TWI819640B - 影像處理方法以及影像顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種影像處理方法，包括計算影像資料的多個像素的多個亮度灰階值的亮度資訊，使第一子伽瑪校正曲線以及第二子伽瑪校正曲線在轉折點互相結合產生目標伽瑪校正曲線，以及依據亮度資訊設定轉折點的位置。第一子伽瑪校正曲線的第一伽瑪值與第二子伽瑪校正曲線的第二伽瑪值不相同，且第一子伽瑪校正曲線所對應的亮度灰階值範圍與第二子伽瑪校正曲線所對應的亮度灰階值範圍不重疊。

Description

影像處理方法以及影像顯示裝置

本發明是有關於一種影像處理方法以及影像顯示裝置，且特別是有關於一種可動態調整伽瑪校正曲線(Gamma Correction Curve)的影像處理方法以及影像顯示裝置。

現今發光二極體(light-emitting diode，LED)電視牆，於高解析度的應用上，例如4K解析度甚至8K解析度的應用上，多以多數個燈箱拼接而成。然而LED電視牆的耗電量將隨所拼接的燈箱數量而倍數成長。以使用480×270解析度的LED燈箱拼接成8K解析度的LED電視牆為例，假設單一LED燈箱於亮景耗電為80瓦，則拼接成8K解析度(7680×4320解析度)的LED電視牆，需要256個LED燈箱，則耗電量為20480瓦，為單一LED燈箱耗電量的256倍。因此於現有的高解析度LED電視牆的應用上耗電甚鉅。

為了改善高解析度LED電視牆的應用的耗電量問題，現有的普遍作法為將LED電視牆的每個像素的亮度灰階值線性調降，以達省電目的。然而由於影像的像素間對比度與影像的像素 間的亮度灰階值差高度相關，若僅將LED電視牆的每個像素的亮度灰階值線性調降，則像素間的亮度灰階值差亦隨之減少，而降低了影像畫面的對比度。如何兼顧LED電視牆的耗電量與畫面對比度，為高解析度LED電視牆應用上的重要課題。

本發明提供一種影像處理方法以及一種影像顯示裝置，可依據輸入影像資料的亮度資訊，動態調整伽瑪校正曲線(Gamma Correction Curve)，以兼顧顯示螢幕的耗電量以及顯示畫面的對比度。

本發明的影像處理方法，包括計算影像資料的多個像素的多個亮度灰階值的亮度資訊，使第一子伽瑪校正曲線以及第二子伽瑪校正曲線在轉折點相互結合，以及依據亮度資訊以設定轉折點的位置。其中第一子伽瑪校正曲線具有第一伽瑪值，第二子伽瑪校正曲線具有第二伽瑪值，第一伽瑪值與第二伽瑪值不相同。其中第一子伽瑪校正曲線對應第一亮度灰階值範圍，第二子伽瑪校正曲線對應第二亮度灰階值範圍。第一亮度灰階值範圍與第二亮度灰階值範圍不重疊且第一亮度灰階值範圍中的任一亮度灰階值小於第二亮度灰階值範圍中的任一亮度灰階值。

本發明的影像顯示裝置包括顯示螢幕以及控制器。顯示螢幕用以顯示輸出影像，控制器耦接於顯示螢幕。控制器經配置以接收影像資料，計算影像資料的多個像素的多個亮度灰階值的 亮度資訊，使第一子伽瑪校正曲線以及第二子伽瑪校正曲線在轉折點相互結合，依據亮度資訊以設定轉折點的位置，依據目標伽瑪校正曲線將影像資料的多個亮度灰階值轉換成多個輸出亮度灰階值，以及依據影像資料以及多個輸出亮度灰階值，將影像資料轉換成輸出影像，並輸出輸出影像至顯示螢幕。其中第一子伽瑪校正曲線具有第一伽瑪值，第二子伽瑪校正曲線具有第二伽瑪值，第一伽瑪值與第二伽瑪值不相同。其中第一子伽瑪校正曲線對應第一亮度灰階值範圍，第二子伽瑪校正曲線對應第二亮度灰階值範圍。第一亮度灰階值範圍與第二亮度灰階值範圍不重疊且第一亮度灰階值範圍中的任一亮度灰階值小於第二亮度灰階值範圍中的任一亮度灰階值。

基於上述，本發明的影像處理方法以及影像顯示裝置可依據輸入影像資料的亮度資訊，動態調整伽瑪校正曲線(Gamma Correction Curve)，以在各種不同亮度資訊的影像資料中，視不同的亮度資訊動態調整對應的伽瑪校正曲線，以在顯示輸出影像時，可節省耗電量並且提高對比度。

