TWI276353B - Method and apparatus of image adjusting - Google Patents

Description

1276353 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係提供-種影像調整之方法與裝置，尤指—種調整影 像的灰階值之方法與裝置。 【先前技術】 液晶顯示器為-種被動式發光顯示器，一般藉由背光模組提供 鲁光源，並液晶調整光通量，以產生不同灰_影像。但液晶 顯不器之顯示晝面有咖影像之對比糊顯而會有影像不清楚的 門通舉例’當—影像之各個像素之灰階值分佈得較集中於 -低灰_域時，該影像會有偏暗之情形，城影像之各個像素 會因灰階值較接近，而造成該影像之對比不明顯，甚至使得該影 像之細部較不容易辨別，進而導致該影像不清楚。 鲁—旦為了改善上述_ 1知提出—種影像調整方法，係部分調高 一影像之像素的灰階值，以增加亮度並糊部分像素的灰階值間 距。^上述方法可增加該影像之紐，而使該影像更清楚，但 有可月b會造成陰暗處的細節太過明顯，甚至產生過多的雜訊，進 而使忒影像品質降低且看起來不自然。 【發明内容】 、口此’本發明之主要目#，即是要提出一種調整影像的灰階值 以強化影像對比之方法與其裝置，以解決上述之問題。 1276353 本發明強化影像對比之方法包含根據一影像之灰階值分佈產 生多次方曲線函數，以及根據該多次方曲線函數調整該影像之 各個像素的灰階值。如此該影像會具有較佳之對比，進而提昇該 影像之品質。 本發明強化影像對比之影像處理裝置包含有一影像訊號偵測 att 一 早凡，用以接收一影像，根據該影像產生一灰階值分佈圖，並根 據該灰階值分佈圖以決定—高灰階值與—低灰階值；—影像調整 函數產生單it ’ 根據該練雜和該低灰雖赶—多次方 曲線函數；以及-f彡像訊賴整單元，㈣根據鮮次方曲線函 數調整該影像之各轉素的灰階值。 【實施方式】 為了描述本發明影像調整之方法，以下將以—詳細實施例說 明之’而非肋限定本發明之範圍。本發明影像調整之方法大致 °刀為兩。卩刀’即第_處理過程與第二處理過程。第一處理過 程用來調整—影像之各個像素的灰階值以強化影像對比，而第二 處理過㈣料比侧高該影像之各個像素的灰階值以提高該影 像j度。請參考第1圖至第4圖。第1圖係本發明方法所接收 之一影像觸的示意圖；第2圖係第1圖影像100之灰階值分佈 在接收爿影像贈之訊號後’本發明之影像調整方法會 、“衫100之各個像素的灰階值以產生一灰階值分佈圖，其 1276353 橫轴Y代表灰階值，而縱姉⑺代表職象励中具有灰階值Y 之像素個數Ν ’最大灰階值Y—max代表此影像廳之像素中最大 之灰階值，耐嫌灰驗Y—limit職表此顯示騎絲示之極限 灰階值(例如-使用8 bit資料驅動器之顯示器，其能顯示之極限灰 階值丫_1秦255，但使用者也可自行定義其γ—】減值）；第3圖 係第1圖中之影像應經過第一處理過程後所產生之灰階值分佈 圖300 ’其橫軸γ代表灰階值，而縱軸N⑺代表該影像励中且 有灰階值Y之像素個數N，經由第一處理過程後，影像励之灰 階值分佈曲線則較第2圖之灰階值分佈曲線2〇1更為寬廣；第* 圖係根據第2圖灰階值分佈圖雇產生之三次方曲線圖彻，其橫 軸Y代表輸人的紐值，其雜Y，代表輸出的灰階值。 灰階值分佈圖200的產生方式大致上有三種。第一種方式係 從影像1〇〇之各個像素之紅藍綠三個灰·伙、初、yg中決定 一灰階值加以統計而得到灰階值分佈圖2〇〇，例如一像素之三個灰 階值分別為YR=l〇〇、YG=15〇、ΥΒ=11〇，若要決定一灰階值用以 統計’可味最大值即YG=15G為紐值γ，絲三做階值之 平均值即(100+150+11〇)/3=120為灰階值γ，或將三個灰階值各乘 以-預設百分比再加以累加成為灰階值γ，而紅藍綠三個灰階值 所相對應之預設百分比加起來之總合為丨，例如％、％、界8分 別代表YR、YG、YB所需乘上的百分比，若其中Wr=6〇%、％ =20%、Wb=20%，則計算 100χ6〇%+15〇χ2〇%+11〇χ2〇%=112 可得 112為灰階值Y。 !276353 帛二财式齡麟各轉素之紅躲三做階值分佈加以 累加而得到灰階值分佈圖綱，如第7圖所示，分別統計影像卿 之各個像素之紅鱗三個紐值可制紅藍綠三做階值分佈曲 、‘IR B、G ’再將紅藍綠三個灰階值分佈曲線R、b、G加以累 加即可得到灰階值分佈圖200。 馨 第二齡式翻1紅藍綠三個灰階值分佈曲線R , B，G各乘以 :預设百分比再加以累加得職階值分佈圖跡而紅藍綠三個灰 P白值刀佈曲線R’B’G所相對應之預設百分比加起來之總合為i。 • 接下來本發明之影像調整方法則根據灰階值分佈圖2〇〇以決 疋一南灰階值YH、-低灰階值孔與一平均灰階值谓。本發明 進而根據該高灰階值YH、低灰階值yl與平均灰階值γΜ產生一 三次方曲線圖400。然而，本發明亦可只產生高灰階值犯和低灰 •階值孔，而不產好均灰階值YM，並進而根據該高灰階值YH 和低灰階值YL產生二次方曲線圖4〇〇。三次方曲線圖4〇〇翻來 將影像100之各個像素的灰階值γ映射至一新的灰階值γ,，如此 調整過後的影像110，請參照第14圖，將具有較佳之對比。請參 照第15圖，其為依據高灰階值ΥΗ與低灰階值yl所產生之三次 方曲線圖，而第16圖則為依據高灰階值γΗ、低灰階值孔與平 均灰階值ΥΜ所產生之三次方曲線圖。理論上，第15圖與第％ 圖之差異不至於太大，但第16圖之雜較大，因為若知道原始影 1276353 像的平均灰階值ΥΜ，則可立即得知此棘像其平均 高灰階值ΥΗ和低灰階值YL之決定方式，是將某部分 ^健總合_全部像奴健總合#於—預辟分比(例如^ 時所決定產生。以本發明之灰階值分佈圖細為例假設使用S紐 資料驅動器，即顯示器可顯示0到255灰階。首先，由八弋(丨广| 算影像100之全部像素之個數總合Total : Y=255 ΣΝ(Υ) = Total (1) 假設預設百分比Cl=5%，預設百分比Cl是由設計者設定用以決 定低灰階值YL的一預設值，則透過公式(2)可決定出低灰階值孔:

