格状区域，且每个区域所发出的光由其内多个LED所产生。
图2为对应于图1A所示的图像调整电路100的图像调整方法200的流程图，若可得到实质相同结果，步骤不一定要完全依照图2所示的顺序被执行，图像调整方法可归纳如下。
步骤202：开始；
步骤204：在显示器的显示区域定义出多个区域；
步骤206：取得一初步图像(preliminary image)的灰度数据；
步骤208：根据该初步图像的灰度数据判断该初步图像的图像类型；
步骤210：根据该初步图像的灰度数据产生亮度累积分布函数(CumulativeDistribution Function，CDF)；
步骤212：根据该亮度累积分布函数产生一反累积分布函数(inverse CDF)；
步骤214：根据该亮度反累积分布函数以及该初步图像的图像类型来个别地调整这些区域中每一者的背光级别；
步骤216：产生包含调整后的这些区域中每一者的输出画面。
在步骤206中，灰度数据可如图3A所示，图3A为关于灰度的直方图，其中横轴表示灰度。图3A所示的直方图可经由处理器110从图3B所示的CDF转换而来，如步骤210所描述。亮度累积分布函数为一种数据，用来提供有多少个像素分布在每个灰度值上的信息，且亮度累积分布函数可用来判断初步图像的图像类型，其中初步图像可被理解为尚未经过处理的画面或数据。图像类型可大致区分为暗主导(dark-dominant)或光主导(light-dominant)的画面。
暗主导画面中大部分的像素具有较低的灰度(例如接近或等于0)，而光主导画面中大部分的像素具有较高的灰度(例如接近或等于255)。换言之，暗主导画面代表低灰度像素占大部分的画面，且暗主导区域代表低灰度像素占大部分的区域。同样地，光主导画面代表高灰度像素占大部分的画面，且光主导区域代表高灰度像素占大部分的区域。
进一步而言，图像类型可被分类为暗景(dark scene)画面、文本(text)画面以及网页画面。一般来说，暗景画面可例如是电影画面，会需要暗色像素部分看起来更黑，以使一些细部的线条以及边缘得以被更清楚地显示。因此，降低暗主导区域的背光级别可以改善整体的画面质量。
然而，关于光主导画面，诸如文字画面或网页画面，暗像素仅占据整个显示区域1050的一小部份。在此情况下，调降这些暗主导区域的背光级别只会使得这些暗主导区域更为突兀而无法带来任何好处。举例来说，整个画面会看起来更加块状(blocky)或像素化(pixelated)，严重影响到画面质量并且大幅降低使用者的体验。
为了解决前述现有技术所遭遇的问题，本发明考虑初步图像(另如尚未输出的画面)的图像类型，以使光主导画面看起来更为平顺和自然。
图3A为根据本发明一实施例的暗主导画面的关于灰度的直方图，其中，低灰度像素(例如灰度介于0～50之间的像素)的数量远高于高灰度像素的数量。因此在步骤208中，初步图像的图像类型根据图3A所示的直方图来判断。接着，在步骤210中，亮度累积分布函数(例如图3B中所示)可根据图3A中的直方图来产生，且亮度累积分布函数可进一步被用来产生步骤212中的所述亮度反累积分布函数。
图4A-4D描述了亮度累积分布函数的多种范例，其各自呈现不同的分布。图5A-5D分别为由图4A-4D中的亮度累积分布函数转换而来的反累积分布函数，其中图5A-5D中标注的“B/L”代表“背光”。亮度反累积分布函数可被存储于图像调整电路100的存储单元120中的查找表125，以作为后续之用。图5A-5D所示的多个亮度反累积分布函数可用来进行局部调光，所谓局部调光即为个别地对不同区域进行调整其背光。
在步骤214中,这些区域中每一区域的背光级别根据该亮度反累积分布函数以及初步图像的图像类型来个别地调整。如以上所述，参照初步图像的图像类型的步骤对于改善局部调光操作所造成的画面块状或像素化的现象是至关重要的，关于初步图像的图像类型的细部运用说明如下。
当图像类型被判断为暗主导画面而非光主导画面时，全部的所述这些区域的背光级别将会被调降一第一幅度(extent)，其中，暗主导画面为低灰度像素占大部分的画面，且暗主导区域为低灰度像素占大部分的区域。