400:影像顯示裝置

401:顯示螢幕

402:控制器

C1:第一子伽瑪校正曲線

C1_1~C1_4:候選第一子伽瑪校正曲線

C2:第二子伽瑪校正曲線

C2_1~C2_4:候選第二子伽瑪校正曲線

IIM:影像資料

L1、L1’:第一平均亮度灰階值

L2、L2’:第二平均亮度灰階值

Lall、Lall’:全域平均亮度灰階值

LD、LD’:亮度程度

S101~S103:步驟

TC、TC’、TC_sel、TC_sel’、TC_fix、TC_fix’:目標伽瑪校正曲線

TP、TP’:轉折點

TP_I、TP_I’:輸入亮度灰階值

VIM:輸出影像

圖1是本發明的影像處理方法的一實施例的流程圖。

圖2是本發明的影像處理方法的一實施例的目標伽瑪校正曲線的結合示意圖。

圖3A、3B是本發明的影像處理方法的一實施例中，針對不同的亮度資訊設定轉折點的位置的示意圖。

圖4是本發明的影像顯示裝置的一實施例的方塊圖。

圖5A、5B是本發明的本發明的影像處理方法的一實施例中，針對不同的影像資料計算亮度資訊的示意圖。

圖6A、6B是本發明的影像處理方法的一實施例中，針對不同的亮度資訊設定轉折點的示意圖。

圖7A、7B是本發明的影像處理方法的一實施例中，針對不同的亮度資訊設定伽瑪值的示意圖。

圖8A、8B是本發明的影像處理方法的一實施例中，針對不同的亮度資訊設定轉折點以及伽瑪值的示意圖。

圖9A~9C是本發明的影像顯示裝置的一實施例中，所輸入的影像資料以及輸出影像的亮度灰階值的直方圖比較。

現請參照圖1，圖1是依照本發明一實施例的影像處理方法的流程圖，本發明的影像處理方法可用於顯示裝置，或控制顯示裝置顯示影像的控制器。於步驟S101中，顯示裝置計算影像資料的多個像素的多個亮度灰階值的亮度資訊。其中影像資料為所輸入的欲顯示畫面的影像資料，影像資料中具有多個像素資料。本發明的影像處理方法可計算多個像素的多個亮度灰階值，以獲得亮度資訊。亮度資訊可以是影像資料中多個像素的亮度灰階值的相關資訊，例如為亮度灰階值的大小、亮度灰階值的分布直方 圖、或是多個像素的多個亮度灰階值的各種統計值，亦可是輸入影像資料的欲顯示畫面整體的亮度狀態，例如欲顯示畫面為一亮景或一暗景的資訊。

於步驟S102中，顯示裝置使第一伽瑪子校正曲線以及第二子伽瑪子校正曲線在轉折點相互結合以產生目標伽瑪校正曲線。其中第一伽瑪子校正曲線以及第二子伽瑪校正曲線具有不同的伽瑪值。換言之，本發明的影像處理方法所產生的伽瑪校正曲線(目標伽瑪校正曲線)是由兩條不同伽瑪值的曲線所結合而成。可同時參照圖2的例示，圖2是依照本發明一實施例的目標伽瑪校正曲線的結合示意圖。值得注意的是，第一子伽瑪校正曲線C1以及第二子伽瑪校正曲線C2可對應不同的伽瑪值，因此如圖2所示，第一子伽瑪校正曲線C1以及第二子伽瑪校正曲線C2兩者的曲率表現並不相同。第一子伽瑪校正曲線C1與第二子伽瑪校正曲線C2在轉折點TP處結合而產生目標伽瑪校正曲線TC。在本實施例中，第一子伽瑪校正曲線C1構成目標伽瑪校正曲線TC的亮度灰階值範圍與第二子伽瑪校正曲線C2構成目標伽瑪校正曲線TC的亮度灰階值範圍不重疊，而且在本實施例中，第一子伽瑪校正曲線C1的亮度灰階值範圍中的任一亮度灰階值小於第二子伽瑪校正曲線C2的亮度灰階值範圍中的任一亮度灰階值。

於步驟S103中，顯示裝置依據步驟S101中計算出的影像資料的亮度資訊，設定轉折點TP的位置。可同時參照圖3A、3B的例示，圖3A、3B是依照本發明一實施例的影像處理方法中， 針對不同的亮度資訊產生目標伽瑪校正曲線的示意圖。以圖3A、圖3B為例，於圖3A的實施例中，顯示裝置依據一影像資料的一亮度資訊而設定轉折點TP的位置，如圖3A所示，轉折點TP的位置對應至輸入亮度灰階值TP_I處；相對地，於圖3B的實施例中，顯示裝置依據另一影像資料的另一亮度資訊而設定轉折點TP的位置，如圖3B所示，轉折點TP’的位置對應至輸入亮度灰階值TP_I’處。

由上述圖1的步驟S103以及圖3A、3B可以看出，由於圖3A、3B是依據不同的亮度資訊決定轉折點TP、TP’的位置，因此目標伽瑪校正曲線TC以及TC’兩者不相同。由於轉折點TP、TP’為結合具不同伽瑪值的第一子伽瑪校正曲線以及第二子伽瑪校正曲線之處，因此目標伽瑪校正曲線TC以及TC’有著不同的轉折表現。例如圖3A的轉折點TP的位置對應的輸入亮度灰階值TP_I為相對高的一第一數值，因此目標伽瑪校正曲線TC的第一子伽瑪校正曲線對應的第一亮度灰階值範圍較第二子伽瑪校正曲線對應的第二亮度灰階值範圍大，由於轉折點TP左側的第一子伽瑪校正曲線對應的較大範圍部分的亮度灰階值，如圖3A所示，於目標伽瑪校正曲線中，輸出亮度灰階值受到壓抑，因此目標伽瑪校正曲線TC有著較佳的省電效果。且於圖3A實施例中，於轉折點TP附近，由於目標伽瑪校正曲線TC的輸出亮度灰階值隨輸入亮度灰階值陡升，因此於轉折點TP附近(高亮度的灰階值區域)保有良好的對比度。又例如圖3B的實施例中，轉折點TP’的位置對 應的輸入亮度灰階值TP_I’為相對低的一第二數值。由於轉折點TP’附近的輸出亮度灰階值如圖3B所示，隨輸入亮度灰階值增加而陡升，因此目標伽瑪校正曲線TC’於較暗的亮度灰階值區域(轉折點TP’附近)有著較佳的對比度。