Y=YL ΣΝ(Υ) ⑺ >C1 = 5% r=o_

Total 同樣的，假設預設百分比C2=5%，預設百分比C2是由設計者設 定用以決定高灰階值YH的一預設值，則透過公式(3)可決定出高 灰階值YH : 1276353 Υ=ΥΗ ΣΝ(Υ) Υ=255 Total ^ C2 = 5% (3) 而平均灰階值ΥΜ為影像⑽之所有像素之灰階值的平均值，可 由公式(4)決定之： Υ=255 Σ(則 χΌ ΥΜ = y=o

Total (4)

或者，平均灰階值YM亦可為影像1〇〇巾具有最多像素個數之灰 階值，可由公式(5)決定之： Ν(ΥΜ) = Μαχ(Νφ\Ν(\)，Ν(2)···，Ν(255)) ⑶ 清參照第2圖，在本發明的較佳實施例中，其中：

Total C1> Total，且 C1 + C2<5〇% (6) 此種Cl與C2的設定，將使得所找出的高灰階值yjj、低灰階值 YL非為影像100中灰階值的最大值或最小值(例如第2圖中的最 大灰階值Y一max與0灰階），而是分別為一相對大值與一相對小 值，而且可以保證灰階值位於YH與YL之間的n(Y)總和大於T〇tal 的50%，亦即： 1276353 Υ=ΥΗ Υ^Ν(Υ)> Total χ 50% (Ί\ Y=YL V ) 在產生高灰階值ΥΗ和低灰階值孔之後，本發明可根據高灰 I1白值YH和低灰階值YL產生比例常數rl和比例常數d。比例常 數d和/2為分別針對YH與孔所設計，其值分布在(M之間， 其目的為決定新高灰階值w與新灰階值孔，(後詳敘)的依據，若 比例常數Γΐ和Γ2越大，則丨W-YH|與|YI/-YL|之值越大。假 鲁設-使用8bit資料驅動器之顯示器，其可顯示〇到255灰階，則 產生二比例常數之算式可表示如下： 、 、 Η = (8) = (9) 參請參照第2圖，由於一 8位元影像具有0至255的灰階值， 因此算式⑻和算式(9)中的數字I28代表使用8 bit資料驅動哭之顯 T器之中間灰階I而A係由低灰階值YL減去〇所得喊，亦 PA孔_〇 YL’B係由高灰階值YH減去低灰階值yl所得而來， 亦^ B YH-YL ’ C係由255 (8位元影像之極限灰階值減 去同灰1¾值YH所得而來，亦即〔=255_别。 再根據比例吊數rl，比例常數r2，以及平均灰階僮观可產 ③ 12 1276353 生即新回灰階值yh'和一新低灰階值孔，。以一使用恤資料驅 動為之顯不裔而言，產生新高灰階值YH，和新低灰階值yl, 可表示如下： #式

