TWI525592B - 影像分析和影像顯示的裝置和方法 - Google Patents

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Description

影像分析和影像顯示的裝置和方法
本發明是有關於一種影像處理的裝置和方法，且特別是有關於一種影像分析和影像顯示的裝置和方法。
有些平面顯示器，即使顯示的影像只有單一顏色，仍然會有亮度不均勻的瑕疵現象(mura)，就是有部分區域較亮，而部分區域較暗，而且亮區和暗區可能呈現不規則分布。這種亮度不均勻現象可能來自顯示器的背光光場設計不良，導光板及擴散板等光學膜片的不均勻，甚至是顯示器內面的髒污。
與壞點、斷線等明顯缺陷或者是亮度與色度等規格不同，亮度不均勻現象主要由人眼檢測，且主觀判定不一致，容易產生爭議。當顯示器的亮度不均勻現象過於明顯的時候，可能不被消費者接受而必須整批退貨，或者是以比較差的品質等級出貨而影響售價。
欲解決亮度不均勻的情形，可以增加顯示器的光學膜片的擴散程度，但如此便會增加成本。
本發明提供一種影像分析和影像顯示的裝置和方法，以消除或減輕顯示器的亮度不均勻現象。
本發明的影像分析裝置包括影像擷取裝置、處理器、以及儲存裝置。影像擷取裝置擷取顯示器所顯示的第一影像以產生第二影像。處理器耦接影像擷取裝置，找出第二影像的多個畫素的多個亮度值其中的最小值，並根據此最小值產生增益表。第二影像的每一畫素對應增益表中的多個增益值其中之一。儲存裝置耦接處理器，儲存上述增益表。
本發明的影像顯示裝置包括儲存裝置、溫度感測器(thermo sensor)、處理器、以及顯示器。儲存裝置儲存至少一增益表。每一個增益表包括多個增益值，上述多個增益值和一影像的多個畫素之間存在一對應關係。溫度感測器量測環境溫度。處理器耦接儲存裝置和溫度感測器。對於每一上述畫素，處理器根據上述增益表和環境溫度決定該畫素對應的增益值，並根據上述多個畫素對應的上述多個增益值補償影像。顯示器耦接處理器，顯示補償後的影像。
本發明的影像分析方法包括以下步驟：擷取顯示器所顯示的第一影像以產生第二影像；找出第二影像的多個畫素的多個亮度值其中的最小值；根據此最小值產生增益表，其中第二影像的每一畫素對應增益表中的多個增益值其中之一；以及儲存上述 增益表。
本發明的影像顯示方法包括以下步驟：儲存至少一增益表，其中每一個增益表包括多個增益值，上述多個增益值和一影像的多個畫素之間存在一對應關係；量測環境溫度；對於每一上述畫素，根據上述增益表和環境溫度決定該畫素對應的增益值；根據上述多個畫素對應的上述多個增益值補償影像；以及顯示補償後的影像。
基於上述，本發明根據增益表中的增益值補償顯示器所顯示的影像，因此能以影像訊號處理的方式消除或減輕顯示器的亮度不均勻現象。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧影像分析裝置
120‧‧‧影像擷取裝置
140‧‧‧處理器
160‧‧‧儲存裝置
180‧‧‧顯示器
210~240‧‧‧方法步驟
300‧‧‧影像顯示裝置
320‧‧‧顯示器
340‧‧‧溫度感測器
360‧‧‧處理器
380‧‧‧儲存裝置
410~450‧‧‧方法步驟
圖1是依照本發明的一實施例的一種影像分析裝置的示意圖。
圖2是依照本發明的一實施例的一種影像分析方法的流程圖。
圖3是依照本發明的一實施例的一種影像顯示裝置的示意圖。
圖4是依照本發明的一實施例的一種影像顯示方法的流程 圖。
本發明使用影像訊號處理的方式，對顯示器顯示的影像中的畫素進行調亮或調暗的補償，以消除或減輕顯示器的亮度不均勻現象。但是亮度不均勻現象會受到環境溫度影響。即使影像經過補償，在不同的環境溫度下，亮度不均勻現象中的亮區與暗區分布會有不同程度的變化。所以本發明將環境溫度考慮在內，可在不同環境溫度下進行不同程度的補償。
