專利名稱：用于選擇背光照度級和調(diào)節(jié)圖像特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例包括用于圖像增強(qiáng)的方法和系統(tǒng)。某些實(shí)施例包括色彩增強(qiáng)技術(shù)，某些實(shí)施例包括亮度保持，某些實(shí)施例包括亮度增強(qiáng)，以及某些實(shí)施例包括位長擴(kuò)展技術(shù)。
背景 典型的顯示器件利用固定范圍的照度級來顯示圖像。對于許多顯示器，該照度范圍具有從0到255等距的256級。圖像碼值一般被分配成與這些級直接匹配。
在具有大顯示器的許多電子設(shè)備中，這些顯示器是主要的功耗部件。例如，在膝上型計(jì)算機(jī)中，顯示器消耗的功率比系統(tǒng)中的任何其它部件都多。諸如通過電池供電的設(shè)備之類的電力可獲量有限的許多設(shè)備可能使用若干照度級或亮度級來幫助管理功耗。系統(tǒng)在插入諸如A/C電源之類的電源時可使用全功率模式，而在工作于電池電源下時可使用節(jié)電模式。
在許多設(shè)備中，顯示器可自動進(jìn)入顯示器照度降低以節(jié)電的節(jié)電模式。這些設(shè)備可能具有其中照度以逐步的方式降低的多個節(jié)電模式。一般而言，當(dāng)顯示照度降低時，圖像質(zhì)量也下降。當(dāng)最大照度級降低時，顯示器的動態(tài)范圍減小，從而圖像對比度受損。因此，在典型的節(jié)電模式工作期間，對比度和其它圖像質(zhì)量降低。
諸如液晶顯示器(LCD)或數(shù)字微反射鏡器件(DMD)之類的許多顯示器件使用以一種方式或另一方式被背光照明、側(cè)照明或前照明的光閥。在諸如LCD之類的背光光閥顯示器中，背光位于液晶面板后面。背光透過LC面板發(fā)光，LC面板調(diào)制該光以配準(zhǔn)圖像。在彩色顯示器中，照度和色彩均可被調(diào)制。單個LC像素調(diào)制從背光透過LC面板透射到用戶眼睛或其它目的地的光的量。在某些情況下，該目的地可以是諸如電荷耦合器件(CCD)之類的光傳感器。
某些顯示器還可使用光發(fā)射器來配準(zhǔn)圖像。諸如發(fā)光二極管(LED)顯示器和等離子顯示器之類的這些顯示器使用發(fā)射光而不是從另一光源反射光的圖像元素。
概述 本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于改變光閥調(diào)制像素的照度調(diào)制級以補(bǔ)償降低的光源照度或提高固定光源照度級下的圖像質(zhì)量的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的某些實(shí)施例也可與使用光發(fā)射器來配準(zhǔn)圖像的顯示器一起使用。諸如發(fā)光二極管(LED)顯示器和等離子顯示器之類的這些顯示器使用發(fā)射光而不是從另一光源反射光的圖像元素。本發(fā)明的實(shí)施例可用于增強(qiáng)這些器件產(chǎn)生的圖像。在這些實(shí)施例中，像素的亮度可被調(diào)節(jié)成增強(qiáng)特定圖像頻帶、照度范圍以及其它圖像細(xì)分部分的動態(tài)范圍。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，顯示光源可響應(yīng)于圖像特性被調(diào)節(jié)成不同級。當(dāng)這些光源級變化時，圖像碼值可被調(diào)節(jié)成補(bǔ)償亮度的變化或以其它方式增強(qiáng)該圖像。
本發(fā)明的某些實(shí)施例包括環(huán)境光感測，該環(huán)境光檢測可用作確定光源級和圖像像素值時的輸入。
本發(fā)明的某些實(shí)施例包括畸變相關(guān)光源和電池消耗控制。
本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于產(chǎn)生和應(yīng)用圖像色階修正的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于圖像色階修正且具有改善的色彩保真的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于選擇顯示源光照度級的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于產(chǎn)生面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的方法和系統(tǒng)。這些實(shí)施例中的某些提供產(chǎn)生多條目標(biāo)色調(diào)曲線，其中每條曲線與不同的背光或源光照度級相關(guān)。在這些實(shí)施例中，可選擇背光照度級，而且與選定的背光照度級相關(guān)的目標(biāo)色調(diào)曲線可應(yīng)用至要顯示的圖像。在某些實(shí)施例中，性能目標(biāo)會影響色調(diào)曲線參數(shù)的選擇。
本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于色彩增強(qiáng)的方法和系統(tǒng)。這些實(shí)施例中的某些包括皮膚色彩檢測、皮膚色彩映射細(xì)化以及色彩處理。
本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于位深擴(kuò)展的方法和系統(tǒng)。這些實(shí)施例中的某些包括在位深減小之前對圖像應(yīng)用空間和時間高通高頻脈動圖案。
本發(fā)明的上述和其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)在結(jié)合附圖考慮本發(fā)明的以下詳細(xì)描述時將更容易理解。
附圖簡述

圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)背光LCD系統(tǒng)的示圖； 圖2A是示出原始圖像碼值與提高的圖像碼值之間的關(guān)系的圖； 圖2B是示出原始圖像碼值與具有限幅的提高的圖像碼值之間的關(guān)系的圖； 圖3是示出多個碼值修改方案的與碼值相關(guān)聯(lián)的照度級的圖； 圖4是示出原始圖像碼值與根據(jù)多種修改方案修改的圖像碼值之間的關(guān)系的圖； 圖5是示出示例性色階調(diào)節(jié)模型的產(chǎn)生的示圖； 圖6是示出色階調(diào)節(jié)模型的示例性應(yīng)用的示圖； 圖7是示出示例性色階調(diào)節(jié)模型和增益映射的產(chǎn)生的示圖； 圖8是示出示例性色階調(diào)節(jié)模型的圖； 圖9是示出示例性增益映射的圖； 圖10是示出其中色階調(diào)節(jié)模型和增益映射應(yīng)用于圖像的示例性過程的流程圖； 圖11是示出其中色階調(diào)節(jié)模型應(yīng)用于圖像的一個頻帶而增益映射應(yīng)用于圖像的另一頻帶的示例性過程的流程圖； 圖12是示出色階調(diào)節(jié)模型隨MFP變化的變化的圖； 圖13是示出示例性的圖像相關(guān)的色階映射方法的流程圖； 圖14是示出示例性的圖像相關(guān)的色階選擇實(shí)施例的示圖； 圖15是示出示例性的圖像相關(guān)的色階映射計(jì)算實(shí)施例的示圖； 圖16是示出包括源光級調(diào)節(jié)和圖像相關(guān)色階映射的實(shí)施例的流程圖； 圖17是示出包括源光級計(jì)算器和色階映射選擇器的示例性實(shí)施例的示圖； 圖18是示出包括源光級計(jì)算器和色階映射計(jì)算器的示例性實(shí)施例的示圖； 圖19是示出包括源光級調(diào)節(jié)和源光級相關(guān)色階映射的實(shí)施例的流程圖； 圖20是示出包括源光級計(jì)算器和源光級相關(guān)色階計(jì)算或選擇的實(shí)施例的示圖； 圖21是示出原始圖像碼值與色階斜率之間的關(guān)系曲線的示圖； 圖22是示出包括獨(dú)立色彩通道分析的實(shí)施例的示圖； 圖23是示出包括對圖像處理模塊的環(huán)境照度輸入的實(shí)施例的示圖； 圖24是示出包括對源光處理模塊的環(huán)境照度輸入的實(shí)施例的示圖； 圖25是示出包括對圖像處理模塊的環(huán)境照度輸入和設(shè)備特性輸入的實(shí)施例的示圖； 圖26是示出包括對圖像處理模塊和/或源光處理模塊以及源光信號后處理器的替代環(huán)境照度輸入的實(shí)施例的示圖； 圖27是示出包括對源光處理模塊的環(huán)境照度輸入的實(shí)施例的示圖，該源光處理模塊將該輸入傳遞至圖像處理模塊； 圖28是示出包括對圖像處理模塊的環(huán)境照度輸入的實(shí)施例的示圖，該圖像處理模塊可將該輸入傳遞至源光處理模塊； 圖29是示出包括畸變自適應(yīng)的電源管理的實(shí)施例的示圖； 圖30是示出包括恒定電源管理的實(shí)施例的示圖； 圖31是示出包括自適應(yīng)電源管理的實(shí)施例的示圖； 圖32A是示出恒定功率與恒定畸變模型的功耗比較的曲線圖； 圖32B是示出恒定功率與恒定畸變模型的畸變比較的曲線圖； 圖33是示出包括畸變自適應(yīng)的電源管理的實(shí)施例的示圖； 圖34是示出一示例性視頻序列在不同畸變限制下的背光功率級的曲線圖； 圖35是示出示例性功率/畸變曲線的曲線圖； 圖36是示出相關(guān)于畸變標(biāo)準(zhǔn)來管理功耗的實(shí)施例的流程圖； 圖37是示出包括基于畸變標(biāo)準(zhǔn)的源光功率級選擇的實(shí)施例的流程圖； 圖38A和B是示出包括說明亮度保持方法的效果的畸變測量的實(shí)施例的流程圖； 圖39是示例性圖像的功率/畸變曲線； 圖40是示出固定畸變的功率曲線圖； 圖41是示出固定畸變的畸變曲線圖； 圖42是示例性色階調(diào)節(jié)曲線； 圖43是圖42中所示的色階調(diào)節(jié)曲線的暗區(qū)的放大圖； 圖44是另一示例性色階調(diào)節(jié)曲線； 圖45是圖44中所示的色階調(diào)節(jié)曲線的暗區(qū)的放大圖； 圖46是示出基于最大色彩通道值的圖像碼值調(diào)節(jié)的圖； 圖47是示出基于最大色彩通道碼值的多個色彩通道的圖像碼值調(diào)節(jié)的圖； 圖48是示出基于色彩通道之一的碼值特性的多個色彩通道的圖像碼值調(diào)節(jié)的圖； 圖49是示出包括接收最大色彩通道碼值作為輸入的色階發(fā)生器的本發(fā)明實(shí)施例的示圖； 