YH^YH + Flxrlx[i + YL^YL~F2xr2x[\^ 64^YM 128 J (10) Πΐ92 128 ] (11) 其中’异式(10)和算式(11)中的數字64，⑶，和脱係對應 於該使用論資料驅動器之顯示器所套用財數，設計者可根據 不同的影像或需求進行調整，通常可使用對稱性的常數，但若設 計者欲定義新高灰階值YH，與新低灰階值孔,其不同之權重，亦可 调整使其整組常數偏高或偏低。^若本發财法只產生高灰階值 YH和低灰階值YL，而不產生平均灰階值物，職生新高灰階 值YHf和新低灰階值yu之算式可表示如下： YH^YH^Flxrl (12) YV 二 YL - Flxrl (13) 其中，F1和F2為最大之灰階偏移量，而比例常數d與〇則 代表使用此最大之灰階偏移量之百分比。例如，若YH450， YL=50 ’ Fl=30 ’ F2=30 ’ rl=〇.8 ’ r2=0.5 ’ 則视：胳麵 8=174， ⑧ 13 1276353 ΥΙ>5〇_3〇χ〇·5=35。所以若n、F2其設定值越大，則γΗ,、孔， 與原始灰階值ΥΗ、YL之差值會越大，但太大的F1、F2值雖使 知影像對比增加較多，但容易使人眼產生不真實的感覺，故可依 據人眼實驗定出合理的Π、F2值。習知三次方曲線可決定出包含 2個轉折點的s型曲線，而此2個轉折點，剛好可代表本發明中 YH改變至观和孔改變至孔,之過程，且此轉折點為連續性滑 順(smooth)變化，有別於使用分段式的線性直線，人眼較不易感覺 ⑩出調舰與其他點之關改變_。由於—三次方曲線通常可表 示為 f(x>=ax3+bx2+cx+d，因此將(〇,〇)，（YL，YLV (ΥΗ，YH,)，以 及(255,255)四個座標點代入f(x)=ax3+bx2+cx+d中，即可求得a，b， c ’ d四個值，如第4圖，可得知本發明之三次方曲線圖4〇〇。舉 例來說，例如(Ymwow)，（yh，yhki50，i70)，故可將(_、 (2〇，15)、（150，170)、（255,255)當成四個已知解代入方程式 f(x)=ax3+bx2+cx+d，經由解聯立方程式可得知a=_〇 〇〇〇〇18， b-0·006 ’ σ=0·6372，d=0。再根據三次方曲線圖彻將影像1〇〇之 •各個像素的灰階值γ映射至一新灰階值γ，，亦即

Yf=aY3+bY2+cY+d，如此影像1〇〇之各個像素之新灰階值γ,將會 如新灰階值分佈圖300般分佈較均勻。 另外，雖然第4圖之三次方曲線圖400為一 8形曲線圖，然 而二次方曲線圖4〇〇會因各個影像之灰階值分佈的不同而有不同 的線形。請同時參照第17圖和第18圖，舉例來說，當影像1〇〇 之灰階值Y分佈較集中於一高灰階區域時，例如灰階值分佈曲線 1276353 ΓΓ旦 1 三次方曲線圖有可能會為—u形曲賴173，以整體 階值:：二，值γ。相對地’當影像1〇°之灰 則：Α 木中；低灰階區域時，例如灰階值分佈曲線182, 古方曲線圖彻有可能會為一_形曲線圖〗72，以整體拉 :隹100之各個像素的灰階值γ。而當影像應之灰階值Υ分 〜中於-1央灰階區域時’例如灰階值分佈曲線⑻，則三次 像夸3 400即為一s形曲線圖171，以均衡調整影像励之各個 像素的灰階值Y。 笛一 I同時參考第3圖和第5圖，第5圖係第1圖影像100經過 处理過程和第二處理過程後之最終灰階值分制·。㈣第 過機，若影像⑽之最歧 γ—麵，仍小於極限灰階 貞丨柄8轉繼~第二處理過程。舉例來1¾，若影像100 係1位元影像’則影像i⑻之極限灰階值γ』她為255灰階， ^又调整過後之影像⑽的最大灰階值Y—咖，為細灰階時，則 么明會將讀1GG之各個像素之新灰雜Υ，細—特定比例 R，產生特定_ R之算式(14)可表示如下： 因此，上述之假設例子中，R=2测〇=1 275。再將影像觸 之各個像素之新灰階值Ym以—特定比例R(本例子中為127城 可仔到影像励之各個像素之最終灰階值γ〃，亦即Y〜， 15 ⑧ 1276353 而第二處理過程後之影像100之最大灰階值Y_max 〃會等於極限 灰階值Y—limit。如第5圖所示，灰階值分佈曲線5〇1較灰階值分 佈曲線301集中於較高灰階之區域，因此最終灰階值分佈圖5〇〇 之總合的灰階值會較新灰階值分佈圖·之總合的灰階值大，換 句話說，第二處理過程提高了影像1〇〇之整體亮度。 睛參考第8圖，第8圖係本發明液晶顯示器_的示意圖。 液晶顯示器_包含一液晶顯示面板810以及-背光模組820。當 本發明應用於液晶顯示器_以顯示影像時，液晶顯示面板81〇 所顯不之影像在_第—處料程和第二叙触後會具有較佳 之對比和更狀亮度，因此本發明可姆應地根義定比例r降 低液晶顯示器_之背光模組82G的亮度，使第二處理過程後的 影像顯示亮度大約等於第—處理過程前的影像顯示亮度，如此可 減少液晶顯示器8〇〇之耗電量。 此舉例來說，本發明可直接依據特定比例尺調暗液晶顯示器_ 之背光模組820之亮度’調暗背光模組㈣亮度之算式可表示如 (15) /係背光模組820調暗後之亮度，而Β係背槪_原本 之讀。本發明亦可根據特定比例R和液晶顯示器_之伽碼 16 ⑧ 1276353 之亮度，上述調暗背光模組820亮 (gamma)值調暗背光模組820 度之异式可表示如下： (16) 5ΧΦ gamma 哭上式:之gamma係液晶顯示器麵之伽碼值，對於液晶顯示 二800而5 ’ 一輸獨虎強度之职_次方會正比於液晶顯示器 之螢幕亮度。本發明亦可根據特定比例R、液晶顯示器動之 伽碼（gamma)值以及三次方曲線圖·之曲線函數制，以調暗 背光模組820之亮度，上述調暗背光觀82〇亮度之方法大致上 有四種，可由下述算式表示： B，=Bx 上 X-

