專(zhuān)利名稱(chēng)：背光照度控制的圖像處理方法以及使用此方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種背光照度控制的圖像處理方法，并且特別是有關(guān)于 通過(guò)重映射圖像中像素的灰度值來(lái)調(diào)整背光的顯示照度。
背景技術(shù)：
隨著光電技術(shù)以及半導(dǎo)體組件的巨大進(jìn)步，平板顯示器(flat panel display),例如液晶顯示器(LCD)，已急速發(fā)展且繁榮。由于LCD的諸多優(yōu)點(diǎn)， 例如低功耗、無(wú)輻射以及高空間利用率，使得LCD成為市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。 LCD包括液晶顯示面板以及背光模塊。液晶顯示面板本身不具有發(fā)光能力， 因而需要在液晶顯示面板下方配置背光模塊來(lái)為液晶顯示器板提供面光源， 以實(shí)現(xiàn)顯示功能。
當(dāng)藉由LCD顯示圖像時(shí)，必須向液晶施加驅(qū)動(dòng)電壓以控制液晶的旋轉(zhuǎn)角 度及控制液晶的透光率，而此驅(qū)動(dòng)電壓一般為與圖像的灰度值相關(guān)。但是， 液晶顯示面板對(duì)所施加的驅(qū)動(dòng)電壓而言，其透光率為非線性的，因而需要伽 瑪校正(gamma correction)裝置來(lái)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓。
圖1所示為無(wú)伽瑪校正時(shí)光量受驅(qū)動(dòng)電壓影響的曲線圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1， 光量和驅(qū)動(dòng)電壓正規(guī)化成最大值為1,而較低的驅(qū)動(dòng)電壓(或?yàn)閳D像中較暗的 灰度值)因透光率較低而使得圖像顯示過(guò)暗。 一般而言，有兩種伽瑪校正方 法， 一種為模擬伽瑪校正方法，而另一種為數(shù)字伽瑪校正方法。
模擬伽瑪校正方法為依據(jù)一固定的伽瑪曲線，例如y-2.2,使用串聯(lián)連接 的多個(gè)電阻來(lái)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓，而此驅(qū)動(dòng)電壓為由圖像的灰度值所轉(zhuǎn)換而來(lái)。 數(shù)字伽瑪校正方法為依據(jù)固定的伽瑪曲線來(lái)調(diào)整圖像的灰度值，以使調(diào)整的 圖像灰度值能夠被轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電壓來(lái)控制液晶透光率。
此外，倘若背光照度降低，例如為了省電，在沒(méi)有伽瑪校正的情況下， 顯示圖像的整體亮度便會(huì)下降。設(shè)計(jì)者通常會(huì)利用較高的伽瑪曲線來(lái)調(diào)整圖 像的灰度值，以增強(qiáng)背光照度來(lái)獲得更好的視覺(jué)質(zhì)量。圖2所示為背光照度 受圖像灰度值影響的曲線圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2，曲線2Q1和曲線202分別代表當(dāng)提供背光的工作周期(dutycycle)為100%及80%時(shí)，背光照度受圖像灰度值影 響的情形。顯而易見(jiàn)地，在同一灰度值的坐標(biāo)中，曲線202的背光照度低于 曲線201。
曲線203表示當(dāng)提供背光的工作周期為80%時(shí)，通過(guò)伽瑪曲線(例如Y=2.0) 調(diào)整后的背光照度。此通過(guò)伽瑪校正來(lái)調(diào)整背光照度的方式的局限在于當(dāng)灰 度值變高時(shí)，曲線203的背光照度無(wú)法與曲線201的背光照度匹配。也就是 說(shuō)，對(duì)于較高的灰度值而言，其背光的顯示照度仍無(wú)法有效地提升。因此， 如何解決此問(wèn)題為目前的重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了 一種背光照度控制的圖像處理方法以及使用其的裝 置。背光照度控制的圖像處理方法為根據(jù)特征函數(shù)來(lái)重映射圖像的灰度值， 而此特征函數(shù)具有灰度值與背光的預(yù)定顯示照度之對(duì)應(yīng)關(guān)系。因而，當(dāng)背光 照度降低或者提供背光的工作周期降低時(shí)可以增強(qiáng)圖像的顯示質(zhì)量。
