TWI395492B - 顯示裝置之影像亮度控制與影像處理之方法及裝置 - Google Patents

Description

顯示裝置之影像亮度控制與影像處理之方法及裝置

本發明是有關於一種影像處理的方法及裝置，且特別是有關於一種顯示裝置之影像亮度控制的方法及裝置。

在彩色顯示器或彩色電視機中，若使用平面顯示面板可增加螢幕的尺寸。但與陰極射線管比較，影像亮度會降低。為了克服這個缺點，可使用由三個主要色彩(Red,Green,Blue)加上白色訊號成分的四色輸出裝置。要獲得白色訊號成分可經由將白光發射或反射到白色濾光器，這可增加顯示裝置之影像整體亮度。

加入白色訊號成分到原始主要色彩來增加影像亮度的附帶影響則是色彩飽和會降低。為了克服此附帶影響，需要調整原始的三個主要色彩，以便於當這些經調整過的RGB色彩及白色成分一起被輸出時，亮度仍可增加而色彩飽和幾乎保持不變。

本發明提供一種方法來增加顯示裝置中影像的亮度而色彩飽和幾乎保持不變。

本發明又提供一種影像處理裝置來增加在顯示裝置中影像的亮度而色彩飽和幾乎保持不變。

本發明的方法及裝置用於增加顯示裝置中影像的亮度。根據輸入色彩訊號以產生白色訊號，輸入色彩訊號包括主要訊號成分R(紅色)，G(綠色)與B(藍色)。內含影像資料的主要訊號成分是由一外部裝置逐畫素(pixel by pixel)地輸入，這外部裝置比如為電腦主機。所產生的白色訊號成分及主要訊號成分將用來產生調整後主要訊號成分。白色訊號成分及調整後主要訊號成分將構成顯示訊號，用於顯示亮度受控影像。與輸入色彩相較之下，顯示訊號的亮度會增加但色彩飽和幾乎保持不變。

本發明提供一種用於控制影像亮度的方法，包括以下步驟：決定係數；由輸入色彩訊號產生白色訊號成分；根據係數及白色訊號成分以抑制輸入色彩訊號，以產生顯示訊號的調整後主要訊號成分；根據包括白色訊號成分的顯示訊號來顯示亮度受控之色彩影像；其中該係數會影響亮度受控之色彩影像的亮度。

本發明提供另一種用於控制影像亮度的方法，包括以下步驟：由輸入色彩訊號的主要訊號成分產生轉換參數；根據主要訊號成分產生白色訊號成分；根據轉換參數，白色訊號成分及主要訊號成分產生顯示訊號之調整後主要訊號成分；根據包括白色訊號成分的顯示訊號來顯示亮度受控之色彩影像。

本發明提供一種影像處理裝置，包括：偵測器，根據輸入色彩訊號的主要訊號成分產生白色訊號成分；乘法器，將白色訊號與一係數相乘以產生乘法結果；減法單元，將主要訊號成分減去乘法結果來產生顯示訊號之調整後主要訊號成分，其中顯示訊號包括白色訊號成分。

本發明提供另一種影像處理裝置，包括：偵測器，根據輸入色彩訊號的主要訊號成分產生白色訊號成分；非線性轉換器，根據主要訊號成分輸出轉換參數；乘法單元，將主要訊號成分與轉換參數相乘以產生乘法結果；減法單元，將乘法結果減去白色訊號成分來產生顯示訊號之調整後主要訊號成分，其中顯示訊號包括白色訊號成分。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第一實施例

圖1顯示本發明第一實施例之影像處理裝置的方塊圖。如圖1所示，影像處理裝置包括最小值偵測器101、乘法器103及減法單元105。減法單元包括三個減法器105a~105c。輸入至裝置之輸入色彩訊號包括主要訊號成分R(紅)，G(綠)，B(藍)。

最小值偵測器101可從主要訊號成分中找出最小值並使用該最小值來產生白色訊號成分W。例如，白色訊號成分之值W可能等於最小值。

乘法器103將白色訊號成分乘上既定係數k以產生乘法結果。

減法單元105將主要訊號成分減去相乘結果，來產生調整後主要訊號成分R’，G’，B’。減法器105a將主要訊號成分R減去相乘結果來產生調整後主要訊號成分R’；減法器105b將主要訊號成分G減去相乘結果來產生調整後主要訊號成分G’；減法器105c將主要訊號成分B減去相乘結果來產生調整後主要訊號成分B’。調整後訊號可表示為：R’＝R－kW，G’＝G－kW，B’＝B－kW。四個訊號成分R’，G’，B’及W，被當成顯示訊號，以輸入至顯示器107中。