圖50是示出包括利用色階調(diào)節(jié)的頻率分割和色彩通道碼區(qū)分的本發(fā)明實(shí)施例的示圖； 圖51是示出包括頻率分解、色彩通道區(qū)分以及色彩保持限幅的本發(fā)明實(shí)施例的示圖； 圖52是示出包括基于色彩通道碼值特性的色彩保持限幅的本發(fā)明的實(shí)施例的示圖； 圖53是示出包括最大色彩通道碼值的低通/高通頻率分割和選擇的本發(fā)明實(shí)施例的示圖； 圖54是示出經(jīng)過處理的圖像與顯示模型之間的多種關(guān)系的示圖； 圖55是示例性圖像的圖像碼值的直方圖的曲線圖； 圖56是對應(yīng)于圖55的直方圖的示例性畸變曲線的曲線圖； 圖57是示出對簡短DVD剪輯應(yīng)用示例性優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果的曲線圖，該曲線圖繪制了選定背光功率與視頻幀數(shù)的關(guān)系； 圖58示出了為實(shí)際顯示器的不同對比度確定的最小MSE畸變背光； 圖59是示出示例性面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線圖； 圖60是示出用于節(jié)電配置的示例性面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線圖； 圖61是示出用于較低黑色電平配置的示例性面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線圖； 圖62是示出用于亮度增強(qiáng)配置的示例性面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線圖； 圖63是示出用于其中黑色電平降低而亮度增強(qiáng)的增強(qiáng)圖像配置的示例性面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線圖； 圖64是示出用于黑色電平提高的一系列示例性目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線圖； 圖65是示出用于黑色電平提高和圖像亮度增強(qiáng)的一系列示例性目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線圖； 圖66是示出包括目標(biāo)色調(diào)曲線確定和畸變相關(guān)的背光選擇的示例性實(shí)施例的圖； 圖67是示出包括性能目的相關(guān)的參數(shù)選擇、目標(biāo)色調(diào)曲線確定以及背光選擇的示例性實(shí)施例的圖； 圖68是示出包括性能目的相關(guān)的目標(biāo)色調(diào)曲線確定以及背光選擇的示例性實(shí)施例的圖； 圖69是示出包括性能目的相關(guān)和圖像相關(guān)的目標(biāo)色調(diào)曲線確定以及背光選擇的示例性實(shí)施例的圖； 圖70是示出包括利用位深擴(kuò)展的頻率分解和色階處理的示例性實(shí)施例的圖； 圖71是示出包括頻率分解和色彩增強(qiáng)的示例性實(shí)施例的圖； 圖72是示出包括色彩增強(qiáng)、背光選擇以及高通增益處理的示例性實(shí)施例的圖； 圖73是示出包括色彩增強(qiáng)、直方圖產(chǎn)生、色階處理以及背光選擇的示例性實(shí)施例的圖； 圖74是示出包括膚色檢測和膚色映射細(xì)化的示例性實(shí)施例的圖； 圖75是示出包括色彩增強(qiáng)和位深擴(kuò)展的示例性實(shí)施例的圖； 圖76是示出包括色彩增強(qiáng)、色階處理以及位深擴(kuò)展的示例性實(shí)施例的圖； 圖77是示出包括色彩增強(qiáng)的示例性實(shí)施例的圖；以及 圖78是示出包括色彩增強(qiáng)和位深擴(kuò)展的示例性實(shí)施例的圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明的實(shí)施例通過參照附圖將能最好被理解，在全部附圖中相似的部分由相似的標(biāo)記來指示。以上列出的附圖明確地包括作為本詳細(xì)描述的一部分。
容易理解的是，在本文的附圖中一般描述和示出的本發(fā)明的部件可按照多種不同的配置來設(shè)置和設(shè)計(jì)。因此，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的實(shí)施例的以下更詳細(xì)描述不旨在限制本發(fā)明的范圍，而僅僅表示本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例。
本發(fā)明的實(shí)施例的元件可按照硬件、固件和/或軟件的形式實(shí)現(xiàn)。雖然本文中揭示的示例性實(shí)施例可能僅描述這些形式中的一種，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能在本發(fā)明的范圍內(nèi)以這些形式中的任一種來實(shí)現(xiàn)這些元件。
利用諸如LC調(diào)制器之類的光閥調(diào)制器和其它調(diào)制器的顯示器件可以是反射型的，其中光照射在正面(正對觀看者)并在通過調(diào)制面板層之后向觀看者反射回。顯示器件也可以是透射型的，其中光照射在調(diào)制面板層的背面，并被允許通過調(diào)制層射向觀看者。某些顯示器件還可以是透射反射型的，即反射型和透射型的組合，其中當(dāng)來自另一光源的光在從調(diào)制層的前面進(jìn)入后被反射時，光可從后到前通過調(diào)制層。在這些情況中的任一種情況下，調(diào)制層中諸如單個LC元件之類的元件可控制像素的感知亮度。
在背光、前光以及側(cè)光顯示器中，光源可以是一系列熒光管、LED陣列或某些其它源。一旦該顯示器大于約18”的典型尺寸，則該器件的大部分功耗由光源引起。對于某些應(yīng)用，以及在某些市場中，功耗的降低是重要的。然而，功率降低意味著光源光通量的減少，從而意味著顯示器最大亮度的減少。
與當(dāng)前γ校正的光閥調(diào)制器的灰度碼值CV、光源級L光源以及輸出亮度級L輸出有關(guān)的基本方程為 方程1 L輸出＝L光源*g(CV+暗)γ+環(huán)境 其中g(shù)是校準(zhǔn)增益，暗是光閥的暗電平，而環(huán)境是從室內(nèi)環(huán)境照射到顯示器的光。根據(jù)該方程可以看出，減小背光源x％也能減少光輸出x％。
光源級的減小可通過改變光閥的調(diào)制值(具體而言，提高它們)來進(jìn)行補(bǔ)償。實(shí)際上，小于(1-x％)的任何亮度級都可準(zhǔn)確地再現(xiàn)，而大于(1-x％)的任何亮度級在沒有附加光源或光源強(qiáng)度不增加的情況下都不能再現(xiàn)。
設(shè)定來自原始和減小的源的光輸出給出可用于校正碼值的x％減小的基本碼值校正(假定暗和環(huán)境為0)為 方程2 L輸出＝L光源*g(CV)＝L減小*g(CV提高) 方程3 CV提高＝CV*(L光源/L減小)1/γ＝CV*(1/x％)1/γ. 圖2A示出該調(diào)節(jié)。在圖2A和2B中，原始顯示值對應(yīng)于沿直線12的點(diǎn)。當(dāng)背光或光源被置于節(jié)電模式下且光源照度降低時，顯示碼值需要被提高，以使光閥能抵消光源照度的降低。這些被提高的值與沿直線14的點(diǎn)相符。然而，該調(diào)節(jié)導(dǎo)致碼值18高于顯示器所能產(chǎn)生的碼值(例如，對于8位顯示器的255)。因此，如圖2B所示，這些值以限幅為20的方式結(jié)束。按照這種方式調(diào)節(jié)的圖像會遭受褪色亮點(diǎn)、缺陷外觀以及一般而言的低質(zhì)量。
利用這個簡單的調(diào)節(jié)模型，低于限幅點(diǎn)15(在此示例性實(shí)施例中為輸入碼值230)的碼值將以與全功率光源在降低的光源照度模式下產(chǎn)生的照度級相等的照度級來顯示。同一照度在導(dǎo)致節(jié)電的較低功率的情況下產(chǎn)生。如果圖像的該組碼值被限制為低于限幅點(diǎn)15的范圍，則節(jié)電模式對于用戶可透明地操作。不幸的是，當(dāng)這些值超過限幅點(diǎn)15時，照度降低而且細(xì)節(jié)丟失。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種算法，該算法能改變LCD或光閥碼值以提供增強(qiáng)亮度(或節(jié)電模式下不降低亮度)，同時減少可能在照度范圍的高端處出現(xiàn)的限幅缺陷。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可通過在高值范圍上將利用低功率顯示的圖像照度與以全功率顯示的圖像照度匹配，可消除與降低顯示光源功率相關(guān)聯(lián)的亮度降低。在這些實(shí)施例中，將輸出照度除分特定因子的源光或背光功率的降低被圖像數(shù)據(jù)提高倒數(shù)因子補(bǔ)償。
在忽略動態(tài)范圍限制的情況下，全功率和降低功率下顯示的圖像可能相同，因?yàn)槌?用于降低光源照度)和倍增(用于提高的碼值)在高值范圍上基本抵消。當(dāng)圖像數(shù)據(jù)的倍增(用于碼值提高)超過顯示器的最大值時，動態(tài)范圍限制會引起限幅缺陷。由動態(tài)范圍限制引起的限幅缺陷可通過滾降碼值高端處的提高來消除或減少。該滾降可在最大保真點(diǎn)(MFP)處啟動，超過該最大保真點(diǎn)則照度與原始照度不再匹配。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，可執(zhí)行以下步驟以補(bǔ)償光源照度降低或?qū)嶋H降低以便于圖像增強(qiáng) 1)光源(背光)降低水平根據(jù)照度降低的百分比來確定； 2)最大保真點(diǎn)(MFP)確定為因降低功率輸出匹配到全功率輸出所引起的滾降出現(xiàn)的點(diǎn)； 3)確定補(bǔ)償?shù)纳A運(yùn)算符； a.在低于MFP時，提高色階以補(bǔ)償顯示照度的降低； b.在超過MFP時，將色階逐漸滾降(在某些實(shí)施例中，保持導(dǎo)數(shù)連續(xù))； 4)對圖像應(yīng)用色階映射運(yùn)算符；以及 5)發(fā)送至顯示器。