本發(fā)明提供了一種背光照度控制的圖像處理方法。首先，接收包含多個(gè) 像素的圖像，而各像素的灰度值與背光顯示照度之間的關(guān)系為 一 第 一 函數(shù)。 將第一函數(shù)與特征函數(shù)進(jìn)行比較，以獲得特定函數(shù)，其中特征函數(shù)為灰度值 與背光的預(yù)定顯示照度之間的關(guān)系，且特定函數(shù)為灰度值與重映射灰度值之 間的關(guān)系。接著，便利用此特定函數(shù)來(lái)重映射灰度值，以調(diào)整顯示照度。
本發(fā)明提供了 一種背光照度控制的圖像處理裝置。背光照度控制的圖像 處理裝置包括分析模塊和控制模塊。分析模塊接收包含多個(gè)像素的圖像，并 且比較第一函數(shù)與特征函數(shù)以獲得特定函數(shù)，其中第一函數(shù)為各像素的灰度 值與背光的顯示照度之間的關(guān)系，特征函數(shù)為灰度值與背光的預(yù)定顯示照度 之間的關(guān)系，且特定函數(shù)為灰度值與重映射灰度值之間的關(guān)系?？刂颇K耦 接分析模塊，其利用特定函數(shù)來(lái)重映射灰度值，以調(diào)整顯示照度。
本發(fā)明提供了 一種背光照度控制的圖像處理方法以及使用此方法的裝 置，此方法和裝置為依據(jù)灰度值與背光的預(yù)定顯示照度的特征函數(shù)來(lái)重映射 圖像的灰度值。通過(guò)將圖像的灰度值與顯示照度之間的關(guān)系(即第一函數(shù))及圖 像的灰度值與預(yù)定顯示照度之間的關(guān)系(即特征函數(shù))進(jìn)行比較，來(lái)獲得特定函 數(shù)以重映射灰度值。因而，考慮背光照度的因素來(lái)調(diào)整所施加的電壓以驅(qū)動(dòng) 像素，藉此增強(qiáng)圖像的顯示質(zhì)量。
5為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉本 發(fā)明的較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1所示為無(wú)伽瑪校正時(shí)光量受驅(qū)動(dòng)電壓影響的曲線圖。 圖2所示為背光照度受圖像灰度值影響的曲線圖。
圖3所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的顯示裝置的方塊圖。
圖4 A所示為本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例的特定函數(shù)的曲線圖。
圖4B所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的上限函數(shù)的曲線圖。
圖4C所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的背光照度受灰度值影響的曲線圖。
圖5所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的背光照度控制的圖像處理方法的流程
主要組件符號(hào)說(shuō)明
201 203:曲線 300:顯示裝置 310:顯示面板 320:背光模塊 330:源極驅(qū)動(dòng)器
340:背光照度控制的圖像處理裝置
341:分析模塊
342:控制模塊
350:伽瑪電壓產(chǎn)生模塊
4C)1 407:曲線
A:轉(zhuǎn)折點(diǎn)
dl d2:重映射灰度值的差
S501 S503:本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的背光照度控制的圖像處理方法的各步驟。
具體實(shí)施例方式
圖3所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的顯示裝置的方塊圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3,顯示裝置300包括顯示面板310、背光模塊320、源極驅(qū)動(dòng)器330、背光照度控 制的圖像處理裝置340以及伽瑪電壓產(chǎn)生模塊350，其中背光照度控制的圖 像處理裝置340包括分析模塊341和控制模塊342。在本實(shí)施例中，假設(shè)顯 示裝置300為一穿透式顯示裝置。背光模塊320提供背光至顯示面板310， 源極驅(qū)動(dòng)器330根據(jù)像素的灰度值輸出驅(qū)動(dòng)電壓至顯示面板310以顯示圖像， 而此圖像包含多個(gè)像素。
由于背光照度的大小直接影響圖像的亮度狀態(tài)，因此當(dāng)背光照度降低時(shí)， 人眼會(huì)察覺(jué)到圖像顯示過(guò)暗。在此，像素的灰度值與背光的預(yù)定顯示照度之 間的關(guān)系為一特征函數(shù)，例如圖2中的曲線201 。本實(shí)施例基于y=2.2的伽瑪 曲線，針對(duì)各像素的灰度值量測(cè)其背光的預(yù)定顯示照度，以獲得此特征函數(shù)。 其中，y=2,2的伽瑪曲線為由視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(Video Electronics Standards Association,VESA)依據(jù)人眼能夠區(qū)別光亮度的特征來(lái)制定。此外，各像素的 灰度值與背光的實(shí)際顯示照度之間的關(guān)系在此稱(chēng)為第一函數(shù)，例如圖2中的 曲線202。而分析模塊341接收?qǐng)D像，并比較第一函數(shù)與特征函數(shù)以獲得一 特定函數(shù)。