YM R f{YM) (17) 5，=5x[全x7^]~ (18) (19)

YA R f(YA) f(YM)係將平均灰階值YM代入曲線函數f(x)而得，而ya係 任一灰階值’ f(YA)係將任一灰階值YA代入曲線函數f(x)而得。 17 1276353 以(1乃式為例，因為訊號由YM放大至f(YM)，故背光模組其調暗 之比例即為，·同樣的，若訊號由YA放大至f(YA)，則背光 模組其調暗之比例成為。設計者可根據其影像調整之不同需 求，例如若考慮使用最佳化調整而不考量成本，則可採用公式(18)

:、(2〇)來貝現之，因為其同時考慮f(x)、R、值；若以成本 =考量重點，則可選擇公式⑽、⑽、⑼、（19)等公式，以決定 月光模組820所需對應輸出之亮度。

個僮i外在付到影像100之各個像素之最終灰階值Y"後，各 值三個子像素贼階值亦係根據上述三種產生灰階 值刀佈圖200之方法分配而得。廉倫约— 係從影像100之各個像素之紅 以統計而得到時(亦即第 方程式，經過第-處理 個子像素的麵值，其算私下—禮程序’分職定紅藍綠三 =佈圖200之方法分配而得:舉例來說，當灰階值分佈圖雇 藍綠三個灰階值中決定一灰階值加 種方式）’則可以根據所得之三次方曲線 η (21) η

xR (22) yg^ YG.mi ΥΧ

xR (23)