這些實(shí)施例的主要優(yōu)點(diǎn)在于，僅通過對窄類別圖像的小改變就能實(shí)現(xiàn)節(jié)電。(差別僅在高于MFP時出現(xiàn)，且由峰值亮度的降低和明亮細(xì)節(jié)的某些損失組成)。低于MFP的圖像值可按照與全功率模式相同的照度在節(jié)電模式下顯示，從而使圖像的這些區(qū)域與全功率模式無區(qū)別。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可使用色階映射，該色階映射取決于功率降低和顯示γ且與圖像數(shù)據(jù)無關(guān)。這些實(shí)施例可提供兩個優(yōu)點(diǎn)。首先，由于以不同的方式處理幀而會產(chǎn)生的閃爍缺陷不會出現(xiàn)，而且其次，該算法具有非常低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程度。在某些實(shí)施例中，可使用線下色階設(shè)計(jì)和線上色階映射。亮點(diǎn)的限幅可通過指定MFP來控制。
本發(fā)明實(shí)施例的某些方面可關(guān)于圖3進(jìn)行描述。圖3是示出若干情況下的圖像碼值與照度的曲線圖。示為虛線的第一曲線32表示以100％功率工作的光源的原始碼值。示為點(diǎn)劃線的第二曲線30表示當(dāng)光源以全功率的80％工作時的原始碼值的照度。示為虛線的第三曲線36表示當(dāng)光源以全功率的80％工作時、當(dāng)碼值被提高以與100％光源照度下提供的照度匹配時的照度。示為實(shí)線的第四曲線34表示經(jīng)提高的數(shù)據(jù)，但具有滾降曲線以減少數(shù)據(jù)的高端處的限幅的影響。
在圖3中所示的本示例性實(shí)施例中，在碼值180處使用了MFP 35。注意，在低于碼值180時，經(jīng)提高的曲線34因原始100％功率顯示器而與照度輸出32匹配。在高于180時，經(jīng)提高的曲線平滑地轉(zhuǎn)換至80％顯示器上所允許的最大輸出。該平滑降低了限幅和量化缺陷。在某些實(shí)施例中，色階函數(shù)可分段定義以在MFP 35給定的轉(zhuǎn)變點(diǎn)處平滑地匹配。在低于MFP35時，可使用經(jīng)提高的色階函數(shù)。在高于MFP 35時，一曲線在MFP處與經(jīng)提高的色階曲線的末端平滑地?cái)M合，且在最大碼值[255]處與端點(diǎn)37擬合。在某些實(shí)施例中，該曲線的斜率在MFP 35處可與經(jīng)提高的色階曲線/直線的斜率匹配。這可通過使直線和曲線函數(shù)的導(dǎo)數(shù)在MFP處相等來使低于MFP的直線的斜率與高于MFP的曲線的斜率匹配、并通過使直線和曲線函數(shù)的值在該點(diǎn)匹配來實(shí)現(xiàn)。對曲線函數(shù)的另一限制是迫使其通過最大值點(diǎn)[255，255]37。在某些實(shí)施例中，該曲線的斜率在最大值點(diǎn)37處可被設(shè)置為0。在某些實(shí)施例中，180的MFP值可對應(yīng)于光源功率的20％的降低。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，低于最大保真點(diǎn)(MFP)的色階曲線可通過與增益g的線性關(guān)系來定義。該色階在高于MFP時也可進(jìn)一步定義成使該曲線及其導(dǎo)數(shù)在MFP處連續(xù)。該連續(xù)性暗示色階函數(shù)為以下形式 C＝g·MFP B＝g 方程4 增益可如下由顯示γ和亮度降低比例確定 方程5
在某些實(shí)施例中，MFP值可通過手動平衡亮點(diǎn)細(xì)節(jié)保持與絕對亮度保持來進(jìn)行調(diào)諧。
MFP可通過在最大點(diǎn)處施加斜率為零的限制來確定。這意味著 方程6




在某些示例性實(shí)施例中，以下方程可用于根據(jù)示例性實(shí)施例分別為簡單提高數(shù)據(jù)、具有限幅和經(jīng)修正數(shù)據(jù)的提高數(shù)據(jù)計(jì)算碼值。
方程7


常數(shù)A、B以及C可被選擇成在MFP處呈現(xiàn)平滑擬合，從而該曲線通過點(diǎn)[255，255]。這些函數(shù)的曲線在圖4中示出。
圖4是原始碼值與經(jīng)調(diào)節(jié)的碼值之間的關(guān)系的曲線圖。原始碼值示為沿原始數(shù)據(jù)線40的點(diǎn)，該原始數(shù)據(jù)線40示出了經(jīng)調(diào)節(jié)的值與未經(jīng)調(diào)節(jié)的原始值之間的1∶1關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，這些值可被提高或調(diào)節(jié)以表示更高的照度級。根據(jù)以上的“色階提高”方程的簡單提高程序可能產(chǎn)生沿提高線42的值。因?yàn)檫@些值的顯示將導(dǎo)致如線46處以圖形示出和如以上的“色階限幅”方程在數(shù)學(xué)上示出的限幅，所以該調(diào)節(jié)會從最大保真點(diǎn)45沿曲線44逐漸下降至最大值點(diǎn)47。在某些實(shí)施例中，該關(guān)系可在以上“色階經(jīng)修正”的方程中在數(shù)學(xué)上進(jìn)行描述。
利用這些概念，光源工作于100％功率的顯示器所呈現(xiàn)的照度值可由光源工作于較低功率級的顯示器呈現(xiàn)。這是通過提高色階來實(shí)現(xiàn)的，對色階的提高本質(zhì)上進(jìn)一步打開光閥以補(bǔ)償光源照度的損耗。然而，在整個碼值范圍上簡單應(yīng)用這種提高會導(dǎo)致該范圍高端處的限幅缺陷。為防止或減少這些缺陷，色階函數(shù)可平滑地滾降。該滾降可由MFP參數(shù)控制。大的MFP值給予大間距上的照度匹配，但增大了碼值高端處的可見量化/限幅缺陷。
本發(fā)明的實(shí)施例可通過調(diào)節(jié)碼值來操作。在簡單的γ顯示模型中，碼值的縮放導(dǎo)致照度值的縮放，且縮放因子不同。為了確定該關(guān)系是否在更多現(xiàn)實(shí)顯示模型下成立，我們可以考慮γ偏移增益—雜光(GOG-F)模型?？s放背光功率對應(yīng)于線性簡化方程，其中百分比p應(yīng)用至顯示輸出而非環(huán)境。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將增益減小因子p等效于保持增益不變并將數(shù)據(jù)、碼值以及偏移縮放顯示γ所確定的因子。在數(shù)學(xué)上而言，乘法因子在適當(dāng)修改的情況下就可被引入到功率函數(shù)中。該修改因子可縮放碼值和偏移二者。
方程8GOG-F模型 L＝G·(CV+暗)γ+環(huán)境 方程9線性照度減小 L線性減?。絧·G·(CV+暗)γ+環(huán)境 L線性減小＝G·(p1/γ·(CV+暗))γ+環(huán)境 L線性減?。紾·(p1/γ·CV+p1/γ·暗)γ+環(huán)境 方程10碼值減小 LCV減小＝G·(p1/γ·CV+暗)γ+環(huán)境 本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖5進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，色階調(diào)節(jié)可在圖像處理之前線下設(shè)計(jì)或計(jì)算，或該調(diào)節(jié)可在正在處理圖像時進(jìn)行線上設(shè)計(jì)或計(jì)算。不論操作時序如何，色階調(diào)節(jié)56可基于顯示γ50、效率因子52以及最大保真點(diǎn)(MFP)54中的至少一個來設(shè)計(jì)或計(jì)算。這些因子可在色階設(shè)計(jì)過程56中進(jìn)行處理以產(chǎn)生色階調(diào)節(jié)模型58。該色階調(diào)節(jié)模型可采取算法、查找表(LUT)或可應(yīng)用至圖像數(shù)據(jù)的某些其它模型的形式。
一旦調(diào)節(jié)模型58已經(jīng)建立，它就能應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù)。調(diào)節(jié)模型的應(yīng)用可參照圖6進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像是輸入62，而色階調(diào)節(jié)模型58應(yīng)用(64)至圖像以調(diào)節(jié)圖像碼值。該過程產(chǎn)生可發(fā)送至顯示器的輸出圖像66。應(yīng)用色階調(diào)節(jié)64通常是線上過程，但在情況允許時可在圖像顯示之前執(zhí)行。
本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于增強(qiáng)諸如LED顯示器、等離子體顯示器以及其它類型的顯示器之類的利用發(fā)光像素調(diào)制器的顯示器上顯示的圖像的系統(tǒng)和方法。這些相同的系統(tǒng)和方法可用于增強(qiáng)利用光閥像素調(diào)制器的光源工作于全功率模式或其它模式的顯示器上顯示的圖像。
這些實(shí)施例與上述實(shí)施例相似地工作，但是取代補(bǔ)償減小的光源照度，這些實(shí)施例簡單地提高一個范圍的像素的照度，就好像光源已經(jīng)減小。以此方式，圖像的總亮度提高。
在這些實(shí)施例中，原始碼值在相當(dāng)大的值范圍上被提高。該碼值調(diào)節(jié)對于其它實(shí)施例可如上所述地執(zhí)行，除非實(shí)際的光源照度減小并未發(fā)生。因此，圖像亮度在寬泛碼值范圍上顯著提高。
這些實(shí)施例中的某些也可參照圖3進(jìn)行說明。在這些實(shí)施例中，原始圖像的碼值被示為沿曲線30的點(diǎn)。這些值可被提高或調(diào)節(jié)至更高照度級的值。這些被提高的值可表示為沿曲線34的點(diǎn)，該曲線34從零點(diǎn)33延伸至最大保真點(diǎn)35，然后逐漸降低至最大值點(diǎn)37。
本發(fā)明的某些實(shí)施例包括模糊掩蔽(unsharp masking)過程。在這些實(shí)施例中的某些中，該模糊掩蔽可使用空間變化增益。該增益可由經(jīng)修改的色階曲線的圖像值和斜率確定。在某些實(shí)施例中，當(dāng)圖像亮度由于顯示功率的限制而不能被復(fù)制時，增益陣列的使用使得圖像對比度能夠匹配。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可采取以下處理步驟 1.計(jì)算色階調(diào)節(jié)模型； 2.計(jì)算高通圖像； 3.計(jì)算增益陣列； 4.按增益對高通圖像加權(quán)； 5.將低通圖像和經(jīng)過加權(quán)的高通圖像求和；以及 6.發(fā)送至顯示器。