例如，請(qǐng)參照?qǐng)D2，當(dāng)灰度值G等于50時(shí)，曲線202中背光的顯示照度 Ll為大約150,且曲線201中背光的預(yù)定顯示照度L2為大約170。以數(shù)學(xué)形 式表示，第一函數(shù)可表示為F1(G)=L1，而特征函數(shù)可表示為F2(G)=L2，亦 即Fl(50)=150和F2(50)-170。分析模塊341將第 一函數(shù)與特征函數(shù)進(jìn)行比較， 以計(jì)算重映射灰度值G，。而此重映射灰度值G，能使F1(G')最接近背光的預(yù)定 顯示照度L2，例如G'^55,且F1(55)-170。藉此，可以獲得具有灰度值G和 重映射灰度值G'之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的特定函數(shù)。
圖4A所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的特定函數(shù)的曲線圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4A， 曲線401所示為第二函數(shù)，此第二函數(shù)的灰度值與重映射灰度值的比率為一 比一關(guān)系，而曲線402所示為上述的特定函數(shù)。請(qǐng)參照?qǐng)D3，控制模塊342 耦接分析模塊341，其利用上述的特定函數(shù)來(lái)重映射像素的灰度值，以調(diào)整 背光的顯示照度。而伽瑪電壓產(chǎn)生模塊350耦接控制模塊342，其參照既定 的一伽瑪函數(shù)來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)重映射灰度值的伽瑪電壓，其中伽瑪函數(shù)為灰度值 與伽瑪電壓之間的關(guān)系。而此伽瑪電壓作為驅(qū)動(dòng)電壓，被傳送到源極驅(qū)動(dòng)器 330以驅(qū)動(dòng)像素。
此外，如圖4A所示，在曲線402中，重映射灰度值的上限大約為63，灰度值56 63皆被重映射至灰度值63,導(dǎo)致人眼無(wú)法區(qū)別出對(duì)應(yīng)灰度值56 63 的背光顯示照度。因此，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，分析模塊341還利用一 第二函數(shù)及特定函數(shù)來(lái)獲得一上限函數(shù)(upper-limit function),其中上限函數(shù) 為灰度值和重映射灰度值之間的關(guān)系，且對(duì)于同一灰度值來(lái)說(shuō)，特定函數(shù)的 重映射灰度值和第二函數(shù)的重映射灰度值之間的差等于上限函數(shù)的重映射灰 度值與特定函數(shù)的重映射灰度值的差?？刂颇K342利用一第三函數(shù)來(lái)重映 射各像素的灰度值，其中第三函數(shù)為灰度值與重映射灰度值之間的關(guān)系，且 對(duì)于同一灰度值來(lái)說(shuō)，第三函數(shù)的重映射灰度值位于上限函數(shù)的重映射灰度 值和第二函數(shù)的重映射灰度值之間。
圖4B所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的上限函數(shù)的曲線圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4B， 曲線403所示為上限函數(shù)，其中對(duì)于同一灰度值來(lái)說(shuō)，重映射灰度值的差dl 等于重映射灰度值的差d2。而在曲線402中標(biāo)記了一轉(zhuǎn)折點(diǎn)A(turning point), 對(duì)與轉(zhuǎn)折點(diǎn)A相同的灰度值來(lái)說(shuō)，上限函數(shù)(即曲線403)的重映射灰度值達(dá)到 上限。
為了使人眼在重映射灰度達(dá)到上限時(shí)，能區(qū)別背光照度程度，便利用如 曲線404所示的第三函數(shù)來(lái)重映射灰度值，以調(diào)整背光的顯示照度，其中在 曲線404之中，當(dāng)灰度值高于轉(zhuǎn)折點(diǎn)A灰度值時(shí)，曲線404的斜率小于曲線 402的斜率。