圖1是依照本發明的一實施例的一種影像分析裝置100的示意圖。影像分析裝置100包括影像擷取裝置120、處理器140、以及儲存裝置160。處理器140耦接影像擷取裝置120和儲存裝置160。影像擷取裝置120可以是任何可將接收的光訊號轉換為數位影像的電子裝置，例如數位相機。儲存裝置160可以是任何具有資料儲存能力的電子裝置，例如記憶體或磁碟機。
圖2是依照本發明的一實施例的一種影像分析方法的流程圖。圖2的影像分析方法可由影像分析裝置100執行。在步驟210，影像擷取裝置120擷取顯示器180所顯示的影像I1以產生影像I2。顯示器180可以耦接處理器140並由處理器140控制。顯示器180也可由另一個電子裝置控制。
步驟210的目的是量測顯示器180的亮度不均勻現象。影像I1可以是黑白影像或彩色影像。如果影像I1是黑白影像，則 影像I1的每個畫素只有一個灰階(gray level)值。如果影像I1是彩色影像，則影像I1的每個畫素有多個灰階值。例如一般彩色顯示器，每個畫素有三個灰階值，分別對應紅色、綠色和藍色。為了準確量測顯示器180的亮度不均勻現象，影像I1可以是均勻的白色或灰色影像。也就是說，影像I1的每一畫素的每一個灰階值可以是相同的數值。
影像I2包含多個畫素。如果顯示器180有亮度不均勻現象，則影像I2的多個畫素不會只有單一亮度值，而是會有多個不同的亮度值。處理器140可以在步驟220找出影像I2的畫素的多個亮度值其中的最小值，然後在步驟230根據這個最小值產生一個增益表。儲存裝置160可在步驟240儲存此增益表。
影像I1和影像I2是由畫素組成的二維陣列(array)，而增益表是由多個增益值組成的二維陣列。影像I1的畫素和增益表中位置相同的增益值是互相對應的。影像I2的畫素和增益表中位置相同的增益值也是互相對應的。增益表中的每一個增益值等於影像I2的畫素的亮度值其中的最小值除以該增益值對應的影像I2的畫素的亮度值。
舉例來說，假設影像I1是全白影像。也就是說，影像I1的每一畫素的每一個灰階值都是影像I1的灰階解析度所對應的最大灰階值。如果影像I1的灰階解析度是八位元，則對應的最大灰階值就是255。假設此時的環境溫度是攝氏0度。處理器140可在影像I2的畫素的亮度值之中尋找最大值與最小值，假設最大值是 479，最小值是294。全白影像已經是最明亮的影像，其中的畫素不能調亮，只能調暗。為了使補償後的影像有均勻亮度，便使用畫素亮度的最小值294來產生增益表。舉一個簡單範例，假設影像I1、影像I2和增益表的大小都是6x4。下面的表1列出影像I2的畫素的亮度值，表2是增益表。表2中的每一個增益值等於最小值294除以該增益值對應的影像I2的畫素的亮度值。由此產生的增益表的對應溫度是攝氏0度。
影像分析裝置100可將圖2的影像分析方法執行多次，以產生多個增益表，其中每一個增益表對應不同溫度，用以補償不同環境溫度下的影像。舉例來說，影像分析裝置100可在攝氏25度的環境溫度下對同一個影像I1再次執行圖2的影像分析方法。假設這一次執行步驟210所擷取的影像I2的畫素的亮度值之 中，最大值為471，最小值為284，則可用此最小值284和前述的相同方式產生另一個增益表。由此產生的增益表的對應溫度是攝氏25度。
再舉一例，影像分析裝置100可在攝氏50度的環境溫度下對同一個影像I1再次執行圖2的影像分析方法。假設這一次執行步驟210所擷取的影像I2的畫素的亮度值之中，最大值為461，最小值為275，則可用此最小值275和前述的相同方式產生另一個增益表。由此產生的增益表的對應溫度是攝氏50度。
圖3是依照本發明的一實施例的一種影像顯示裝置300的示意圖。影像顯示裝置300包括顯示器320、溫度感測器340、處理器360、以及儲存裝置380。處理器360耦接顯示器320、溫度感測器340、以及儲存裝置380。為了有效消除或減輕亮度不均勻現象，顯示器320和顯示器180應該有相同或相似的亮度分布。例如，顯示器320和顯示器180可以是同一個廠牌型號的顯示器，或是同一批製造出來的顯示器，或是同一個顯示器。