本發(fā)明的其它實(shí)施例可采取以下處理步驟 1.計(jì)算色階調(diào)節(jié)模型； 2.計(jì)算低通圖像； 3.將高通圖像計(jì)算為圖像與低通圖像之差； 4.利用經(jīng)修改的色階曲線的圖像值和斜率計(jì)算增益陣列； 5.按增益對高通圖像加權(quán)； 6.將低通圖像和經(jīng)過加權(quán)的高通圖像求和；以及 7.發(fā)送至功率降低的顯示器。
利用本發(fā)明的某些實(shí)施例，僅通過對窄類別圖像的小改變就能實(shí)現(xiàn)節(jié)電。(差別僅在高于MFP時出現(xiàn)，且由峰值亮度的降低和明亮細(xì)節(jié)的某些損失組成)。低于MFP的圖像值可按照與全功率模式相同的照度在節(jié)電模式下顯示，從而使圖像的這些區(qū)域與全功率模式無區(qū)別。本發(fā)明的其它實(shí)施例通過減少明亮細(xì)節(jié)的損失來提高該性能。
這些實(shí)施例可包括在空間上改變模糊掩蔽以保持明亮細(xì)節(jié)。至于其它實(shí)施例，可使用線上和線下部件。在某些實(shí)施例中，通過計(jì)算增益映射以及色階函數(shù)可擴(kuò)展線下部件。該增益映射可基于圖像值指定要應(yīng)用的模糊濾波器增益。增益映射值可利用色階函數(shù)的斜率來確定。在某些實(shí)施例中，特定點(diǎn)“P”處的增益映射值可被計(jì)算為低于MFP的色階函數(shù)的斜率與點(diǎn)“P”處的色階函數(shù)的斜率之比。在某些實(shí)施例中，色階函數(shù)在低于MFP時是線性的，因此該增益在低于MFP時為一。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖7進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，色階調(diào)節(jié)可在圖像處理之前線下設(shè)計(jì)或計(jì)算，或該調(diào)節(jié)可在正在處理圖像時線上設(shè)計(jì)或計(jì)算。不論操作時序如何，色階調(diào)節(jié)76可基于顯示γ70、效率因子72以及最大保真點(diǎn)(MFP)74中的至少一個來設(shè)計(jì)或計(jì)算。這些因子可在色階設(shè)計(jì)過程76中被處理以產(chǎn)生色階調(diào)節(jié)模型78。該色階調(diào)節(jié)模型可采取算法、查找表(LUT)或如上關(guān)于其它實(shí)施例所述的可應(yīng)用至圖像數(shù)據(jù)的某些其它模型的形式。在這些實(shí)施例中，在75，還計(jì)算單獨(dú)的增益映射77。該增益映射77可應(yīng)用于特定圖像細(xì)分部分，諸如頻率范圍。在某些實(shí)施例中，該增益映射可應(yīng)用于圖像的頻率劃分部分。在某些實(shí)施例中，該增益映射可應(yīng)用于高通圖像細(xì)分部分。它還可應(yīng)用于特定圖像頻率范圍或其它圖像細(xì)分部分。
示例性色階調(diào)節(jié)模型可關(guān)于圖8進(jìn)行描述。在這些示例性實(shí)施例中，選擇函數(shù)轉(zhuǎn)換點(diǎn)(FTP)84(類似于光源減小補(bǔ)償實(shí)施例中所使用的MFP)，并選擇增益函數(shù)來為低于FTP 84的值提供第一增益關(guān)系82。在某些實(shí)施例中，該第一增益關(guān)系可以是線性關(guān)系，但其它關(guān)系和函數(shù)可用于將碼值轉(zhuǎn)換成增強(qiáng)的碼值。在高于FTP 84時，可使用第二增益關(guān)系86。該第二增益關(guān)系86可以是連接FTP 84與最大值點(diǎn)88的函數(shù)。在某些實(shí)施例中，該第二增益關(guān)系86可匹配第一增益關(guān)系82在FTP 84處的值和斜率，并通過最大值點(diǎn)88。如上關(guān)于其它實(shí)施例所述的其它關(guān)系以及另外的關(guān)系也可用作第二增益關(guān)系86。
在某些實(shí)施例中，增益映射77可關(guān)于色階調(diào)節(jié)模型進(jìn)行計(jì)算，如圖8所示。示例性增益映射77可關(guān)于圖9進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，增益映射函數(shù)涉及作為色階調(diào)節(jié)模型的斜率的函數(shù)的色階調(diào)節(jié)模型78。在某些實(shí)施例中，增益映射函數(shù)在特定碼值下的值由色階調(diào)節(jié)模型在低于FTP的任何碼值下的斜率與色階調(diào)節(jié)模型在特定碼值下的斜率之比確定。在某些實(shí)施例中，該關(guān)系可在數(shù)學(xué)上在方程11中表達(dá) 方程11
在這些實(shí)施例中，增益映射函數(shù)在低于FTP時等于1，其中色階調(diào)節(jié)模型產(chǎn)生線性提高。對于高于FTP的碼值，隨著色階調(diào)節(jié)模型的逐漸減小，增益映射函數(shù)迅速增大。增益映射函數(shù)的這種迅速增大增強(qiáng)了應(yīng)用該增益映射函數(shù)的圖像部分的對比度。
圖8中所示的示例性色階調(diào)節(jié)因子和圖9中所示的示例性增益映射函數(shù)利用80％的顯示百分比(源光減小)、2.2的顯示γ以及180的最大保真點(diǎn)來計(jì)算。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，模糊掩蔽操作可在應(yīng)用色階調(diào)節(jié)模型之后應(yīng)用。在這些實(shí)施例中，利用模糊掩蔽技術(shù)減少了缺陷。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可關(guān)于圖10進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入原始圖像102，而且色階調(diào)節(jié)模型103應(yīng)用于該圖像。原始圖像102也用作對產(chǎn)生增益映射的增益映射過程105的輸入。該色階經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像然后通過低通濾波器104進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生低通經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像。然后從色階經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像減去該低通經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像(106)，以產(chǎn)生高通經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像。該高通經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像然后與增益映射中適當(dāng)?shù)闹迪喑?107)以提供增益經(jīng)調(diào)節(jié)的高通圖像，該高通圖像然后與已經(jīng)利用色階調(diào)節(jié)模型進(jìn)行調(diào)節(jié)的低通經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像相加(108)。該相加導(dǎo)致亮度提高和高頻對比度增強(qiáng)的輸出圖像109。
在這些實(shí)施例中的某些中，對于圖像的各個像素的各個分量，增益值根據(jù)該像素處的增益映射和圖像值確定。在應(yīng)用色階調(diào)節(jié)模型之前，原始圖像102可用于確定該增益。高通圖像的各個像素的各個分量在加回到低通圖像之前還可縮放相應(yīng)的增益值。在增益映射函數(shù)為1的點(diǎn)處，模糊掩蔽操作不會改變圖像值。在增益映射函數(shù)超過1的點(diǎn)處，對比度增大。
本發(fā)明的某些實(shí)施例通過將圖像分解成多個頻段解決了在提高碼值亮度時高端碼值中的對比度損失。在某些實(shí)施例中，色階函數(shù)可應(yīng)用于低通頻帶，從而提高圖像數(shù)據(jù)的亮度以補(bǔ)償?shù)凸β试O(shè)定上的源光照度減小，或簡單地增大顯示圖像的亮度。并行地，即使在平均絕對亮度因?yàn)檩^低顯示功率而降低的區(qū)域中，恒定增益也可應(yīng)用于高通頻帶，從而保持圖像對比度。示例性算法的操作由以下給出 1.執(zhí)行原始圖像的頻率分解 2.對低通圖像應(yīng)用亮度保持、即色階映射 3.對高通圖像應(yīng)用恒定乘數(shù) 4.將低通和高通圖像相加 5.將結(jié)果發(fā)送至顯示器 色階函數(shù)和恒定增益可通過在原始圖像的全功率顯示與用于源光照度降低應(yīng)用的處理圖像的低功率顯示之間建立光度匹配來線下確定。該色階函數(shù)還可針對亮度增強(qiáng)應(yīng)用線下確定。
對于適度MFP值，這些恒定高通增益實(shí)施例和模糊掩蔽實(shí)施例在性能上幾乎無區(qū)別。這些恒定高通增益實(shí)施例相比于模糊掩蔽實(shí)施例而言具有三個主要優(yōu)勢噪聲敏感度降低、能使用更大的MFP/FTP、以及使用目前顯示系統(tǒng)中的處理步驟。模糊掩蔽實(shí)施例使用作為色階曲線的斜率的倒數(shù)的增益。當(dāng)該曲線的斜率小時，該增益引發(fā)大的放大噪聲。該噪聲放大還可對MFP/FTP的大小施加實(shí)際限制。第二優(yōu)勢是擴(kuò)展任意MFP/FTP值的能力。第三優(yōu)勢來自檢查算法在系統(tǒng)中的放置。恒定高通增益實(shí)施例和模糊掩蔽實(shí)施例二者均使用頻率分解。恒定高通增益實(shí)施例首先執(zhí)行該操作，而某些模糊掩蔽實(shí)施例在頻率分解之前首先應(yīng)用色階函數(shù)。諸如去輪廓之類的某些系統(tǒng)處理將在亮度保持算法之前執(zhí)行頻率分解。在這些情況下，頻率分解可由某些恒定高通實(shí)施例使用，從而消除轉(zhuǎn)換步驟，而某些模糊掩蔽實(shí)施例必須反轉(zhuǎn)頻率分解、應(yīng)用色階函數(shù)并執(zhí)行附加頻率分解。