圖4C所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的背光照度受灰度值影響的曲線圖。請(qǐng) 參照?qǐng)D4C，曲線405和曲線406分別代表當(dāng)提供背光的工作周期為100%和 80%時(shí)，背光照度受灰度值影響的情形。在此，利用上述的第三函數(shù)來(lái)重映 射灰度值，且曲線407為當(dāng)提供背光的工作周期是80%時(shí)，經(jīng)調(diào)整的背光顯 示照度。從此可知，曲線407(經(jīng)調(diào)整的顯示照度)近似匹配曲線405(預(yù)定顯示 照度)，使得在背光照度降低時(shí)可藉由本發(fā)明實(shí)施例的圖像處理方法來(lái)增強(qiáng)圖 像的顯示質(zhì)量。
值得注意的是，曲線402中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)A會(huì)依據(jù)圖像內(nèi)容(image content) 而變化，且對(duì)于同一灰度值來(lái)說(shuō)，任一函數(shù)其重映射灰度值位于上限函數(shù)的 重映射灰度值和第二函數(shù)的重映射灰度值均可用于進(jìn)行背光照度控制的圖像 處理，因此本發(fā)明不限于該范圍內(nèi)。此外，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，背光 照度控制的圖像處理裝置340可整合到源極驅(qū)動(dòng)器330內(nèi)。
依據(jù)上述實(shí)施例，在此可以歸納出下列的方法流程圖5所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的背光照度控制的圖像處理方法的流程圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5，首先，
接收包含多個(gè)像素的圖像(步驟S501)，其中第一函數(shù)為各像素的灰度值與背
光的顯示照度之間的關(guān)系。接下來(lái)，將第一函數(shù)與特征函數(shù)進(jìn)行比較，以獲
得特定函數(shù)(步驟S502)，其中特征函數(shù)為各像素的灰度值與背光的預(yù)定顯示 照度之間的關(guān)系，且特定函數(shù)為灰度值與重映射灰度值之間的關(guān)系。接著， 利用此特定函數(shù)來(lái)重映射灰度值，以調(diào)整背光的顯示照度(步驟S503)。
綜上所述，由于背光照度大小直接地影響圖像的顯示質(zhì)量，本發(fā)明的實(shí) 施例分析圖像的灰度值與背光的顯示照度之間的關(guān)系，并且重映射圖像的灰 度值，藉以依據(jù)特征函數(shù)來(lái)調(diào)整背光的顯示照度，而此特征函數(shù)為圖像的灰 度值與背光的預(yù)定顯示照度之間的關(guān)系。因而，即使背光照度降低，本發(fā)明 的實(shí)施例通過(guò)可適性的圖像處理來(lái)增強(qiáng)圖像的顯示質(zhì)量，其易于施行，且因 復(fù)雜性及成本低而于市場(chǎng)而具有竟?fàn)幜Α?br> 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明。任 何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的修改與潤(rùn) 飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以所附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種背光照度控制的圖像處理方法，包括接收一圖像，其中該圖像包含多個(gè)像素，且各該像素的一灰度值與一背光的一顯示照度之間的關(guān)系為一第一函數(shù)；比較該第一函數(shù)與一特征函數(shù)，以獲得一特定函數(shù)，其中該特征函數(shù)為該灰度值與該背光的一預(yù)定顯示照度之間的關(guān)系，且該特定函數(shù)為該灰度值與一重映射灰度值之間的關(guān)系；以及利用該特定函數(shù)來(lái)重映射該灰度值，以調(diào)整該顯示照度。
2. 如權(quán)利要求1所述的背光照度控制的圖像處理方法，還包括通過(guò)參照既定的 一伽瑪函數(shù)來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于該重映射灰度值的 一伽瑪電 壓，其中該伽瑪函數(shù)為該灰度值和該伽瑪電壓之間的關(guān)系。
3. 如權(quán)利要求1所述的背光照度控制的圖像處理方法，其中比較該第一 函數(shù)與該特征函數(shù)，以獲得該特定函數(shù)的步驟包括分析該第一函數(shù)，其中該第一函數(shù)表示為F1(G)=L1, G為該灰度值，且 Ll為該背光的該顯示照度；分析該特征函數(shù)，其中該特征函數(shù)表示為F2(G)=L2,且L2為該背光的 該預(yù)定顯示照度；計(jì)算該重映射灰度值G，，以使該第一函數(shù)F1(G，)最接近該背光的該預(yù)定 顯示照度L2。