值得一提的是，由於在本發明中目標伽瑪校正曲線轉折點的位置是由亮度資訊所決定，因此本發明的影像處理方法可依據亮度資訊決定合適的轉折點位置。舉例而言，若亮度資訊顯示所輸入的影像資料為亮景畫面，則本發明的影像處理方法可如同圖3A所示將轉折點TP設定於對應於輸入亮度灰階值TP_I為高值處，如此一來目標伽瑪校正曲線TC將使整體顯示畫面具較佳的省電效果，且於畫面的高亮度區保有良好的對比度。若亮度資訊顯示所輸入的影像資料為暗景畫面，則本發明的影像處理方法可如同圖3B所示，將轉折點TP’設定於對應輸入亮度灰階值TP_I’為低值處，如此一來目標伽瑪校正曲線TC’將提升畫面的低亮度區的對比度。

現請參照圖4，圖4為本發明的影像顯示裝置的一實施例的方塊圖。在圖4的影像顯示裝置400中，包括顯示螢幕401以及耦接至顯示螢幕401的控制器402。顯示螢幕401用以顯示輸出影像VIM。控制器402可透過有線或無線的方式接收所輸入的影像資料IIM，並且可執行本發明各種實施例的影像處理方法，例如圖1中S101~S103的步驟，在此不贅述。在控制器402執行本發明的影像處理方法產生目標伽瑪校正曲線後，控制器402可依據 所產生的目標伽瑪校正曲線，將所輸入的影像資料IIM中多個像素的多個亮度灰階值轉換成對應的多個輸出亮度灰階值。控制器402可依據影像資料IIM中的多個像素的色彩資訊以及所述輸出亮度灰階值，將所輸入的影像資料轉換成輸出影像VIM。控制器402還將輸出影像VIM以有線或無線的方式，將輸出影像VIM輸出至顯示螢幕401。

依據上述圖1的影像處理方法以及圖4的影像顯示裝置，本發明的影像處理方法以及影像顯示裝置，可依據亮度資訊產生對應的目標伽瑪校正曲線，以在顯示輸出影像時，基於所輸入的影像資料的亮度資訊，可節省耗電量並可提高對比度。

在本發明的實施例中，控制器402可依據各種色彩空間模型，計算影像資料IIM的多個像素的多個亮度灰階值。例如在本發明的一實施例中，當控制器402依據色相飽和度明度(Hue,Saturation,Value，HSV)色彩空間模型計算亮度灰階值時，可計算明度(Value，V)值當成亮度灰階值。在本發明的另一實施例中，當控制器402依據色相飽和度亮度(Hue,Saturation,Lightness，HSL)色彩空間模型計算亮度灰階值時，可計算亮度(Lightness，L)值當成亮度灰階值。在本發明的另一實施例中，當控制器402依據色相飽和度強度(Hue,Saturation,Intensity，HSI)色彩空間模型計算亮度灰階值時，可計算強度(Intensity，I)值當成亮度灰階值。在本發明的另一實施例中，當控制器402依據YCbCr色彩空間模型計算亮度灰階值時，可計算代表流明(Luminance)值的Y值當成亮度 灰階值。在本發明的另一實施例中，當控制器402依據CIELAB色彩空間模型計算亮度灰階值時，可計算代表黑白亮度值的L*值當成亮度灰階值。在本發明中，亮度灰階值的計算並不限於上述實施例的限制，還可依據任意色彩空間模型計算影像資料中像素的各色度強度值，以獲得亮度灰階值。

在本發明的一實施例中，如圖2所示，對應至低輸入亮度灰階值的第一子伽瑪校正曲線C1具有凹口向上的曲率表現，對應至高輸入亮度灰階值的第二子伽瑪校正曲線C2具有凹口向下的曲率表現。如此一來，在轉折點TP附近，目標伽瑪校正曲線TC具有隨輸入的亮度灰階值增加而輸出的亮度灰階值陡升的特性。也就是說在轉折點TP附近，目標伽瑪校正曲線TC將會強化輸出的亮度灰階值的對比度。在本發明的一實施例中，第一子伽瑪校正曲線的伽瑪值大於1，第二子伽瑪校正曲線的伽瑪值小於1。

在本發明的一實施例中，如圖3A、3B所示，轉折點TP所對應的輸入亮度灰階值TP_I將等於轉折點TP所對應的輸出亮度灰階值，轉折點TP’所對應的輸入亮度灰階值TP_I’將等於轉折點TP’所對應的輸出亮度灰階值。也就是說轉折點TP、TP’將分別位於目標伽瑪校正曲線TC、TC’與輸入等於輸出的直線(如圖3A、3B所示的斜線虛線)的交會點上。也就是說在轉折點TP附近，目標伽瑪校正曲線TC將使輸出的亮度灰階值與輸入的亮度灰階值的數值接近。