18 1276353 W、ΥΒ〃和YG〃分獅分g後之紅歸三個子像素的灰 階值，而YR、YB和YG分別係原本紅藍綠三個子像素的灰階值。 YX代表原本紅藍綠三個灰階值(YR、YG、Υβ)中的最大值，或係 原本紅藍綠三個灰階值的平均值，_原本紅藍綠三個灰階值各 乘以-職百分比再加以累加而得之值。當灰階值分佈圖2〇〇係 分別由紅藍綠三個灰階值分佈曲線R，B，G加以累加而得到時(亦 即第二種方式），或係將紅藍綠三個灰階值分佈曲線R，Β，〇各 φ乘以-預設百分比再加以累加而得到時(亦即第三種方式），則分 配紅藍綠三個子像素的灰階值之算式可表示如下· YR”=f(YR)xR (24) YB^f(YB)xR (25) YG^=f(YG)xR (26) 經由本發明之第-處理過程後，可加強影像⑽之對比，而 本發明之第二處理過糊可減対光馳之亮錢喊少液晶顯 不器之耗電量。另外，上述算式皆只係本發明影像處理之代表算 式’上述算式中之常數，例如64，128，192，255皆係 : 位元影像絲狀常數。耻，其帅同目的之算式若^於一上8 述方法亦屬本發明之範轉。 ； 為了更明魏明本發明影像調整之方法，第6圖提供一本發 19 ^76353 明方法的流程圖600。請參考第6圖，並一併參考第1圖至第5 圖，第6圖之流程圖600包含有下列步驟： 步驟610 ·· 接收一影像1〇〇之訊號，並分析影像10〇之灰階值分 佈； 步驟620 ·· 根據影像100之灰階值分佈產生一高灰階值ΥΗ和一 低灰階值YL(以及一平均灰階值υμ); ^ 步驟630 : 根據高灰階值ΥΗ和低灰階值yl(以及平均灰階值 ΥΜ)產生三次方曲線圖4〇〇 ; 步驟640 : 根據二次方曲線圖4〇〇將影像1〇〇之各個像素的灰階 值Υ映射至一新灰階值Υ'; * 步驟650 : 分析調整後影像1〇〇之最大灰階值Y_max，是否小於 極限灰階值Y—limit，若是則繼續步驟66〇，若否則 繼續步驟670 ; 步驟660 : • 依據特定比例R等比例調高影像1〇〇之各個像素之 新灰階值Y’，並繼續步驟68〇 ; 步驟670 : ㈣影像100之最終灰階值Y，/，且不調暗背光模組 82〇之亮度。 步驟680 : 得到影像励之最終灰階值γ〃，並調暗背光模組82〇 之亮度。 基本上， 守以上順序: ’上述結果的達成，流程圖_的步驟並不一定要遵 ，且各個步驟並不-定係相鄰的，其他的步驟也可介 20 1276353 將^另外本發明實施__三:欠方曲線圖400 杯Ur 較階值γ映輕—新麵值γ'，然而， 映攸__雄值γ,。本發财村由軟㈣= 、。亦可由軟體搭_體、硬體或以上三種方式之任意組合來達 成0 ▲另外，本發明除了可根據影像1〇〇之灰階值分佈目產生 南灰階值y和低灰階值孔，本發明亦挪據影像觸並參考影 像100先别之影像產生高灰階值YPJ和低灰階值孔以調整影像 、々之各個像素的灰階值。舉例來說，第一影像之前面三張影像係 為第二影像，第三影像，以及第四影像，則產生高灰階值ΥΗ和 低灰階值YL之算式可表示如下·· YH = (A^^BxYH2-，CxYH3+DxYH4)/(A + B + C-,D) (27) YL-(^YL^BxYL2+CxYL3+DxYL4)/(A^B-，C^D) (28) ΥΗ〗’ ΥΗ2，ΥΗ3，和YH4分別係第一影像，第二影像，第三 影像’和第四影像之高灰階值，而γΐ^，yl2，yl3，和yl4分別 係第一影像，第二影像，第三影像，和第四影像之低灰階值。A， B，C，D係根據設計者需求所決定之常數。上述高灰階值別和 低灰階值YL之產生方式可避免液晶顯示器8〇〇之顯示晝面發生閃 21 1276353 爍之情形。 相對地，在根據影像励產生三次方曲線圖後，本發明 亦可根據三次方曲線圖4GG調整影像⑽後面特定數目之影像。 舉例來說，本發明可根據影像1()()之三切曲線圖調整影像 1〇〇後面十張之影像之灰階值，接下來再根據影像腦彳羑面之第十 =影像產生另-三次方曲線圖，以此類推。如此本發明不需根據 籲每張衫像來產生二次方曲線圖，因此可減少處理器或影像處理裝 置之負擔。 請參考第9圖，第9圖係本發明調整影像之影像處理裝置9〇〇 -的示意圖。影像處理裝置9〇〇包含-影像訊賴測單元，一影 •像調整函數產生單元920，-增益控制單元93〇，一影像訊號調整 單元 ’ -衰減㈣單元_，叹―背光亮度触單元94〇。 當接收到影像100之訊號後，影像訊號_單元會根據影像 • 100之灰階值分佈產生高灰階值YH，低灰階值孔，以及最大灰 階值Y—max(在第9圖之實施例中，影像訊號债測單元91〇不產生 平均灰階值YM)。影像調整函數產生單元92〇則根據高灰階值别 和低灰階值YL產生三次方曲線函數f⑻，以及根據最大灰階值 Y—贿和影像100之極限灰階值YJimit產生特定比例R。增益控 制單兀930接下來將三次方曲線函數f(x)所產生的放大倍率/逆， Λ： 乘以特定比例R，亦即產生放大倍率曲線函數R,(x)，其中