本發(fā)明的某些實(shí)施例通過在應(yīng)用色階函數(shù)之前基于空間頻率分割該圖像，能防止高端碼值中的對比度損失。在這些實(shí)施例中，具有滾降的色階函數(shù)可應(yīng)用于圖像的低通(LP)分量。在光源照度減小補(bǔ)償應(yīng)用中，這將提供低通圖像分量的總照度匹配。在這些實(shí)施例中，高通(HP)分量被均勻提高(恒定增益)。頻率分解的信號可重新組合并按需限幅。細(xì)節(jié)被保持，因?yàn)楦咄ǚ至课赐ㄟ^色階函數(shù)的滾降。低通色階函數(shù)的平滑滾降為添加被提高的高通對比度保持凈空。在此最終組合中可能出現(xiàn)的限幅未被發(fā)現(xiàn)顯著降低細(xì)節(jié)。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖11進(jìn)行描述。這些實(shí)施例包括頻率分割或分解111、低通色階映射112、恒定高通增益或提高116以及增強(qiáng)圖像分量的求和或重新組合115。
在這些實(shí)施例中，輸入圖像110被分解成多個空間頻帶111。在使用了兩個頻帶的示例性實(shí)施例中，這可利用低通(LP)濾波器111來實(shí)現(xiàn)。分頻通過經(jīng)由濾波器111計(jì)算LP信號并從原始信號減去該LP信號(113)以形成高通(HP)信號118來執(zhí)行。在示例性實(shí)施例中，空間5×5矩形濾波器可用于該分解，不過也可使用另一濾波器。
然后LP信號可通過應(yīng)用針對上述實(shí)施例所討論的色階映射來處理。在實(shí)例性實(shí)施例中，這可利用光度匹配LUT來實(shí)現(xiàn)。在這些實(shí)施例中，相比于某些前述的模糊掩蔽實(shí)施例而言，可使用較高的MFP/FTP值，因?yàn)榇蠖鄶?shù)細(xì)節(jié)在濾波111中已被減去。一般不應(yīng)使用限幅，因?yàn)槟承﹥艨諔?yīng)當(dāng)通常保持以增加對比度。
在某些實(shí)施例中，MFP/FTP可自動確定和設(shè)定，從而色階曲線的斜率在上限處為零。以此方式確定的一系列色階函數(shù)在圖12中示出。在這些實(shí)施例中，MFP/FTP的最大值可被確定成使色階函數(shù)在255處具有斜率零。這是不會引起限幅的最大MFP/FTP值。
在參照圖11描述的本發(fā)明的某些實(shí)施例中，處理HP信號118與用于處理低通信號的MFP/FTP的選擇無關(guān)。HP信號118利用恒定增益116進(jìn)行處理，當(dāng)功率/光源照度降低時或當(dāng)圖像碼值被以其它方式提高從而提高亮度時，這將保持該對比度。就完全和降低的背光功率(BL)以及顯示γ而言的針對HP信號增益116的公式作為高通增益方程立即在下文給出。該HP對比度提高能可靠地抵抗噪聲，因?yàn)樵撛鲆嫱ǔＰ?例如，對于80％功率降低和γ為2.2而言增益為1.1)。
方程12
在某些實(shí)施例中，一旦色階映射112已經(jīng)通過LUT處理或其它方式應(yīng)用于LP信號，而且恒定增益116已經(jīng)應(yīng)用至HP信號，這些頻率分量就可求和115且在某些情況下限幅。當(dāng)與LP值相加的提高的HP值超過255時，限幅可能是必須的。這通常僅與高對比度的亮信號相關(guān)。在某些實(shí)施例中，LP信號被保證不超過色階LUT構(gòu)造規(guī)定的上限。該HP信號會在求和中引起限幅，但該HP信號的負(fù)值將永遠(yuǎn)不會限幅，從而即使限幅確實(shí)發(fā)生時也能保持某對比度。
圖像相關(guān)的源光實(shí)施例 在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，顯示光源照度級可根據(jù)所顯示圖像、之前顯示的圖像、所顯示圖像之后要顯示的圖像或它們的組合的特性進(jìn)行調(diào)節(jié)。在這些實(shí)施例中，顯示光源照度級可根據(jù)圖像特性變化。在某些實(shí)施例中，這些圖像特性可包括圖像照度級、圖像色度級、圖像直方圖特性以及其它圖像特性。
一旦圖像特性已被查明，光源(背光)照度級就可改變以增強(qiáng)一個或多個圖像性質(zhì)。在某些實(shí)施例中，光源級可降低或提高以加強(qiáng)更暗或更亮的圖像區(qū)中的對比度。光源照度級也可提高或降低以增大圖像的動態(tài)范圍。在某些實(shí)施例中，光源級可被調(diào)節(jié)以優(yōu)化各個圖像幀的功耗。
當(dāng)光源級已被修改時，無論出于什么原因，圖像像素的碼值均可利用色階調(diào)節(jié)進(jìn)行修改以進(jìn)一步改善圖像。如果光源級已被降低以保存功率，則像素值可被提高以重獲損失的亮度。如果光源級已被改變成加強(qiáng)特定照度范圍中的對比度，則像素值可被調(diào)節(jié)以補(bǔ)償另一范圍中降低的對比度，或進(jìn)一步加強(qiáng)該特定范圍。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，如圖13所示，圖像色階調(diào)節(jié)可取決于圖像內(nèi)容。在這些實(shí)施例中，圖像可被分析(130)以確定圖像特性。圖像特性可包括照度通道特性，諸如作為圖像平均照度的平均圖像級(APL)、最大照度值、最小照度值；諸如平均直方圖值、最常見直方圖值以及其它值之類的照度直方圖數(shù)據(jù)；以及其它照度特性。圖像特性還可包括色彩特性，諸如各個色彩通道(例如RGB信號中的R、G和B)的特性。各個色彩通道可被獨(dú)立地分析以確定因色彩通道而異的圖像特性。在某些實(shí)施例中，可為各個色彩通道使用獨(dú)立的直方圖。在其它實(shí)施例中，包括關(guān)于圖像數(shù)據(jù)的空間分布的信息的圓盤分布圖可用作圖像特性。圖像特性還可包括視頻幀之間的時間變化。
一旦圖像已被分析(130)而且特性已確定，就可基于圖像特性值計(jì)算色階映射或從一組預(yù)先計(jì)算的映射中選擇(132)色階映射。然后該映射可應(yīng)用(134)于圖像以補(bǔ)償背光調(diào)節(jié)或以其它方式增強(qiáng)圖像。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可關(guān)于圖14進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像分析儀142接收圖像140并確定可用于選擇色階映射的圖像特性。這些特性然后被發(fā)送至色階映射選擇器143，該選擇器基于圖像特性確定適當(dāng)?shù)挠成?。該映射選擇然后可發(fā)送至圖像處理器145以將該映射應(yīng)用于圖像140。圖像處理器145將接收映射選擇和原始圖像數(shù)據(jù)，并利用選定的色階映射144處理原始圖像，從而產(chǎn)生發(fā)送至顯示器146以供顯示給用戶的經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像。在這些實(shí)施例中，一個或多個色階映射144被存儲以便基于圖像特性進(jìn)行選擇。這些色階映射144可預(yù)先計(jì)算和存儲為表格或某些其它數(shù)據(jù)格式。這些色階映射144可包括簡單的γ轉(zhuǎn)換表、利用以上關(guān)于圖5、7、10和11所描述的方法建立的增強(qiáng)映射或其它映射。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可關(guān)于圖15進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像分析儀152接收圖像150并確定可用于計(jì)算色階映射的圖像特性。這些特性然后被發(fā)送至色階映射計(jì)算器153，該計(jì)算器基于圖像特性確定適當(dāng)?shù)挠成洹Ｓ?jì)算出的映射然后可發(fā)送至圖像處理器155以將該映射應(yīng)用于圖像150。圖像處理器155將接收計(jì)算出的映射154和原始圖像數(shù)據(jù)，并利用色階映射154處理原始圖像，從而產(chǎn)生發(fā)送至顯示器156以供顯示給用戶的經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像。在這些實(shí)施例中，色階映射154是基于圖像特性基本實(shí)時地計(jì)算得出的。計(jì)算出的色階映射154可包括簡單的γ轉(zhuǎn)換表、利用以上關(guān)于圖5、7、10和11所描述的方法建立的增強(qiáng)映射或另一映射。
本發(fā)明的其它實(shí)施例可關(guān)于圖16進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，源光照度級可取決于圖像內(nèi)容，而色階映射也取決于圖像內(nèi)容。然而，源光計(jì)算通道和色階映射通道之間不一定存在任何通信。
在這些實(shí)施例中，圖像被分析(160)以確定源光或色階映射計(jì)算所需的圖像特性。該信息然后用于計(jì)算適用于該圖像的源光照度級161。該源光數(shù)據(jù)然后發(fā)送(162)至顯示器，以供顯示圖像時改變源光(例如背光)。圖像特性數(shù)據(jù)還被發(fā)送至色階映射通道，在該通道處色階映射基于該圖像特性信息被選擇或計(jì)算(163)。該映射然后被應(yīng)用(164)于圖像以產(chǎn)生發(fā)送至顯示器165的增強(qiáng)圖像。針對該圖像計(jì)算的源光信號與增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)同步，以使該源光信號與增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)的顯示相符。