在本發明的一實施例中，如圖3A、3B所示的目標伽瑪校 正曲線TC、TC’，在輸入亮度灰階值為最大值處(如同圖中所示TC、TC’末端)，目標伽瑪校正曲線TC、TC’所對應的輸出亮度灰階值等於輸入亮度灰階值。也就是說目標伽瑪校正曲線TC、TC’的末端將與輸入等於輸出的直線(如圖3A、3B所示的斜線虛線)交會。如此一來，即使經過本發明的影像處理方法的目標伽瑪校正曲線的轉換，輸出影像的最大亮度灰階值將與所輸入的影像資料的最大亮度灰階值相等，本發明的影像處理方法可不改變影像資料的最大亮度。

現請參考圖1的步驟S101，在本發明的一實施例中，計算影像資料的像素的灰階值的亮度資訊的步驟S101，可包括計算亮度灰階值的全域平均亮度灰階值Lall，計算亮度灰階值中小於該全域平均亮度灰階值Lall的多個亮度灰階值的第一平均亮度灰階值L1，計算亮度灰階值中不小於全域平均亮度灰階值Lall的多個亮度灰階值的一第二平均亮度灰階值L2，以及計算第一平均亮度灰階值L1以及第二平均亮度灰階值L2以獲得亮度狀態以及亮度程度，亮度狀態包括第一亮度狀態以及第二亮度狀態。

在本發明的一實施例中，第一亮度狀態可為所輸入的影像資料的影像畫面的暗景狀態，第二亮度狀態可為影像資料的影像畫面的亮景狀態；亮度程度可為影像資料的影像畫面的偏亮或偏暗的程度。微控制器或影像顯示裝置可依據計算第一平均亮度灰階值L1以及第二平均亮度灰階值L2以獲得亮度狀態為第一亮度狀態或第二亮度狀態以及亮度程度。

現請參照圖5A、5B，圖5A、5B是依照本發明一實施例的針對不同的影像資料計算亮度資訊的示意圖。圖5A是一亮景的影像資料的亮度灰階直方圖，圖5B是一暗景的影像資料的亮度灰階直方圖。在圖5A亮景的實施例中，控制器或影像顯示裝置可計算全域平均亮度灰階值Lall，例如為216。控制器或影像顯示裝置還計算全域平均亮度灰階值Lall左側的亮度灰階值的平均以獲得低亮度灰階部分的第一平均亮度灰階值L1，例如為173，以及計算全域平均亮度灰階值Lall右側的亮度灰階值的平均以獲得高亮度灰階部分的第二平均亮度灰階值L2，例如為237。同樣地，在圖5B暗景的實施例中，控制器或影像顯示裝置可計算全域平均亮度灰階值Lall’，例如為76，第一平均亮度灰階值L1’，例如為37，以及第二平均亮度灰階值L2’，例如為119。依據上述實施例可看出，控制器或影像顯示裝置可依據計算平均亮度灰階值L1、L1’、以及第二平均亮度灰階值L2、L2’來判斷場景狀態。

在本發明的一實施例中，控制器或影像顯示裝置計算第一平均亮度灰階值以及第二平均亮度灰階值以獲得該亮度狀態的步驟包括：比較第一平均亮度灰階值與第一閾值的大小以及比較第二平均亮度灰階值與第二閾值的大小以獲得該亮度狀態。在本發明的一實施例中，第一閾值可為低亮度灰階部分平均亮度灰階值的閾值，所述第一閾值可例如為80，第二閾值可為高亮度灰階部分平均亮度灰階值的閾值，所述第二閾值可例如為160。在本發明的一實施例中，若第一平均亮度灰階值小於第一閾值且第二平 均亮度灰階值小於第二閾值時，可獲得該亮度狀態為一暗景場景狀態的第一亮度狀態；若第一平均亮度灰階值大於第一閾值且第二平均亮度灰階值大於第二閾值時，可獲得該亮度狀態為一亮景場景狀態的第二亮度狀態。

依據上述實施例搭配圖5A、5B的影像資料的場景為例，在圖5A的場景中，第一平均亮度灰階值L1為173，大於數值為80的第一閾值，第二平均亮度灰階值L2為237，亦大於數值為160的第二閾值。因此可判斷圖5A的影像資料的場景為亮景場景。因此控制器或影像顯示裝置可透過計算第一平均亮度灰階值L1以及第二平均亮度灰階值L2，判斷出場景為一亮景場景，從而獲得圖5A的影像資料的亮度狀態為第二亮度狀態。同理，在5B的場景中，控制器或影像顯示裝置可透過計算第一平均亮度灰階值L1’以及第二平均亮度灰階值L2’，判斷出場景為一暗景場景，從而獲得圖5B的影像資料的亮度狀態為第一亮度狀態。

在本發明的一實施例中，可透過計算第一平均亮度灰階值以及第二平均亮度灰階值以獲得亮度程度LD。其中亮度程度LD為影像資料偏亮或偏暗的相關資訊。在本發明的一個特定實施例中，亮度程度LD=W1×L1+W2×L2，其中L1為第一平均亮度灰階值，L2為第二平均亮度灰階值，W1、W2分別為第一權重值以及第二權重值。系統設計者或開發者可依據實際需求或經驗，設定第一權重值W1以及第二權重值W2，以有效的量化亮度程度LD。