4. 如權(quán)利要求1所述的背光照度控制的圖像處理方法，利用該特定函數(shù) 來(lái)重映射該灰度值，以調(diào)整該顯示照度的步驟還包括利用一第二函數(shù)和該特定函數(shù)來(lái)獲得一上限函數(shù)，其中在該第二函數(shù)中該灰度值與該重映射灰度值的比率為一比一關(guān)系，該上限函數(shù)為該灰度值和 該重映射灰度值之間的關(guān)系，且對(duì)于同一灰度值來(lái)說(shuō)，該特定函數(shù)的該重映 射灰度值與該第二函數(shù)的該重映射灰度值之間的差等于該上限函數(shù)的該重映 射灰度值與該特定函數(shù)的該重映射灰度值之間的差；以及利用 一第三函數(shù)來(lái)重映射該灰度值，其中該第三函數(shù)為該灰度值與該重 映射灰度值之間的關(guān)系，且對(duì)于同一灰度值來(lái)說(shuō)，該第三函數(shù)的該重映射灰 度值位于該上限函數(shù)的該重映射灰度值和該第二函數(shù)的該重映射灰度值之 間。
5. —種背光照度控制的圖像處理裝置，包括一分析模塊，用于接收包含多個(gè)像素的一圖像，并且比較一第一函數(shù)和 一特征函數(shù)以獲得特定函數(shù)，其中該第一函數(shù)為各該像素的一灰度值與一背 光的一顯示照度之間的關(guān)系，該特征函數(shù)為該灰度值與該背光的一預(yù)定顯示照度之間的關(guān)系，且該特定函數(shù)為該灰度值與 一重映射灰度值之間的關(guān)系； 以及一控制模塊，耦接該分析模塊，并利用該特定函數(shù)來(lái)重映射該灰度值以 調(diào)整該顯示照度。
6. 如權(quán)利要求5所述的背光照度控制的圖像處理裝置，還包括 一伽瑪電壓產(chǎn)生模塊，耦接該控制模塊，其通過(guò)參照既定的一伽瑪函數(shù)來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于該重映射灰度值的一伽瑪電壓，其中該伽瑪函數(shù)為該灰度值和 該伽瑪電壓之間的關(guān)系。
7. 如權(quán)利要求5所述的背光照度控制的圖像處理裝置，其中該分析模塊 利用該第一函數(shù)F1(G)=L1以及該特征函數(shù)F2(G)=L2，來(lái)計(jì)算該重映射灰度 值G ，，以使該第 一 函數(shù)F1 (G，)最接近該背光的該預(yù)定顯示照度L2 。
8. 如權(quán)利要求5所述的背光照度控制的圖像處理裝置，其中該分析模塊 還利用一第二函數(shù)和該特定函數(shù)來(lái)獲得一上限函數(shù)，在該第二函數(shù)中該灰度 值與該重映射灰度值的比率為一比一關(guān)系，該上限函數(shù)為該灰度值和該重映 射灰度值之間的關(guān)系，且對(duì)于同一灰度值來(lái)說(shuō)，該特定函數(shù)的該重映射灰度 值和該第二函數(shù)的該重映射灰度值之間的差等于該上限函數(shù)的該重映射灰度 值和該特定函數(shù)的該重映射灰度值之間的差，而該控制模塊利用 一第三函數(shù) 來(lái)重映射該灰度值，該第三函數(shù)為該灰度值和該重映射灰度值之間的關(guān)系， 且對(duì)于同 一灰度值來(lái)說(shuō)，該第三函數(shù)的該重映射灰度值位于該上限函數(shù)的該 重映射灰度值和該第二函數(shù)的該重映射灰度值之間。
9. 一種源極驅(qū)動(dòng)器，包括如權(quán)利要求4所述的背光照度控制的圖像處理 裝置。
10. —種顯示裝置，包括如權(quán)利要求4所述的背光照度控制的圖像處理裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種背光照度控制的圖像處理方法。首先，接收包含多個(gè)像素的圖像，而第一函數(shù)為各像素的灰度值與背光的顯示照度之間的關(guān)系。接著，將第一函數(shù)與一特征函數(shù)進(jìn)行比較以獲得特定函數(shù)，其中特征函數(shù)為灰度值和背光的預(yù)定顯示照度之間的關(guān)系，且特定函數(shù)為灰度值和重映射灰度值之間的關(guān)系。而利用此特定函數(shù)來(lái)重映射灰度值，以調(diào)整顯示照度。藉此，可以增強(qiáng)顯示照度，以獲得較佳的視覺(jué)質(zhì)量。
文檔編號(hào)G09G3/34GK101436387SQ20081009480
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者陳星嘉 申請(qǐng)人:奇景光電股份有限公司