圖17中所示的實(shí)施例中的某些采用存儲的色階映射，這些映射可包括簡單的γ轉(zhuǎn)換表、利用以上關(guān)于圖5、7、10和11所描述的方法建立的增強(qiáng)映射或另一映射。在這些實(shí)施例中，圖像170被發(fā)送至圖像分析儀172，以確定與色階映射和源光計(jì)算值相關(guān)的圖像特性。然后這些特性被發(fā)送至源光計(jì)算器177，以便確定合適的源光照度級。某些特性還可被發(fā)送至色階映射選擇器173以便用于確定適當(dāng)?shù)纳A映射174。原始圖像170和映射選擇數(shù)據(jù)然后被發(fā)送至圖像處理器175，該處理器175取回選定的映射174，并將該映射174應(yīng)用于圖像170以產(chǎn)生增強(qiáng)的圖像。該增強(qiáng)的圖像然后被發(fā)送至顯示器176，顯示器176還從源光計(jì)算器177接收源光級信號，并在該增強(qiáng)圖像被顯示時使用該信號來調(diào)制源光179。
圖18中所示的這些實(shí)施例中的某些可即時計(jì)算色階映射。這些映射可包括簡單的γ轉(zhuǎn)換表、利用以上關(guān)于圖5、7、10和11所描述的方法建立的增強(qiáng)映射或另一映射。在這些實(shí)施例中，圖像180被發(fā)送至圖像分析儀182，以確定與色階映射和源光計(jì)算值相關(guān)的圖像特性。然后這些特性被發(fā)送至源光計(jì)算器187，以便確定合適的源光照度級。某些特性還可被發(fā)送至色階映射計(jì)算器183以便用于計(jì)算適當(dāng)?shù)纳A映射184。原始圖像180和計(jì)算出的映射184然后被發(fā)送至圖像處理器185，該處理器185將映射184應(yīng)用于圖像180以產(chǎn)生增強(qiáng)的圖像。該增強(qiáng)的圖像然后被發(fā)送至顯示器186，顯示器186也從源光計(jì)算器187接收源光級信號，并在增強(qiáng)圖像被顯示時使用該信號來調(diào)制源光189。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖19進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像被分析(190)以相關(guān)于源光和色階映射計(jì)算和選擇來確定圖像特性。這些特性然后用于計(jì)算(192)源光照度級。該源光照度級然后用于計(jì)算或選擇色階調(diào)節(jié)映射194。該映射然后應(yīng)用(196)于圖像以產(chǎn)生增強(qiáng)圖像。該增強(qiáng)圖像和源光級數(shù)據(jù)然后被發(fā)送(198)至顯示器。
用于關(guān)于圖19描述的方法的裝置可參照圖20進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像200在圖像分析儀202處接收，圖像特性在其中被確定。圖像分析儀202然后可將圖像特性數(shù)據(jù)發(fā)送至源光計(jì)算器203以用于確定源光級。源光級數(shù)據(jù)然后可被發(fā)送至色階映射選擇器或計(jì)算器204，該選擇器或計(jì)算器204可基于光源級計(jì)算或選擇色階映射。選定的映射207或計(jì)算出的映射以及原始圖像然后可被發(fā)送至圖像處理器205，以將該映射應(yīng)用于原始圖像。該過程將產(chǎn)生發(fā)送至顯示器206的增強(qiáng)圖像、以及當(dāng)該圖像顯示時用于調(diào)制顯示源光的源光級信號。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，源光控制單元負(fù)責(zé)選擇源光減少，這將保持圖像質(zhì)量。知道在自適應(yīng)階段中保持圖像質(zhì)量的能力被用于引導(dǎo)源光級的選擇。在某些實(shí)施例中，重要的是認(rèn)識到，當(dāng)圖像明亮或圖像包括高度飽和的色彩即碼值為255的藍(lán)色時，需要高源光級。僅使用照度來確定背光級在具有低照度但大碼值的圖像(即飽和藍(lán)色或紅色)的情況下會引起缺陷。在某些實(shí)施例中，各個色彩面可被檢查，且可基于各個色彩面的最大值作決策。在某些實(shí)施例中，背光設(shè)定可基于被限幅的像素的單個指定百分比。在如圖22所示的其它實(shí)施例中，背光調(diào)制算法可使用兩個百分比被限幅的像素的百分比236和畸變的像素的百分比235。選擇具有這些不同值的背光設(shè)定允許色階計(jì)算器有足夠的空間來平滑地滾降色階函數(shù)，而不是施加硬限幅。給定輸入圖像，各個色彩面的碼值的直方圖可確定。給定兩個百分比P限幅236和P畸變235，各個色彩面的直方圖221-223被檢查以確定對應(yīng)于這些百分比224-226的碼值。這給出C限幅(色彩)228和C畸變(色彩)227。不同色彩面中的最大限幅碼值234和最大畸變碼值233可用于確定背光設(shè)定229。該設(shè)定確保對于各個色彩面而言，最多指定百分比的碼值將被限幅或畸變。
方程13

背光(BL)百分比通過檢查色階(TS)函數(shù)來確定，該色階函數(shù)用于補(bǔ)償和選擇BL百分比，以使色階函數(shù)將在255處以碼值Cv限幅234限幅。色階函數(shù)在低于值Cv畸變時將為線性(該斜率的值將補(bǔ)償BL減少)，對于超過Cv限幅的碼值將在255處恒定且具有連續(xù)導(dǎo)數(shù)。檢查導(dǎo)數(shù)示出如何選擇較低斜率從而選擇對于低于Cv畸變的碼值不會引起圖像畸變的背光功率。
在圖21中所示的TS導(dǎo)數(shù)的曲線圖中，值H未知。為了TS將Cv限幅映射至255，TS導(dǎo)數(shù)下方的面積必須為255。該約束允許我們?nèi)缦碌卮_定H的值。
方程14



該BL百分比根據(jù)該碼值提高和顯示γ以及對低于畸變點(diǎn)的碼值的實(shí)際補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)來確定。將在Cv限幅處限幅且允許從低于Cv畸變的無畸變的平滑轉(zhuǎn)換的BL比例由下式給出 方程15
此外，為解決BL變化的問題，對BL比例加以上限。
方程16
時間低通濾波231可應(yīng)用至以上推導(dǎo)出的圖像相關(guān)BL信號，以補(bǔ)償LCD與BL之間同步的缺失。示例性的背光調(diào)制算法的示圖在圖22中示出，不同的百分比和值可在其它實(shí)施例中使用。
色階映射可補(bǔ)償選定背光設(shè)定同時使圖像畸變最小化。如上所述，背光選擇算法基于相應(yīng)的色階映射操作的能力而設(shè)計(jì)。選定的BL級允許色階函數(shù)對低于第一指定百分點(diǎn)的碼值無畸變地補(bǔ)償背光級，并限幅高于第二指定百分點(diǎn)的碼值。這兩個指定的百分點(diǎn)允許色階函數(shù)在無畸變與限幅范圍之間平滑地轉(zhuǎn)換。
環(huán)境光感測實(shí)施例 本發(fā)明的某些實(shí)施例包括環(huán)境照度傳感器，其可向圖像處理模塊和/或源光控制模塊提供輸入。在這些實(shí)施例中，包括色階調(diào)節(jié)、增益映射以及其它修改的圖像處理可與環(huán)境照度特性相關(guān)聯(lián)。這些實(shí)施例還可包括與環(huán)境照度特性相關(guān)的源光或背光調(diào)節(jié)。在某些實(shí)施例中，源光和圖像處理可在單個處理單元中組合。在其它實(shí)施例中，這些函數(shù)可通過不同的單元執(zhí)行。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖23進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，環(huán)境照度傳感器270可用作圖像處理方法的輸入。在某些示例性實(shí)施例中，輸入圖像260可基于來自環(huán)境照度傳感器270和源光268級的輸入來處理。諸如用于照亮LCD顯示面板266的背光之類的源光268可出于節(jié)電或其它原因進(jìn)行調(diào)制或調(diào)節(jié)。在這些實(shí)施例中，圖像處理器262可從環(huán)境照度傳感器270和源光268接收輸入?；谶@些輸入，圖像處理器262可修改輸入圖像以應(yīng)對環(huán)境狀況和源光268照度級。輸入圖像260可根據(jù)以上針對其它實(shí)施例所描述的方法中的任一種來修改，或通過其它方法修改。在示例性實(shí)施例中，色階映射可應(yīng)用至該圖像以關(guān)于降低的源光照度和環(huán)境照度變化來增大圖像像素值。經(jīng)修改的圖像264然后可在諸如LCD面板之類的顯示面板266上配準(zhǔn)。在某些實(shí)施例中，源光照度級在環(huán)境光低時會降低，且當(dāng)色階調(diào)節(jié)或其它像素值操縱技術(shù)用于補(bǔ)償源光照度降低時進(jìn)一步降低。在某些實(shí)施例中，源光照度級在環(huán)境照度降低時可降低在某些實(shí)施例中，當(dāng)環(huán)境照度達(dá)到上閾值和/或下閾值時，源光照度級可提高。
本發(fā)明的其它實(shí)施例可參照圖24進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像280在圖像處理單元282處被接收。對輸入圖像280的處理可取決于來自環(huán)境照度傳感器290的輸入。該處理還可取決于來自源光處理單元294的輸出。在某些實(shí)施例中，源光處理單元294可從環(huán)境照度傳感器290接收輸入。某些實(shí)施例還可從諸如功率模式指示器之類的設(shè)備模式指示器292接收輸入，功率模式指示器可指示設(shè)備功耗模式、設(shè)備電池狀況或某些其它設(shè)備狀況。源光處理單元294可使用環(huán)境光狀況和/或設(shè)備狀況來確定源光照度級，該源光照度級用于控制將照射諸如LCD顯示器286之類的顯示器的源光288。源光處理單元還可將源光照度級和/或其它信息傳遞至圖像處理單元282。
該圖像處理單元282可使用來自源光處理單元294的源光信息來確定用于處理輸入圖像280的處理參數(shù)。圖像處理單元282可應(yīng)用色階調(diào)節(jié)、增益映射或其它程序來調(diào)節(jié)圖像像素值。在某些示例性實(shí)施例中，該程序?qū)⑻岣邎D像亮度和對比度，并部分或全部地補(bǔ)償光源照度降低。圖像處理單元282的處理結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像284，該圖像284可被發(fā)送至被源光288照射的顯示器286。