在本發明的一實施例中，圖1的步驟S103中，依據亮度資訊設定轉折點的位置的步驟還可包括依據全域平均亮度灰階值、亮度狀態以及亮度程度設定轉折點的位置。也就是說控制器或影像顯示裝置可依據場景的亮度資訊，選取合適的目標伽瑪校正曲線TC的轉折點TP的位置。在本發明的一實施例中，當影像資料的亮度狀態為第一亮度狀態，轉折點TC的位置所對應的輸入亮度灰階值TP_I=Lall-LD，其中Lall為全域平均亮度灰階值，LD為亮度程度。也就是說當影像資料的場景為一暗景的情況時，轉折點TP的位置將相對於全域平均亮度灰階值往更低的亮度灰階值偏移，且依據場景偏暗的程度決定所偏移的量。在本發明的另一實施例中，當影像資料的亮度狀態為第二亮度狀態，轉折點TC的位置所對應的輸入亮度灰階值TP_I=Lall+LD，其中Lall為全域平均亮度灰階值，LD為亮度程度。也就是說當影像資料的場景為一亮景的情況時，轉折點TP的位置將相對於全域平均亮度灰階值往更高的亮度灰階值偏移，且依據場景偏亮的程度決定所偏移的量。

上段所述實施例可體現於圖6A、6B的例示中，圖6A、6B是依據本發明的一實施例針對不同的亮度資訊設定轉折點的示意圖。在圖6A的實施例中，亮度狀態為第二亮度狀態，也就是說影像資料為亮景場景。在此條件下，目標伽瑪校正曲線TC的轉折點TP所對應的輸入亮度灰階值TP_I為全域平均亮度灰階值Lall再加上亮度程度LD的值。同樣地，在圖6B的實施例中，亮度狀 態為第一亮度狀態，也就是說影像資料為暗景場景。在此條件下，目標伽瑪校正曲線TC’的轉折點TP’所對應的輸入亮度灰階值TP_I’為全域平均亮度灰階值Lall’再減去亮度程度LD的值。

在本發明的一實施例中，影像處理方法及影像顯示裝置還可依據亮度資訊設定第一子伽瑪校正曲線的第一伽瑪值以及第二子伽瑪校正曲線的第二伽瑪值。在本發明的一實施例中，控制器或影像顯示裝置可依據亮度資訊，從多個候選的第一子伽瑪校正曲線中選取適當的第一子伽瑪校正曲線。其中所述多個候選的第一子伽瑪校正曲線均具有凹口向上的曲率表現且多個候選的第一子伽瑪校正曲線所對應的多個第一伽瑪值大於1；所述多個候選的第二子伽瑪校正曲線均具有凹口向下的曲率表現且多個候選的第二子伽瑪校正曲線所對應的多個第二伽瑪值小於1。以下請參照圖7A、7B的例示，圖7A、7B為依照本發明的一實施例，針對不同的亮度資訊設定伽瑪值的示意圖。

圖7A繪出多條候選第一子伽瑪校正曲線C1_1~C1_4，其中多個候選第一子伽瑪校正曲線C1_1~C1_4各自具有對應的第一伽瑪值Gamma1_1~Gamma1_4，第一伽瑪值Gamma1_1~Gamma1_4皆大於1且Gamma1_4>Gamma1_3>Gamma1_2>Gamma1_1。在本發明的一實施例中，舉例而言，若有四個不同的第一至第四影像資料，其中各影像資料的場景的亮度由最暗至最亮排列為第一影像資料至第四影像資料。在本實施例中，控制器或影像顯示裝置可依據不同的亮度資訊選取對應的候選第一子伽 瑪校正曲線C1_1~C1_4。在本實施例中，所選取的第一伽瑪校正曲線的伽瑪值可與所輸入的影像資料的亮度正相關，也就是說當場景越亮，控制器或影像顯示裝置將選取伽瑪值越高的候選第一子伽瑪校正曲線。例如當所輸入的影像資料分別為第一、第二、第三、第四影像資料時，所對應選取的候選第一子伽瑪校正曲線為分別為候選第一子伽瑪校正曲線C1_1、C1_2、C1_3、C1_4。本發明的候選第一子伽瑪校正曲線C1_1~C1_4僅為例示，數量不僅以4條為限，也就是說在本發明的實施例中，候選第一子伽瑪校正曲線可為多條，以更利於不同亮度資訊的影像資料設定目標伽瑪校正曲線。

圖7B繪出多條候選第二子伽瑪校正曲線C2_1~C2_4，其中多個候選第二子伽瑪校正曲線C2_1~C2_4各自具有對應的第二伽瑪值Gamma2_1~Gamma2_4，第二伽瑪值Gamma2_1~Gamma2_4皆小於1且Gamma2_4>Gamma1_3>Gamma1_2>Gamma2_1。在本發明的一實施例中，舉例而言，若有四個不同的第一至第四影像資料，其中各影像資料的場景的亮度由最暗至最亮排列為第一影像資料至第四影像資料。在本實施例中，控制器或影像顯示裝置可依據不同的亮度資訊選取對應的候選第二子伽瑪校正曲線C2_1~C2_4。在本實施例中，所選取的第二伽瑪校正曲線的伽瑪值可與所輸入的影像資料的亮度正相關，也就是說當場景越亮，控制器或影像顯示裝置將選取伽瑪值越高的候選第一子伽瑪校正曲線。例如當所輸入的影像資料分別為第一、第二、 第三、第四影像資料時，所對應選取的候選第二子伽瑪校正曲線為分別為候選第二子伽瑪校正曲線C2_1、C2_2、C2_3、C2_4。本發明的候選第二子伽瑪校正曲線C2_1~C2_4僅為例示，數量不僅以4條為限，也就是說在本發明的實施例中，候選第二子伽瑪校正曲線可為多條，以更利於不同亮度資訊的影像資料設定目標伽瑪校正曲線。