圖4是依照本發明的一實施例的一種影像顯示方法的流程圖。圖4的影像顯示方法可由影像顯示裝置300執行。儲存裝置380在步驟410儲存由影像分析裝置100產生的至少一個增益表。每一個增益表包括多個增益值，這些增益值和將由顯示器320顯示的一個影像I的多個畫素之間存在對應關係。影像I的每一個畫素在每一個增益表中皆對應一個增益值。溫度感測器340在步驟420量測環境溫度。對於影像I的每一個畫素，處理器360在 步驟430根據環境溫度和儲存裝置380儲存的至少一個增益表決定該畫素對應的增益值。對於影像I的每一個畫素，處理器360在步驟440將該畫素的每一個灰階值乘上該畫素對應的該增益值，以補償影像I。在上述補償中，同一畫素的每一個灰階值都會乘上同一個增益值，也就是該畫素對應的增益值。顯示器320在步驟450顯示補償後的影像I。
以下說明處理器360如何根據增益表來決定每一個畫素所對應的增益值。假設溫度感測器340測得的環境溫度為T，而處理器360需要決定影像I的某一個畫素P所對應的增益值GP。如前所述，儲存裝置380儲存的每一個增益表皆對應一個溫度。當環境溫度T正好等於某一個增益表所對應的溫度，則畫素P對應的增益值GP就是該增益表中對應畫素P的增益值。處理器360會在步驟440將畫素P的每一個灰階值都乘上增益值GP，以補償影像I。
舉例來說，假設儲存裝置380儲存三個增益表，其中第一個增益表對應的溫度是攝氏0度，第二個增益表對應的溫度是攝氏25度，第三個增益表對應的溫度是攝氏50度。當環境溫度T為攝氏0度，則增益值GP就是第一個增益表中對應畫素P的增益值。當環境溫度T為攝氏25度，則增益值GP就是第二個增益表中對應畫素P的增益值，依此類推。
另一方面，當環境溫度T不等於每一個增益表所對應的溫度時，則對於影像I的每一個畫素P，處理器360根據儲存裝置 380儲存的至少一個增益表所對應的至少一個溫度、環境溫度T、以及上述的至少一個增益表中對應畫素P的至少一個增益值，計算畫素P所對應的增益值GP。
在前面的範例中，當環境溫度T並非攝氏0度、攝氏25度或攝氏50度，則處理器360可利用上述的三個增益表和內插運算(interpolation)來計算畫素P所對應的增益值GP。當環境溫度T介於攝氏50度和攝氏25度之間時，處理器360可用下列的公式(1)計算增益值GP。
GP=((T-25) x G50+(50-T) x G25)/(50-25)……………(1)
公式(1)當中，G50是第三個增益表中對應畫素P的增益值，G25是第二個增益表中對應畫素P的增益值。
當環境溫度T介於攝氏25度和攝氏0度之間時，處理器360可用下列的公式(2)計算增益值GP。
GP=(T x G25+(25-T) x G0)/(25-0)……………………(2)
公式(2)當中，G0是第一個增益表中對應畫素P的增益值。
由圖2的方法流程的說明可以看出，每一個增益表中的每一個增益值的用意是將位於亮區的畫素調暗或將位於暗區的畫素調亮。所以利用對應的增益值補償每一個畫素的每一個灰階值，可使同色的畫素無論在什麼位置顯示亮度都一致，以消除或減輕顯示器的亮度不均勻現象。
前面的實施例使用三個增益表，但本發明並不限定增益表的數量。在其他實施例中，影像分析裝置100可產生任意數量 的增益表，影像顯示裝置300也可使用任意數量的增益表。增益表數量越多，就有越高的補償品質。如果增益表的數量較少，而使環境溫度T沒有對應的增益表，則處理器360可用如上所述的內插運算來計算對應的增益值GP。或者，處理器360也可用外插運算(extrapolation)或曲線適配(curve fitting)等方式根據現有的增益表來計算增益值GP。
綜上所述，本發明可偵測並分析顯示器的亮度不均勻現象所造成的畫素顯示亮度的差異，以產生增益表，並且用增益表補償影像，以消除或減輕亮度不均勻現象，進而提高顯示器的良率與品質。本發明可根據溫度感測器得知環境溫度，並在不同的環境溫度下進行不同程度的適應性補償，使補償結果更符合完美的預期畫面。本發明不需要變動顯示器的硬體設計，不會增加顯示器的硬體成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧影像分析裝置