本發(fā)明的其它實(shí)施例可參照圖25進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像300在圖像處理單元302處被接收。對輸入圖像300的處理可取決于來自環(huán)境照度傳感器310的輸入。該處理還可取決于來自源光處理單元314的輸出。在某些實(shí)施例中，源光處理單元314可從環(huán)境照度傳感器310接收輸入。某些實(shí)施例還可從諸如功率模式指示器之類的設(shè)備模式指示器312接收輸入，該功率模式指示器可指示設(shè)備功耗模式、設(shè)備電池狀況或某些其它設(shè)備狀況。源光處理單元314可使用環(huán)境光狀況和/或設(shè)備狀況來確定源光照度級，該源光照度級用于控制將照射諸如LCD顯示器306之類的顯示器的源光308。源光處理單元還可將源光照度級和/或其它信息傳遞至圖像處理單元302。
圖像處理單元302可使用來自源光處理單元314的源光信息來確定用于處理輸入圖像300的處理參數(shù)。圖像處理單元302還可使用來自環(huán)境照度傳感器310的環(huán)境照度信息來確定用于處理輸入圖像300的處理參數(shù)。圖像處理單元302可應(yīng)用色階調(diào)節(jié)、增益映射或其它程序來調(diào)節(jié)圖像像素值。在某些示例性實(shí)施例中，該程序?qū)⑻岣邎D像亮度和對比度，并部分或全部地補(bǔ)償光源照度降低。圖像處理單元302的處理結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像304，該圖像304可被發(fā)送至被源光308照射的顯示器306。
本發(fā)明的其它實(shí)施例可參照圖26進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像320在圖像處理單元322處被接收。對輸入圖像320的處理可取決于來自環(huán)境照度傳感器330的輸入。該處理還可取決于來自源光處理單元334的輸出。在某些實(shí)施例中，源光處理單元334可從環(huán)境照度傳感器330接收輸入。在其它實(shí)施例中，環(huán)境信息可從圖像處理單元322接收。源光處理單元334可使用環(huán)境光狀況和/或設(shè)備狀況來確定中間源光照度級。該中間源光照度級可被發(fā)送至源光后處理器332，該處理器可采取將中間光源照度級調(diào)整為符合特定器件需求的量化器、定時處理器或某些其它模塊的形式。在某些實(shí)施例中，源光后處理器332可針對光源328類型和/或諸如視頻應(yīng)用之類的成像應(yīng)用施加的定時限制來調(diào)整光源控制信號。該經(jīng)后處理信號然后可用于控制照射諸如LCD顯示器326之類的顯示器的源光328。該源光處理單元還可將經(jīng)后處理的源光照度級和/或其它信息傳遞至圖像處理單元322。
圖像處理單元322可使用來自源光處理單元332的源光信息來確定用于處理輸入圖像320的處理參數(shù)。圖像處理單元322還可使用來自環(huán)境照度傳感器330的環(huán)境照度信息以確定用于處理輸入圖像320的處理參數(shù)。圖像處理單元單元322可應(yīng)用色階調(diào)節(jié)、增益映射或其它程序來調(diào)節(jié)圖像像素值。在某些示例性實(shí)施例中，該程序?qū)⑻岣邎D像亮度和對比度，并部分或全部地補(bǔ)償光源照度降低。圖像處理單元322的處理結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像344，該圖像344可被發(fā)送至可被源光328照射的顯示器326。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可包括單獨(dú)的圖像分析342、362和圖像處理343、363模塊。雖然這些單元可被集成在單個部件中或單個芯片上，但它們可被示出和描述為單獨(dú)的模塊以更好地描述它們的相互作用。
本發(fā)明的這些實(shí)施例中的某些可參照圖27進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像340在圖像分析模塊342處被接收。該圖像分析模塊可分析圖像以確定圖像特性，該圖像特性可被傳遞至圖像處理模塊343和/或源光處理模塊354。輸入圖像340的處理可取決于來自環(huán)境照度傳感器330的輸入。在某些實(shí)施例中，源光處理模塊354可從環(huán)境照度傳感器350接收輸入。源光處理單元354還可從設(shè)備狀況或模式傳感器352接收輸入。源光處理單元354可使用環(huán)境光狀況、圖像特性和/或設(shè)備狀況來確定源光照度級。該源光照度級可被發(fā)送至將照射諸如LCD顯示器346之類的顯示器的源光348。該源光處理模塊354還可將經(jīng)后處理的源光照度級和/或其它信息傳遞至圖像處理模塊343。
圖像處理單元322可使用來自源光處理單元354的源光信息來確定用于處理輸入圖像340的處理參數(shù)。圖像處理單元343還可使用來自環(huán)境照度傳感器350通過源光處理模塊354傳遞的環(huán)境照度信息。該環(huán)境照度信息可用于確定用于處理輸入圖像340的處理參數(shù)。圖像處理模塊343可應(yīng)用色階調(diào)節(jié)、增益映射或其它程序來調(diào)節(jié)圖像像素值。在某些示例性實(shí)施例中，該程序?qū)⑻岣邎D像亮度和對比度，并部分或全部地補(bǔ)償光源照度降低。圖像處理單元343的處理結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像344，該圖像344可被發(fā)送至可被源光348照射的顯示器346。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖28進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像360在圖像分析模塊362處被接收。該圖像分析模塊可分析圖像以確定圖像特性，該圖像特性可被傳遞至圖像處理模塊363和/或源光處理模塊374。對輸入圖像360的處理可取決于來自環(huán)境照度傳感器370的輸入。該處理還可取決于來自源光處理模塊374的輸出。在某些實(shí)施例中，環(huán)境信息可從圖像處理模塊363接收，該圖像處理模塊363可從環(huán)境傳感器370接收環(huán)境信息。該環(huán)境信息可由圖像處理模塊363傳遞到源光處理模塊374和/或進(jìn)行中途處理。設(shè)備狀況或模式也可從設(shè)備模塊372傳遞至源光處理模塊374。
源光處理模塊374可使用環(huán)境光狀況和/或設(shè)備狀況來確定源光照度級。該源光照度級可用于控制將照射諸如LCD顯示器366之類的顯示器的源光368。該源光處理單元374還可將源光照度級和/或其它信息傳遞至圖像處理單元363。
圖像處理模塊363可使用來自源光處理模塊374的源光信息來確定用于處理輸入圖像360的處理參數(shù)。圖像處理模塊363還可使用來自環(huán)境照度傳感器370的環(huán)境照度信息以確定用于處理輸入圖像360的處理參數(shù)。圖像處理模塊363可應(yīng)用色階調(diào)節(jié)、增益映射或其它程序來調(diào)節(jié)圖像像素值。在某些示例性實(shí)施例中，該程序?qū)⑻岣邎D像亮度和對比度，并部分或全部地補(bǔ)償光源照度降低。圖像處理模塊363的處理結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像364，該圖像364可被發(fā)送至可被源光368照射的顯示器366。
畸變自適應(yīng)的功率管理實(shí)施例 本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于解決包括移動設(shè)備和應(yīng)用的顯示器件的功率需求、顯示特性、周圍環(huán)境以及電池限制的方法和系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，可使用三個系列的算法顯示功率管理算法、背光調(diào)制算法以及亮度保持(BP)算法。雖然功率管理在移動、電池供電的器件中具有較高優(yōu)先級，但這些系統(tǒng)和方法也可應(yīng)用于可從電源管理中獲得節(jié)電、熱管理以及其它目的好處的其它器件。在這些實(shí)施例中，這些算法可相互作用，但其單個功能可包括 ●功率管理——這些算法管理一系列幀上的背光功率，從而充分利用視頻內(nèi)容中的變化來優(yōu)化功耗。
●背光調(diào)制——這些算法選擇背光功率級以用于單個幀，并充分利用圖像內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來優(yōu)化功耗。
●亮度保持——這些算法處理各個圖像以補(bǔ)償降低的背光功率并保持圖像亮度，同時避免缺陷。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖29進(jìn)行描述，其包括指示這些實(shí)施例的部件的相互作用的簡化框圖。在某些實(shí)施例中，電源管理算法406可管理視頻、圖像序列或其它顯示任務(wù)上的固定電池資源402，且可保證指定的平均功耗，同時保持質(zhì)量和/或其它特性。背光調(diào)制算法410可接收來自功率管理算法406的指令，并選擇受限于功率管理算法406所定義的限制的功率級，以高效地表示各個圖像。亮度保持算法414可使用選定的背光級415和可能的限幅值413來處理該圖像，從而補(bǔ)償減少的背光。
顯示功率管理 在某些實(shí)施例中，顯示功率管理算法406可管理視頻、圖像序列或其它顯示任務(wù)上的功率分布。在某些實(shí)施例中，顯示功率管理算法406可分配電池的固定能量，以提供得到保證的工作時間，同時保持圖像質(zhì)量。在某些實(shí)施例中，電源管理算法的一個目標(biāo)是對電池壽命提供得到保證的下限，以增強(qiáng)移動設(shè)備的可用性。
恒定電源管理 滿足任意目標(biāo)的一種功率控制形式是選擇將滿足期望壽命的固定功率。圖30中示出了示出基于恒定功率管理的系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。其基本點(diǎn)在于功率管理算法436僅基于初始電池充滿度432和期望壽命434來選擇恒定背光功率。對此背光級444的補(bǔ)償442對各個圖像446執(zhí)行。