表1顯示上述實施例在不同k值下的實驗結果，顯示訊號與原本輸入色彩訊號的亮度與色度比較。

其中：k：既定係數；WH：白色影像的亮度；BL：黑色影像的亮度；CR：WH對BL的比值，亦即WH/BL；WH’/WH：顯示訊號與輸入色彩訊號的亮度比；NTSC%CIE1976(C)：訊號色度；以及C’/C：顯示訊號與輸入色彩訊號的色度比。

在上述實施例中，如表1所示，儘管顯示訊號(R’，G’，B’，W)之色度可能保持在輸入色彩訊號(R，G，B)之色度的87%附近，比較顯示訊號及輸入色彩的亮度後，可看出顯示訊號的亮度是增加的。例如當k是0.1時，顯示訊號之白色影像的亮度較輸入色彩訊號之白色影像的亮度高出33%。

第二實施例

圖2顯示本發明第二實施例之具有非線性轉換器之影像處理裝置的方塊圖。如圖2所示，影像處理裝置包括最小值偵測器201、非線性轉換器203、乘法單元205及減法單元207。乘法單元205包括三個乘法器205a~205c。減法單元207包括三個減法器207a~207c。輸入至此影像處理裝置之輸入色彩訊號包括主要訊號成分R(紅)，G(綠)，B(藍)。

最小值偵測器201從主要訊號成分找出最小值並使用該值來產生白色訊號成分W。例如，白色訊號成分之值W可能等於最小值。

非線性轉換器使用主要色彩訊號來產生轉換參數α。

乘法單元205將主要訊號成分與轉換參數α相乘來產生乘法結果。乘法器205a將主要訊號成分R與轉換參數α相乘來產生乘法結果α R；乘法器205b將主要訊號成分G與轉換參數α相乘來產生乘法結果α G；乘法器205c將主要訊號成分B與轉換參數α相乘來產生乘法結果α B。

減法單元207是將乘法結果減去白色訊號成分以產生調整後主要訊號成分R”，G”，B”。減法器207a將乘法結果α R減去白色訊號成分W來產生R”；乘法器205b將乘法結果α G減去白色訊號成分W來產生G”；乘法器205c將乘法結果α B減去白色訊號成分W來產生B”。

調整後主要訊號成分可用R”＝α R－W，G”＝α G－W，B”＝α B－W來表示。四個訊號成分R”，G”，B”及W，被當成顯示訊號，以輸入至顯示器209中。

圖3是非線性轉換器203的方塊圖。非線性轉換器包括最大值偵測器301及轉換參數輸出單元303。最大值偵測器從主要訊號成分R，G，B中找出最大值。轉換輸出單元303利用公式α＝[UP/MAX]^β 以產生轉換參數α，其中MAX是由最大值偵測器301找出的最大值；UP是主要訊號成分的上限，例如255；β是既定係數，範圍是0到1之間，較好為0.5。

圖3中的轉換參數輸出單元303可利用具有既定係數β的查表來實施。此查表提供最大值偵測器之輸入值及其輸出值做一對一的對映，其中偵測器的輸出值是轉換參數α。或是，轉換參數輸出單元303可由多個查表來實施，且每一查表有不同的係數β。對於設計者來說，使用多個不同係數β的查表可提供更大彈性，也就是設計者可選取多個查表的其中一個來輸出轉換參數α。

圖3中的轉換參數輸出單元303也可利用微處理器來實施。微處理器可計算轉換參數α。既定係數值β可由設計者改變，這樣就能提供更大的彈性。

圖4a~4c顯示本發明第二實施例之影像處理裝置之不同處理階段的輸入色彩成分的主要訊號成分R，G，B、調整後主要訊號成分R”，G”，B”及白色訊號成分W。圖4a顯示主要訊號成分R，G，B的值，如例子所示，白色訊號成分W的值設定成相同於主要訊號成分G，也就是主要訊號成分R，G，B之間的最小值。圖4b顯示每一個主要訊號成分乘上轉換參數α來產生α R，α G及α B。圖4c顯示調整後主要訊號成分R”，G”，B”的值，其中R”＝α R－W，G”＝α G－W，B”＝α B－W。在垂直軸上之值255是主要訊號成分的上限。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