120‧‧‧影像擷取裝置
140‧‧‧處理器
160‧‧‧儲存裝置
180‧‧‧顯示器

Claims (11)

  1. 一種影像顯示裝置，包括：一儲存裝置，儲存至少一增益表，其中每一上述增益表包括多個增益值，上述多個增益值和一影像的多個畫素之間存在一對應關係；一溫度感測器，量測一環境溫度；一處理器，耦接該儲存裝置和該溫度感測器，對於每一上述畫素，根據該至少一增益表和該環境溫度決定該畫素對應的增益值，並根據上述多個畫素對應的上述多個增益值補償該影像；以及一顯示器，耦接該處理器，顯示補償後的該影像，其中每一上述增益表對應一溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的影像顯示裝置，當該環境溫度等於該至少一增益表其中之一對應的該溫度，則對於每一上述畫素，該畫素對應的該增益值就是該增益表中對應該畫素的該增益值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的影像顯示裝置，當該環境溫度不等於每一上述增益表對應的該溫度，則對於每一上述畫素，該處理器根據該至少一增益表對應的該至少一溫度、該環境溫度、以及該至少一增益表中對應該畫素的至少一增益值，計算該畫素對應的該增益值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的影像顯示裝置，其中對於每 一上述畫素，該處理器將該畫素的每一灰階值乘上該畫素對應的該增益值，以補償該影像。
  5. 一種影像分析方法，包括：擷取一顯示器所顯示的一第一影像以產生一第二影像；找出該第二影像的多個畫素的多個亮度值其中的最小值；根據該最小值產生一增益表，其中該第二影像的每一畫素對應該增益表中的多個增益值其中之一；以及儲存該增益表。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的影像分析方法，其中該第一影像的每一畫素的每一灰階值皆相同。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的影像分析方法，其中該增益表的每一上述增益值等於該最小值除以該增益值對應的該畫素的該亮度值。
  8. 一種影像顯示方法，包括：儲存至少一增益表，其中每一上述增益表包括多個增益值，上述多個增益值和一影像的多個畫素之間存在一對應關係；量測一環境溫度；對於每一上述畫素，根據該至少一增益表和該環境溫度決定該畫素對應的增益值；根據上述多個畫素對應的上述多個增益值補償該影像；以及顯示補償後的該影像，其中每一上述增益表對應一溫度。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的影像顯示方法，當該環境溫度等於該至少一增益表其中之一對應的該溫度，則對於每一上述畫素，該畫素對應的該增益值就是該增益表中對應該畫素的該增益值。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的影像顯示方法，當該環境溫度不等於每一上述增益表對應的該溫度，則該影像顯示方法更包括：對於每一上述畫素，根據該至少一增益表對應的該至少一溫度、該環境溫度、以及該至少一增益表中對應該畫素的至少一增益值，計算該畫素對應的該增益值。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的影像顯示方法，更包括：對於每一上述畫素，將該畫素的每一灰階值乘上該畫素對應的該增益值，以補償該影像。
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