值得一提的是，於圖7A以及圖7B所例示的實施例中，目標伽瑪校正曲線中的第一伽瑪校正曲線以及第二伽瑪校正曲線的選取方式，將於影像資料為亮景的條件下，隨著亮度增加第一伽瑪校正曲線往外擴且第二伽瑪校正曲線往內縮，以達到較佳的省電效果。而在影像資料為暗景的條件下，隨著亮度降低，第二伽瑪校正曲線往外擴，而使顯示畫面具較佳的對比度。

附帶說明的是，在本發明的實施例中，所輸入的影像資料的顯示畫面亮度可依據亮度狀態以及亮度程度得到。在顯示畫面為暗景的第一亮度狀態時，當顯示畫面的場景越暗，亮度程度越高；在顯示畫面為亮景的第二亮度狀態時，當顯示畫面的場景越亮，亮度程度越高。因此在本發明中，控制器以及影像顯示裝置可依據亮度狀態以及亮度程度來決定所選取的候選第一伽瑪校正曲線以及候選第二伽瑪校正曲線。舉例而言，當亮度狀態為第一亮度狀態時，第一伽瑪值與第二伽瑪值皆與亮度程度負相關；當亮度狀態為第二亮度狀態時，第一伽瑪值與第二伽瑪值皆與亮度程度正相關。

在本發明的一實施例中，可結合圖6A、6B的轉折點TP的設定方式，以及圖7A、7B的第一伽瑪校正曲線以及第二伽瑪校正曲線的選取方式，以設定目標伽瑪校正曲線。現請參照圖8A、8B，圖8A、8B為依照本實施例，針對不同的亮度資訊設定轉折點以及第一伽瑪校正曲線以及第二伽瑪校正曲線的示意圖。

在圖8A的實施例中，所輸入的輸入影像資料的顯示畫面為一暗景。在本實施例中，可依據全域平均亮度灰階值Lall、亮度狀態以及亮度程度LD決定轉折點TP所對應的輸入亮度灰階值TP_I的位置。例如在圖8A所輸入的影像資料中，亮度狀態為第一亮度狀態，因此轉折點TP所對應的輸入亮度灰階值TP_I，位於全域平均亮度灰階值Lall減去亮度程度LD之處。在本發明的一實施例中，於決定了轉折點TP的位置後，若第一伽瑪校正曲線與第二伽瑪校正曲線的伽瑪值為預設的一定值，則目標伽瑪校正曲線可例如圖8A中虛線曲線所示的目標伽瑪校正曲線TC_fix。在本發明的另一實施例中，於決定了轉折點TP的位置後，若依據圖7A、7B的實施例選取第一伽瑪校正曲線與第二伽瑪校正曲線，則控制器與顯示裝置可依據第一亮度狀態以及亮度程度LD，選取伽瑪值更小的第一伽瑪校正曲線與第二伽瑪校正曲線，而得到圖8A中實線曲線所示的目標伽瑪校正曲線TC_sel。如圖8A所示，目標伽瑪校正曲線TC_sel將相較目標伽瑪校正曲線TC_fix於轉折點TP右側更為外擴。因此若依據圖7A、7B的實施例選取第一伽瑪校正曲線與第二伽瑪校正曲線，則目標伽瑪校正曲線TC_sel將 進一步的提高輸出影像的對比度。

在圖8B的實施例中，所輸入的輸入影像資料的顯示畫面為一亮景。在本實施例中，可依據全域平均亮度灰階值Lall’、亮度狀態以及亮度程度LD’決定轉折點TP’所對應的輸入亮度灰階值TP_I’的位置。例如在圖8B所輸入的影像資料中，亮度狀態為第二亮度狀態，因此轉折點TP’所對應的輸入亮度灰階值TP_I’，位於全域平均亮度灰階值Lall’加上亮度程度LD’之處。在本發明的一實施例中，於決定了轉折點TP的位置後，若第一伽瑪校正曲線與第二伽瑪校正曲線的伽瑪值為預設的一定值，則目標伽瑪校正曲線可例如圖8B中虛線曲線所示的目標伽瑪校正曲線TC_fix’。在本發明的另一實施例中，於決定了轉折點TP的位置後，若依據圖7A、7B的實施例選取第一伽瑪校正曲線與第二伽瑪校正曲線，則控制器與顯示裝置可依據第二亮度狀態以及亮度程度LD’，選取伽瑪值更大的第一伽瑪校正曲線與第二伽瑪校正曲線，而得到圖8B中實線曲線所示的目標伽瑪校正曲線TC_sel’。如圖8B所示，目標伽瑪校正曲線TC_sel’將相較目標伽瑪校正曲線TC_fix’於轉折點TP’左側更為外擴，且目標伽瑪校正曲線TC_sel’將相較目標伽瑪校正曲線TC_fix’於轉折點TP右側更為內縮。因此若依據圖7A、7B的實施例選取第一伽瑪校正曲線與第二伽瑪校正曲線，則目標伽瑪校正曲線TC_sel’將進一步的降低顯示螢幕的耗電量。