101．．．最小值偵測器

103．．．乘法器

105a、105b、105c．．．減法單元

107．．．顯示器

201．．．最小值偵測器

203．．．非線性轉換器

205．．．乘法單元

205a、205b、205c．．．乘法器

207．．．減法單元

207a、207b、207c．．．減法器

209．．．顯示器

301．．．最大值偵測器

303．．．轉換參數輸出單元

圖1顯示本發明第一實施例之影像處理裝置的方塊圖。

圖2顯示本發明第二實施例之具有非線性轉換器之影像處理裝置的方塊圖。

圖3顯示本發明第二實施例之非線性轉換器的方塊圖在。

圖4a~4c顯示本發明中第二實施例之影像顯示裝置中的輸入色彩訊號(R/G/B)及顯示訊號(R”/G”/B”/W)。

201．．．最小值偵測器

203．．．非線性轉換器

205．．．乘法單元

205a、205b、205c．．．乘法器

207．．．減法單元

207a、207b、207c．．．減法器

209．．．顯示器

Claims (10)

1. 一種影像處理方法，包括以下步驟：由一輸入色彩訊號的主要訊號成分產生一轉換參數；由該主要訊號成分取得一白色訊號成分；以及根據該轉換參數、該白色訊號成分及該主要訊號成分產生一顯示訊號之調整後主要訊號成分，其中產生該轉換參數之該步驟包括以下步驟：由該主要訊號成分估計一最大值；估計一係數；以及基於該最大值、該係數及該主要訊號成分的上限產生該轉換參數；其中MAX、β及UP代表示該最大值、該係數及該上限，該轉換參數由α=[UP/MAX]^β 表示。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中取得該白色訊號成分之該步驟包括：由該主要訊號成分中找出一最小值，以當成該白色訊號成分。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中產生該顯示訊號之該步驟包括：從該轉換參數與該相關主要訊號成分的乘法結果減去該白色訊號成分。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中該主要訊號成分包括紅、綠與藍訊號成分，且產生該顯示訊號之該步驟包括以下步驟：從該轉換參數與該紅色訊號成分的乘法結果減去該白色訊號成分； 從該轉換參數與該綠色訊號成分的乘法結果減去該白色訊號成分；以及從該轉換參數與該藍色訊號成分的乘法結果減去該白色訊號成分。
5. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中該主要訊號成分包括色彩訊號R，G，B；該轉換參數及該白色訊號成分分別由α及W表示；以及該顯示訊號之調整後主要訊號成分R”、G”及B”由R”=α*R-W、G”=α*G-W及B”=α*B-W表示。
6. 如申請專利範圍第5項所述之影像處理方法，其中取得該白色訊號成分之該步驟包括：由該主要訊號成分估計一最小值，以當成該白色訊號成分。
7. 一種影像處理裝置，包括：一白色訊號產生器，由一輸入色彩訊號的主要訊號成分產生一白色訊號成分。一非線性轉換器，根據該主要訊號成分輸出一轉換參數，其中該非線性轉換器由該主要訊號成分估計一最大值，估計一係數，以及基於該最大值、該係數及該主要訊號成分的上限產生該轉換參數，其中MAX、β及UP代表示該最大值、該係數及該上限，該轉換參數由α=[UP/MAX]^β 表示；一乘法器，將該主要訊號成分與該轉換參數相乘，以取得一乘法結果。一減法單元，將該乘法結果減去該白色訊號成分以當 成一顯示訊號之調整後主要訊號成分，該顯示訊號包括該白色訊號成分。
8. 如申請專利範圍第7項所述之影像處理裝置，其中該非線性轉換器包括：一最大值偵測器，由該主要訊號成分偵測出一最大值。一轉換參數輸出單元，根據該最大值輸出該轉換參數。
9. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理裝置，其中該轉換參數輸出單元包括一微處理器或一查表。
10. 如申請專利範圍第7項所述之影像處理裝置，其中該白色訊號產生器包括一最小值偵測器，用於由該主要訊號成分中估計一最小值，以當成該白色訊號成分。