22 D 1276353 = 。影像訊號調整單元950則根據放大倍率曲線函數 R(x)调整影像1〇〇之各個像素的灰階值(將影像應之之各個像素 的灰階值代人放大鲜曲線函數吻)），並輸㈣整過後之影像 100之訊號至液晶顯示器800之液晶顯示面板81〇。衰減控制單元 960用來根據特定_ R(以及放大倍率產生—背光控制訊 號，舉例來說，以算式(15)❿言，衰減控制單元係將特定比 例R轉換為其倒數|以產生背光控制訊號;以算式(17)轉式(19) 而吕，衰減控制單元960係根據特定比例R之倒數|和放大倍率 /(i) y產生背光控制訊號。而背光亮度調整單元940則根據背光控制 訊號調暗液晶顯示器800之背光模組820之亮度。例如，若衰減 控制單元960通知背光亮度調整單元94〇最後要有原背光亮度 之亮度，則背光亮度罐單元_可關紐#電流，使得背 光模組820的燈管有80%的亮度。 請參考第10圖，第10圖係本發明調整影像之另一影像處理 裝置1000的不意圖。在第10圖之實施例中，除了影像訊號偵測 單元1010和影像調整函數產生單元1020外，影像處理裝置1〇〇〇 之其餘元件皆和第9圖之實施例相同。影像訊號偵測單元1〇1〇會 根據影像100之灰階值分佈產生高灰階值纽，低灰階值孔，平 均灰階值YM，以及最大灰階值Y—max。而影像調整函數產生單 元1020則根據尚灰階值yh ’低灰階值孔，以及平均灰階值 23 1276353 產生三次方曲線函數f(x)，以及根據最大灰階值Y—max和影像ι〇〇 之極限灰階值YJimit產生特定比例R。 另外，在第π圖和第12圖之實施例中，影像處理裝置η⑽ 和影像處理裝置_多了一伽碼值麵單元wo，伽瑪值補償單 元97〇係根據液晶顯示器議之伽碼侧整背光控制訊號為其伽 碼次方倍，以調暗液晶顯示器8〇〇之背光模組82〇之亮度例如， •以算式(16)而言，伽碼值補償單元係使調暗後之背光模組82〇 之亮度為原來亮度之(1/R)g_a倍。 基本上’第9圖至第12圖之實施例皆只係本發明影像處理農 置之其中幾種’其他影像處理裝置若執行上述本發化影像對 比之方法亦屬本發明之範缚。 需要注意的係，浦函數產生單元92()，麵可事先儲 _存稷數個三次方曲線函數，當得知影像1〇〇之高灰階值纽和低 灰階值YL (以及平均灰階值谢)之後，影像調整函數產生單元_ 920，1020可比對其事先儲存之三次方曲線函數，若某一三次方曲 線函數之高灰階值YH和低灰階值孔(以及平均灰階值綱相同 於影像100之高灰階值YH和低灰階值孔(以及平均灰階值綱， 則影像調整函數產生單元92G，_可直接輸出三妨曲線函數 不U運开來產生5亥二次方曲線函數，如此可減少影像處理 衣置之負擔即使/又有二次方曲線函數之高灰階值别和低灰階 24 1276353 以及平均灰·，相_彡像1⑻之高灰驗VH和低 灰 YL(以及平均灰階值观），影像調整函數產生單元92〇，-腳^可根據其事先儲存之三次#曲線函數利用内插法運算來產 生二次方^線函數。___法運算來產生三次方曲線函數 ^直接運异U產生三次方曲線函數簡單，因此亦可減少影像處理 裝置之負擔。 • 如第13圖所示，以一使用6bit資料驅動器之顯示器為例，假 設影像調整函數產生單元於高灰階值纽和低灰階值孔間每 隔16個灰階值即儲存-三次方曲線函數，例如在高灰階值很^ 和低灰階值YLM之A點儲存三次方曲線函數fA(x)，在高灰階值 YH=48和低灰雛制6之B _存三次錢線練&⑻在 局灰階值YH=32和減驗孔=32之c _存三:欠枝線函數 fc(x) ’以及在高灰階值YH=48和低灰階值點儲存三 次方曲線練fD(x)。當-影像p之高灰階值珥和低灰階值斗 •係位於A，B，C，D四個點之間時，本發明可利用内插法運算來 產生影像卩之三次方曲線函數fp(x)，產生三次方曲線函數物之 算式可表示如下： /〆七[Λ(θ><(16-δ)χ(16，/256] + [Λ(χ)χ(16 —6)χ ⑷ / + L/c W X (6) X (16 - α) /256] + [以χ) χ (6) χ ⑷ /256] (29) 算式(29)中之a係影像Ρ之高灰階值γΗρ和Α點之高灰階值 YHA之差，亦即a=YHp_YHA，而b係影像p之低灰階值％和a 25 1276353 點之低灰階值YLA之差，亦即b=YLp-YLA。 綜合以上所述，本發明係根據影像之灰階值分佈產生一曲線 函數’並根據該曲線函數調整所接收到的影像之各個像素之灰階 值以強化影像之對比。

相較於先前技術，本發明係提供一種調整影像1〇〇的灰階值y 以強化影像對比之方法和相關裝置，本發明可使調整後之影像励 的灰階值γ分佈較均勻以強化影像1〇〇之對比，另外本發明方法 亦可減少液晶顯示器800之耗電量。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範 圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 ^圖為本發明影像調整方法所接收之—影像的示意圖。 2圖為第1圖影像之灰階值分佈圖。 第3圖為第i圖影像經過第—處理過程後之新灰階值分佈 =圖為_第2圖灰階值分佈圖產生之三次方曲線圖。 圖^第1圖影像經過第一處理過程和第二處理過程後 之最終灰階值分佈圖。 第6圖為本發明影像調整方法的流程圖。 1276353 第7圖為第1圖影像之紅藍綠三個灰階值分佈曲線的示意 圖。 第8圖為本發明液晶顯示器的示意圖。 第9圖為本發明調整影像之影像處理裝置之第一實施例的 示意圖。 第10圖為本發明調整影像之影像處理裝置之第二實施例 的示意圖。 第11圖為本發明調整影像之影像處理裝置之第三實施例 的示意圖。 第12圖為本發明調整影像之影像處理裝置之第四實施例 的示意圖。 第13圖為本發明利用内插法運算來產生三次方曲線函數 的示意圖。 第14圖為第1圖影像經由本發明影像調整之方法處理後的 示意圖。 • 第15圖為本發明依據高灰階值與低灰階值所產生之三次 方曲線圖。 第16圖為本發明依據高灰階值、低灰階值與平均灰階值所 產生之三次方曲線圖。 第17圖為本發明影像調整方法依據各種情況產生之三次 方曲線圖。 第18圖為本發明影像調整方法依據各種情況產生之灰階 值分佈曲線圖。 27 1276353 【主要元件符號說明】 100,110 影像 200 灰階值分佈圖 300 新灰階值分佈圖 400 三次方曲線圖 500 最終灰階值分佈圖 600 流程圖 610〜680 步驟 800 液晶顯不裔 810 液晶顯示面板 820 背光模組 900，1000，1100，1200 影像處理裝置 910,1010 影像訊號偵測單元 920,1020 影像調整函數產生單元 930 增益控制單元 940 背光亮度調整單元 950 影像訊號調整單元 960 衰減控制單元 970 伽碼值補償單元 171 S形曲線圖 172 倒U形曲線圖 173 U形曲線圖 181，182，183,201，301，501，R，(¾ B 灰階值分佈曲線