請參照圖9A~9C，圖9A~9C是依照本發明的影像顯示裝 置所產生的輸出影像與輸入影像資料的亮度灰階直方圖比較。其中在圖9A、9B中，所輸入的影像資料的顯示畫面為亮景，在圖9C中，所輸入的影像資料的顯示畫面為暗景。在圖9A~9C中，實心的輪廓為所輸入的影像資料的亮度灰階直方圖的示意，斜線填充的圖形為輸出影像的亮度灰階直方圖的示意。如圖9A、9B所示，輸出影像的亮度灰階直方圖相對所輸入的影像資料的亮度灰階直方圖更往低亮度灰階值移動，因此在圖9A、9B的情形下，本發明的影像處理方法及影像顯示裝置可降低輸出影像的耗電量。如圖9C所示，輸出影像的亮度灰階直方圖相對所輸入的影像資料的亮度灰階直方圖更往高亮度灰階值移動，因此輸出影像的亮度灰階值的分布更為均勻，因此在圖9C的情形下，本發明的影像處理方法及影像顯示裝置可提高輸出影像的對比度。

綜上所述，本發明的影像處理方法以及影像顯示裝置，可依據亮度資訊產生對應的目標伽瑪校正曲線，以在顯示輸出影像時，基於所輸入的影像資料的亮度資訊，可節省耗電量並且提高對比度。更明確的說，本發明的影像處理方法以及影像顯示裝置，可於所輸入的影像資料為偏亮的一亮景時，在不改變最大亮度的情況下，降低整體輸出影像的亮度而達到省電的效果，且可於所輸入的影像資料為偏暗的一暗景時，提高輸出影像的顯示畫面的對比度。

S101~S103:步驟

Claims (18)