另一方面，当图像类型被判断为光主导画面而非暗主导画面时，这些区域中任何暗主导区域的背光级别将会被调降一第二幅度(其中该第二幅度小于该第一幅度，且光主导画面为高灰度像素占大部分的画面)，以减轻上述块状或像素化效应。在另一例子中，基于不同用户模式或设定，这些区域中的任何暗主导区域的背光级别甚至可被提高或维持不变，以进一步抑制上述块状或像素化效应。在完成对于初步图像的补偿后，步骤216会输出这些区域已被个别调整后的画面。
图6为根据本发明一实施例的硬件架构600的示意图，其中硬件架构600可被上述的图像调整电路100，显示器1000以及图像调整方法200所采用。区块620被标注“HGL”，其代表来自区块610的初步图像的数据(标示为图像输入)，诸如图3A所示的直方图。区块630代表一查找表，其进一步基于子区块631中的数据，来根据子区块632中的亮度累积分布函数产生子区块633中的亮度反累积分布函数。区块640(标注“空间滤波器”)用以进行一些画面处理，诸如傅立叶变换等等。区块650用以接收来自区块640的处理结果以及来自区块630的亮度反累积分布函数。接着，区块660利用来自区块650的信息(标注为“重映射HGL”)来补偿该初步图像，以产生区块670中的补偿后输出(标注为“图像输出”)。
综上所述，本发明的实施例能够实现以下功效：减轻显示器的暗景画面中因暗主导区域过纯黑化处理而导致的光环效应；以及减轻显示器的高亮度画面或网页画面中因邻近区域之间大幅灰度差距而导致的削波效应(clipping effect)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的等效变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种应用于显示器的图像调整电路，包含有：
一存储单元；以及
一处理器，用以进行以下步骤：
在所述显示器的显示区域定义多个区域；
取得一初步图像的灰度数据；
根据所述初步图像的所述灰度数据判断所述初步图像的图像类型；
根据所述初步图像的所述灰度数据产生亮度累积分布函数；
根据所述亮度累积分布函数以及所述初步图像的所述图像类型来对这些区域中每一区域个别地调整背光级别；以及
产生具有个别调整后的这些区域中每一区域的一输出图像。
2.根据权利要求1所述的图像调整电路，其中根据所述亮度累积分布函数以及所述初步图像的所述图像类型来对这些区域中每一区域个别地调整背光级别的步骤还包含：
根据所述亮度累积分布函数产生一亮度反累积分布函数；以及
根据所述亮度反累积分布函数来个别地调整这些区域中每一区域的背光级别。
3.根据权利要求2所述的图像调整电路，其中所述亮度反累积分布函数存储于所述存储单元中的一查找表，以作后续之用。
4.根据权利要求1所述的图像调整电路，其中所述显示器为一发光二极管显示器。
5.根据权利要求1所述的图像调整电路，其中根据所述初步图像的所述灰度数据来判断所述初步图像的所述图像类型的步骤包含：
若所述图像类型被判断为一暗主导画面，将这些区域中所有区域的背光级别调降一第一幅度，其中所述暗主导画面为低灰度像素占大部分的画面，且这些暗主导区域为低灰度像素占大部分的区域。
6.根据权利要求5所述的图像调整电路，其中所述图像类型为一暗景画面。
7.根据权利要求1所述的图像调整电路，其中根据所述初步图像的所述灰度数据来判断所述初步图像的所述图像类型包含：
若所述图像类型被判断为一光主导画面而非被判断为所述暗主导画面，将这些区域中任何暗主导区域的背光级别调降一第二幅度，所述第二幅度小于所述第一幅度，其中所述光主导画面为高灰度像素占大部分的画面。
8.根据权利要求7所述的图像调整电路，其中所述图像类型为一网页画面。
9.根据权利要求7所述的图像调整电路，其中根据所述初步图像的所述灰度数据来判断所述初步图像的所述图像类型包含：
若所述图像类型被判断为一光主导画面，不改变这些区域中任何暗主导区域的背光级别，其中所述光主导画面为高灰度像素占大部分的画面。
10.根据权利要求1所述的图像调整电路，其中根据所述初步图像的所述灰度数据来判断所述初步图像的所述图像类型包含：
若所述图像类型被判断为一光主导画面，调升所有这些区域的背光级别，其中所述光主导画面为高灰度像素占大部分的画面。
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