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Claims (1)

1276353 十、申請專利範圍： 1· 一種影像調整方法，其包含有下列步驟： ⑻接收一影像； (b) 根據該影像產生一灰階值分佈圖； (c) 根據該灰階值分佈圖以決定一高灰階值與一低灰階值； (d) 根據該高灰階值和該低灰階值產生一多次方曲線函數；以 • 及 (e) 根據該多次方曲線函數調整該影像之各個像素的灰階值。 2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中步驟(c)係為根據一 • 第一預設百分比，一第二預設百分比以及該灰階值分佈圖決 、定該高灰階值與該低灰階值。 3·如申請專利範圍第2項所述之方法，其另包含根據該灰階值 • 分佈圖決定一平均灰階值，其中步驟(d)係為根據該高灰階 值，該低灰階值，以及該平均灰階值產生該多次方曲線函數。 4·如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該第一預設百分比 係大於該影像之全部像素之個數總合之倒數，該第二預設百 分比係大於該影像之全部像素之個數總合之倒數，且該第一 預設百分比與該第二預設百分比之總合小於該影像之全部像 素之個數總合之一半。 29 1276353 i 3項所述之方法，其巾該平均灰階值係為 P像之所有像素之灰階值的平均值。 申明專利㈣第3項所述之方法，其巾該平均灰階值係為 該影像中具有最多像素個數之灰階值。 _ 專她圍第1項所述之方法，其中該灰階值分佈圖係 攸該衫像之各個像素之紅藍綠三個灰階值中決定一灰階值加 以統計而得。 ,8· t申請專利範圍第1項所述之方法，其中該灰階值分佈圖係 77別由該影像之各個像素之紅藍綠三做值分佈加以累加 而得。 • 9·如申明專利範圍第1項所述之方法，其中該灰階值分佈圖係 分別由該影像之各個像素之紅藍綠三個灰階值分佈各乘以一 預設百分比再加以累加而得，該紅藍綠三做階值分佈所相 對應之該預設百分比之總合為一。 10·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該多次方曲線函數 係為非線性曲線函數。 如申請專利範圍帛1項所述之方法，其另包含在步驟(e)之 30 !276353 、 後，根據該影像中之一最大灰階值和一極限灰階值產生一特 — 定比例，並依據該特定比例調高該影像之各個像素的灰階值。 12·如申明專利範圍第^項所述之方法，其另包含根據該特定比 例調暗一液晶顯示器之背光模組之亮度。 13. 如申請專利範圍帛u項所述之方法，其另包含根據該特定比 例和一液晶顯示器之伽碼（ga_a)值調暗一背光模組之亮 度。 14. 如申請專利範圍第u項所述之方法，其另包含根據該多次方 崎函數，該蚊比例，以及—液晶顯示器之伽碼值調暗一 背光模組之亮度。 15. 如申請專利範圍第！項所述之方法，其另包含根據該影像之 • 灰階值分佈圖以及該影像先前之影像之灰階值分佈圖產生一 高灰階值和-低灰階值，其中步驟⑷係為根據該高灰階值和 该低灰階值產生該多次方曲線函數。 ⑹如申請專利範圍第！項所述之方法，其另包含在步驟⑹之 後根據該该多次方曲線函數調整該影像後面之影像之各個 像素的灰階值。 π如中請專利範圍第1項所述之方法，其係為-液晶顯示器. 31 1276353 由調整影像的灰階值強化影像對比之方法。 18· —種影像調整裝置，其包含有： -影像訊號_單元，用以接收—影像，根據該影像產生一 灰階值分佈圖，並根據該灰階值分佈圖以決定一高灰階值 與一低灰階值； -影像調整函數產生單元，用以根據該高灰階值和該低灰階 值產生一多次方曲線函數；以及 籲 -f;像磁^整單元，用以根據該乡:欠方曲線函數調整該影 像之各個像素的灰階值。 19·如申請專利範圍第18項所述之影像調整裝置，其中該影像訊 號偵測單元係根據一第一預設百分比，一第二預設百分比以 及該灰階值分佈圖決定該高灰階值與該低灰階值。 • 20·如申請專利範圍第18項所述之影像調整裝置，其中該影像訊 號偵測單元另可根據該影像之灰階值分佈圖決定一平均灰階 值，該影像調整函數產生單元係根據該高灰階值，該低灰階 值，以及該平均灰階值產生該多次方曲線函數。 21·如申請專利範圍第18項所述之影像調整裝置，其中該影像調 整函數產生單元係儲存複數個預設多次方曲線函數，並根據 該高灰階值，該低灰階值和該複數個預設多次方曲線函數以 32 1276353 内插法產生該多次方曲線函數。 