1. 一種影像處理方法，包括：計算一影像資料的多個像素的多個亮度灰階值的一亮度資訊；使一第一子伽瑪校正曲線以及一第二子伽瑪校正曲線在一轉折點相互結合以產生一目標伽瑪校正曲線，其中該第一子伽瑪校正曲線的一第一伽瑪值以及該第二子伽瑪校正曲線的一第二伽瑪值不相同；以及依據該亮度資訊以設定該轉折點的位置，其中該第一子伽瑪校正曲線對應一第一亮度灰階值範圍，該第二子伽瑪校正曲線對應一第二亮度灰階值範圍，該第一亮度灰階值範圍與該第二亮度灰階值範圍不相重疊，且該第一亮度灰階值範圍中的任一亮度灰階值小於該第二亮度灰階值範圍中的任一亮度灰階值，其中計算該影像資料的該些像素的該些亮度灰階值的該亮度資訊的步驟包括：計算該些亮度灰階值的一全域平均亮度灰階值；計算該些亮度灰階值中小於該全域平均亮度灰階值的多個亮度灰階值的一第一平均亮度灰階值；計算該些亮度灰階值中不小於該全域平均亮度灰階值的多個亮度灰階值的一第二平均亮度灰階值；以及計算該第一平均亮度灰階值以及該第二平均亮度灰階值 以獲得一亮度狀態以及一亮度程度，其中該亮度狀態包括一第一亮度狀態以及一第二亮度狀態。
2. 如請求項1所述的影像處理方法，其中計算該第一平均亮度灰階值以及該第二平均亮度灰階值以獲得該亮度狀態以及該亮度程度的步驟還包括：比較該第一平均亮度灰階值與一第一閾值的大小以及比較該第二平均亮度灰階值與一第二閾值的大小以獲得該亮度狀態，其中當該第一平均亮度灰階值小於該第一閾值且該第二平均亮度灰階值小於該第二閾值時，獲得該亮度狀態為該第一亮度狀態；當該第一平均亮度灰階值大於該第一閾值且該第二平均亮度灰階值大於該第二閾值時，獲得該亮度狀態為該第二亮度狀態。
3. 如請求項1所述的影像處理方法，其中該亮度程度LD=W1×L1+W2×L2，其中L1為該第一平均亮度灰階值，L2為該第二平均亮度灰階值，W1、W2分別為一第一權重值以及一第二權重值。
4. 如請求項1所述的影像處理方法，其中依據該亮度資訊以設定該轉折點的位置的步驟包括：依據該全域平均亮度灰階值、該亮度狀態以及該亮度程度設定該轉折點的位置，其中 當該亮度狀態為該第一亮度狀態，該轉折點的位置所對應的一輸入亮度灰階值TP_I=Lall-LD；當該亮度狀態為該第二亮度狀態，該轉折點的位置所對應的該輸入亮度灰階值TP_I=Lall+LD，其中Lall為該全域平均亮度灰階值，LD為該亮度程度。
5. 如請求項1所述的影像處理方法，其中該影像處理方法更包括：依據該亮度資訊以設定該第一伽瑪值以及該第二伽瑪值，其中該第一伽瑪值大於1且該第二伽瑪值小於1。
6. 如請求項5所述的影像處理方法，其中依據該亮度資訊以設定該第一伽瑪值以及該第二伽瑪值的步驟包括：依據該亮度狀態以及該亮度程度設定該第一伽瑪值以及該第二伽瑪值，其中當該亮度狀態為該第一亮度狀態時，該第一伽瑪值與該亮度程度負相關且該第二伽瑪值與該亮度程度負相關，當該亮度狀態為該第二亮度狀態時，該第一伽瑪值與該亮度程度正相關且該第二伽瑪值與該亮度程度正相關。
7. 如請求項1的影像處理方法，其中該第一伽瑪值大於1且該第二伽瑪值小於1。
8. 如請求項1的影像處理方法，其中該轉折點的位置所對應的一輸入亮度灰階值等於該轉折點的位置所對應的一輸出亮度灰階值。
9. 如請求項1所述的影像處理方法，其中基於該目標伽瑪校正曲線，一最大輸入亮度灰階值等於一最大輸出亮度灰階值。
10. 一種影像顯示裝置，包括：一顯示螢幕，用以顯示一輸出影像；以及一控制器，耦接於該顯示螢幕，經配置以：接收一影像資料，並計算該影像資料的多個像素的多個亮度灰階值的一亮度資訊；使一第一子伽瑪校正曲線以及一第二子伽瑪校正曲線在一轉折點相互結合以產生一目標伽瑪校正曲線，其中該第一子伽瑪校正曲線的一第一伽瑪值以及該第二子伽瑪校正曲線的一第二伽瑪值不相同；依據該亮度資訊以設定該轉折點的位置；依據該目標伽瑪校正曲線將該影像資料的該些亮度灰階值轉換成多個輸出亮度灰階值；以及依據該影像資料以及該些輸出亮度灰階值，將該影像資料轉換成該輸出影像，並輸出該輸出影像至該顯示螢幕，其中該第一子伽瑪校正曲線對應一第一亮度灰階值範圍，該第二子伽瑪校正曲線對應一第二亮度灰階值範圍，該第一亮度灰階值範圍與該第二亮度灰階值範圍不相重疊，且該第一亮度灰階值範圍中的任一亮度灰階值小於該第二亮度灰階值範圍中的任一亮度灰階值， 其中當計算該影像資料的該些像素的該些亮度灰階值的該亮度資訊時，該控制器經配置以：計算該些亮度灰階值的一全域平均亮度灰階值；計算該些亮度灰階值中小於該全域平均亮度灰階值的多個亮度灰階值的一第一平均亮度灰階值；計算該些亮度灰階值中不小於該全域平均亮度灰階值的多個亮度灰階值的一第二平均亮度灰階值；以及計算該第一平均亮度灰階值以及該第二平均亮度灰階值以獲得一亮度狀態以及一亮度程度，其中該亮度狀態包括一第一亮度狀態以及一第二亮度狀態。
11. 如請求項10所述的影像顯示裝置，其中該控制器經配置以：比較該第一平均亮度灰階值與一第一閾值的大小以及比較該第二平均亮度灰階值與一第二閾值的大小以獲得該亮度狀態，其中當該第一平均亮度灰階值小於該第一閾值且該第二平均亮度灰階值小於該第二閾值時，獲得該亮度狀態為該第一亮度狀態；當該第一平均亮度灰階值大於該第一閾值且該第二平均亮度灰階值大於該第二閾值時，獲得該亮度狀態為該第二亮度狀態。
12. 如請求項10所述的影像顯示裝置，其中該亮度程度LD=W1×L1+W2×L2， 其中L1為該第一平均亮度灰階值，L2為該第二平均亮度灰階值，W1、W2分別為一第一權重值以及一第二權重值。
13. 如請求項10所述的影像顯示裝置，其中該控制器經配置以：依據該全域平均亮度灰階值、該亮度狀態以及該亮度程度設定該轉折點的位置，其中當該亮度狀態為該第一亮度狀態，該轉折點的位置所對應的一輸入亮度灰階值TP_I=Lall-LD；當該亮度狀態為該第二亮度狀態，該轉折點的位置所對應的該輸入亮度灰階值TP_I=Lall+LD，其中Lall為該全域平均亮度灰階值，LD為該亮度程度。
14. 如請求項10所述的影像顯示裝置，其中該控制器經配置以：依據該亮度資訊以設定該第一伽瑪值以及該第二伽瑪值，其中該第一伽瑪值大於1且該第二伽瑪值小於1。
15. 如請求項14所述的影像顯示裝置，該控制器經配置以：依據該亮度狀態以及該亮度程度設定該第一伽瑪值以及該第二伽瑪值，其中當該亮度狀態為該第一亮度狀態時，該第一伽瑪值與該亮度程度負相關且該第二伽瑪值與該亮度程度負相關，當該亮度狀態為該第二亮度狀態時，該第一伽瑪值與該亮度程度正相關且該第二伽瑪值與該亮度程度正相關。
16. 如請求項10所述的影像顯示裝置，其中該第一伽瑪值大於1且該第二伽瑪值小於1。
17. 如請求項10所述的影像顯示裝置，其中該轉折點的位置所對應的一輸入亮度灰階值等於該轉折點的位置所對應的一輸出亮度灰階值。
18. 如請求項10所述的影像顯示裝置，其中基於該目標伽瑪校正曲線，一最大輸入亮度灰階值等於一最大輸出亮度灰階值。

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