22·如申請專利範圍第18項所述之影像調整裝置，其中該第一預 設百分比係大於該影像之全部像素之個數總合之倒數，該第 一預設百分比係大於該影像之全部像素之個數總合之倒數， 且該第一預設百分比和該第二預設百分比之總合小於該影像 之全部像素之個數總合之一半。 23·如申呀專利範圍帛20項所述之影像調整裝置，其中該平均灰 階值係為該影像之所有像素之灰階值的平均值。 24·如申明專利|巳圍第2〇項所述之影像調整裝置，其中該平均灰 階值係為該影像中具有最多像素個數之灰階值。 25·如巾明專利補第18項所述之影像調整裝置，其中該灰階值 分佈圖係從該影像之各個像素之紅藍綠三個灰階值中決定一 灰階值加以統計而得。 26. 專利範圍第18項所述之影像調整裝置，其中該灰階值 =:係;7別由5緣像之各個像素之紅藍綠三個灰階值分佈 加以累加而得。 27.如申請專利範圍第18 分佈圖係相由紗傻^^像兩綠置，其中献階值 ^ 各個像素之紅藍綠三個灰階值分佈 33 1276353 33. 34. • 35. 36· 37. 如申請31項所述之影像酿裝置，其另包含一衰 減控制單70用來轉該較_產生—背光控制訊號。 如申請專利1_ 33項所述之影像調整裝置，其另包 光亮度調整單元，用來柄姑#北， 求根據該背光控制訊號調暗一液晶顯示 器之背光模組之亮度。 專利耗11第34項所述之影像調整裝置，其中該衰減控 制單το係根獅特定比例和該多次方曲線函數產生該背光控 制訊號。 如申凊專利辄圍第34項所述之影像調整裝置，其另包含一伽 碼值補鮮το電連接於該衰減控鮮元和該背光亮度調整單 凡之間’用來根據該液晶顯示器之伽碼值調整該背光控制訊 號。 一種液晶顯示器，其包含有： 一液晶顯示面板； 月光模組’用來提供光源於該液晶顯示面板；以及 一影像調整裝置，其包含有： 一影像訊號偵測單元，用以接收一影像，根據該影像產生 一灰階值分佈圖，並根據該灰階值分佈圖以決定一高 35 1276353 預設百分比係大於該影像之全部像素之個數總合之倒數，且 該第-預設百分比和該第二預設百分比之總合小於該影像之 全部像素之個數總合之一半。 42.如申請專利範圍第％項所述之液晶顯示器，其中該平均灰階 值係為該影像之所雜素之細制平均值。 ⑩43.如申請專利範圍第％項所述之液晶顯示器，其中該平均灰階 值係為該衫像中具有最多像素個數之灰階值。 44.如申請專利範圍第37項所述之液晶顯示器，其中該灰階值分 佈圖係從該影像之—像素之紅藍綠三做階值中決定一灰 階值加以統計而得。 45·如申请專利範圍第37項所述之液晶顯示器，其中該灰階值分 ⑩ 佈_力別由热像之各轉素之紅藍綠三做p綠分佈加 以累加而得。 46.如申睛專利範圍第37項所述之液晶顯示器，其中該灰階值分 佈圖係分別由該影像之各個像素之紅藍綠三個灰階值分佈各 乘以-預設百分比再加料加轉，該紅麟三個灰階值分 佈所相對應之該預設百分比之總合為_。 47·如申請專利範圍第37頊所诚夕、、右曰一 囚乐/貞所这之液日日顯不器，其中該影像訊號 37 1276353 债測單元係根據該影像之灰階值分佈圖以及該影像先前之影 像之灰階值分佈圖產生該高灰階值和該低灰階值。 48·如申請專利範圍第37項所述之液晶顯示器，其中該影像訊號 調整單元另可根據該該多次方曲線函數調整該影像後面之影 像之各個像素的灰階值。 49·如申請專利範圍第37項所述之液晶顯示器，其中該多次方曲 線函數係為非線性曲線函數。 50·如申請專利範圍第37項所述之液晶顯示器，其中該影像調整 函數產生單元另可根據該影像中之一最大灰階值和一極限灰 階值產生一特定比例。 M.如申請專利範圍第％項所述之液晶顯示器，其另包含一增益 $制單元電連接於該影像調整函數產生單元和該影像訊號調 整單元之間，用來根據該多次方曲線函數和該特定比例以產 生-放大倍率曲線函數，其中該影像訊號調整單元係根據該 放大倍率曲線函數調整該影像之各個像素的灰階值。 52.如申，專利範圍第％項所述之液晶顯示器，其另包含一衰減 控制早兀’用來根據該特定比例產生-背光控制訊號。 级如申請專利範圍第52項所述之液晶顯示器，其另包含一背光 38 1276353 亮度調整單元，用來根據該背光控制訊號調暗該背光模組之 亮度。 54.如申請專利範圍第53項所述之液晶顯示器，其中該衰減控制 早几係根據該特定比例和該多次方曲線函數產生該背光控制 訊號。 • 55.如申請專利範圍第53項所述之液晶顯示器，其另包含-伽碼 值補償單it電連接於該衰減控制單元㈣背光亮度調整單元 之間，用來根據鎌晶顯示器之伽碼值調整該背光控制訊號。

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