方程17恒定功率管理
背光級444從而功耗與圖像數(shù)據(jù)440無關(guān)。某些實(shí)施例可能支持多個恒定功率模式，從而允許基于功率模式選擇功率級。在某些實(shí)施例中，圖像相關(guān)的背光調(diào)制可能不用于簡化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在其它實(shí)施例中，可基于工作模式或用戶偏好設(shè)定和選擇幾個恒定功率級。某些實(shí)施例可利用單個降低的功率級(即75％的最大功率)來使用該概念。
簡單的自適應(yīng)電源管理 本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖31進(jìn)行描述。這些實(shí)施例包括自適應(yīng)的電源管理算法456。由于背光調(diào)制460引起的功率降低455被反饋至電源管理算法456，從而允許提高圖像質(zhì)量，同時仍提供期望的系統(tǒng)壽命。
在某些實(shí)施例中，如方程18所示，通過隨時間更新靜態(tài)最大功率計(jì)算，具有圖像相關(guān)背光調(diào)制的節(jié)電可包括在電源管理算法中。自適應(yīng)電源管理可包括計(jì)算剩余電池充滿度(mA-Hr)與剩余期望壽命(Hr)之比，以向背光調(diào)制算法460給出功率上限(mA)。一般而言，背光調(diào)制460可選擇低于該最大值的實(shí)際功率，從而給出進(jìn)一步的節(jié)電。在某些實(shí)施例中，由于背光調(diào)制引起的節(jié)電可以通過剩余電池充電的變化值或運(yùn)行的平均選定功率的反饋形式來反映，從而影響后續(xù)的電源管理決策。
方程18自適應(yīng)電源管理
在某些實(shí)施例中，如果電池狀態(tài)信息不可用或不準(zhǔn)確，則通過計(jì)算顯示器所使用的能量、平均選定功率工作時間、并將其從初始電池充電中減去可估算剩余的電池充電。
方程19估算剩余電池充電 所使用的顯示能量(t)＝平均選定功率·t 剩余充電(t)＝初始充電-所使用的顯示能量(t) 后一種技術(shù)具有不與電池相互作用的優(yōu)點(diǎn)。
電源畸變管理 發(fā)明人在對畸變與功率的關(guān)系的研究中已經(jīng)觀測到，許多圖像在同一功率下呈現(xiàn)非常不同的畸變。諸如曝光不足的照片之類的對比度糟糕的模糊圖像在低功率下實(shí)際顯示得更好，這是因?yàn)橛筛吖囊鸬暮谏娖降奶岣摺９β士刂扑惴蓹?quán)衡圖像畸變與電池容量，而非指導(dǎo)電源設(shè)定。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，如圖29所示，電源管理技術(shù)可包括給予背光控制算法410的諸如最大畸變值之類的畸變參數(shù)403以及最大功率401。在這些實(shí)施例中，電源管理算法406可使用來自背光調(diào)制算法410的形式為當(dāng)前圖像的功率/畸變特性405的反饋。在某些實(shí)施例中，最大圖像畸變可基于當(dāng)前幀的目標(biāo)功率和功率畸變屬性來修改。在這些實(shí)施例中，除了對實(shí)際選定功率的反饋，電源管理算法還可選擇和提供畸變目標(biāo)403，且可接收對相應(yīng)的圖像畸變405的反饋以及對電池充滿度402的反饋。在某些實(shí)施例中，附加輸入可在電源控制算法中使用，諸如環(huán)境級408、用戶偏好以及工作模式(即視頻/圖形)。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可能嘗試在視頻序列上最優(yōu)分配功率同時保持顯示質(zhì)量。在某些實(shí)施例中，對于給定的視頻序列，兩個標(biāo)準(zhǔn)可用于選擇所使用的總功率和圖像畸變之間的折衷。可使用最大圖像畸變和平均圖像畸變。在某些實(shí)施例中，這些項(xiàng)可被最小化。在某些實(shí)施例中，使圖像序列上的最大畸變最小化可通過對該序列中的各個圖像使用同一畸變來實(shí)現(xiàn)。在這些實(shí)施例中，電源管理算法406可選擇該畸變403，從而允許背光調(diào)制算法410選擇滿足該畸變目標(biāo)403的背光級。在某些實(shí)施例中，當(dāng)為各個圖像選擇的功率使功率畸變曲線的斜率相等時，可實(shí)現(xiàn)使平均畸變最小化。在這種情況下，電源管理算法406可依賴于背光調(diào)制算法410選擇功率畸變曲線的斜率以選擇適當(dāng)?shù)谋彻饧墶?br> 圖32A和32B可用于說明考慮電源管理過程中的畸變時的節(jié)電。圖32A是圖像序列的連續(xù)幀的源光功率級的曲線圖。圖32A示出保持幀之間的恒定畸變480所需的源光功率級和恒定畸變曲線圖的平均功率482。圖32B是圖像序列的相同連續(xù)幀的圖像畸變的曲線圖。圖32B示出源自保持恒定功率設(shè)定的恒定功率畸變484、源自保持整個序列中的恒定畸變的恒定畸變級488、以及當(dāng)保持恒定功率時的平均恒定功率畸變486。恒定功率級已被選擇為等于恒定畸變結(jié)果的平均功率。因此，這兩種方法使用同樣的平均功率。檢查畸變時，我們發(fā)現(xiàn)恒定功率484產(chǎn)生圖像畸變中的顯著變化。注意，盡管二者使用相同平均功率，但恒定功率控制的平均畸變486超過恒定畸變算法的畸變488的10倍。
實(shí)際上，優(yōu)化以最小化視頻序列上的最大或平均畸變對于某些應(yīng)用而言太復(fù)雜，因?yàn)樵己徒档凸β实膱D像之間的畸變必須在功率畸變函數(shù)的各個點(diǎn)處進(jìn)行計(jì)算，以評估功率畸變折衷。各個畸變評估可能要求計(jì)算背光降低和相應(yīng)的補(bǔ)償圖像增亮，并將它們與原始圖像比較。因此，某些實(shí)施例可包括用于計(jì)算或估算畸變特性的更簡單方法。
在某些實(shí)施例中，可使用某些近似。首先，我們觀測到，諸如均方誤差(MSE)之類的逐點(diǎn)畸變測量可根據(jù)圖像碼值的直方圖而不是圖像本身來計(jì)算，如方程20中所表達(dá)的那樣。在這種情況下，相比于在320×240分辨率下具有7680個樣本的圖像，該直方圖是僅具有256個值的一維信號。在需要時，該數(shù)量通過對直方圖二次抽樣可進(jìn)一步減少。
在某些實(shí)施例中，通過假定該圖像利用補(bǔ)償階段中的限幅來簡單地縮放、而非應(yīng)用實(shí)際補(bǔ)償算法來進(jìn)行近似。在某些實(shí)施例中，在畸變度量中包括黑色電平升高項(xiàng)也是有價值的。在某些實(shí)施例中，使用該項(xiàng)可能意味著完全黑幀的最小畸變在零背光下出現(xiàn)。
方程20簡化畸變計(jì)算

在某些實(shí)施例中，為了針對各個碼值計(jì)算給定功率級下的畸變，可確定由線性提高以及限幅引起的畸變。然后該畸變可通過碼值的頻率加權(quán)并求和，以給出指定功率級下的平均圖像畸變。在這些實(shí)施例中，用于亮度補(bǔ)償?shù)暮唵蔚木€性提高不會對圖像顯示給出可接受的質(zhì)量，但用作用于計(jì)算背光變化引起的圖像畸變的估算值的簡單源。
在圖33中所示的某些實(shí)施例中，為了控制功耗和圖像畸變，電源管理算法500可不僅跟蹤電池充滿度506和剩余壽命508，而且跟蹤圖像畸變510。在某些實(shí)施例中，功耗512和畸變目標(biāo)511的上限可被提供給背光調(diào)制算法502。背光調(diào)制算法502然后可選擇與功率限制和畸變目標(biāo)二者一致的背光級512。
背光調(diào)制算法(BMA) 背光調(diào)制算法502負(fù)責(zé)選擇用于各個圖像的背光級。該選擇可基于要顯示的圖像和來自電源管理算法500的信號。通過參照電源管理算法500所提供的最大功率限制，電池506可在期望壽命上進(jìn)行管理。在某些實(shí)施例中，背光調(diào)制算法502可基于當(dāng)前圖像的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來選擇較低功率。這可以是特定圖像上的節(jié)電來源。
一旦合適的背光級415選定，背光416就被設(shè)定至該選定級，而且該級415被輸入亮度保持算法414以確定必要的補(bǔ)償。對于某些圖像和序列，允許少量圖像畸變能極大地減少所需的背光功率。因此，某些實(shí)施例包括允許受控量的圖像畸變的算法。
圖34是示出對于若干畸變公差的作為幀數(shù)的函數(shù)的樣本DVD剪輯上的節(jié)電量的曲線圖。具有零畸變的像素的百分比從100％到97％到95％變化，而且該視頻剪輯上的平均功率被確定。該平均功率的范圍為從95％到60％。因此，允許5％的像素中畸變給出35％的附加節(jié)電。這證實(shí)了通過允許小圖像畸變而可能實(shí)現(xiàn)的顯著節(jié)電。如果亮度保持算法能保持實(shí)質(zhì)質(zhì)量，同時引入小的畸變，則能實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)電。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖30進(jìn)行描述。這些實(shí)施例還可包括來自環(huán)境光傳感器438的信息，而且可降低用于移動應(yīng)用的復(fù)雜度。這些實(shí)施例包括電源管理算法436提供的靜態(tài)直方圖百分點(diǎn)限制和動態(tài)最大功率限制。某些實(shí)施例可包括恒定功率目標(biāo)，而其它實(shí)施例可包括更復(fù)雜的算法。在某些實(shí)施例中，該圖像可通過計(jì)算各個色彩分量的直方圖來進(jìn)行分析。直方圖中指定百分點(diǎn)出現(xiàn)的碼值可針對各個色彩面進(jìn)行計(jì)算。在某些實(shí)施例中，目標(biāo)背光級可被選擇成使碼值中的線性提高將正好引起從直方圖中選擇的碼值的限幅。實(shí)際背光級可被選擇為該目標(biāo)級和電源管理算法436提供的背光級限制的最小值。這些實(shí)施例可提供得到保證的功率控制，且在能達(dá)到功率控制限制的情況下可允許有限量的圖像畸變。
方程21基于直方圖百分點(diǎn)的功率選擇
P選定＝min(P目標(biāo)，P最大) 基于圖像畸變的實(shí)施例 本發(fā)明的某些實(shí)施例可包括電源管理算法提供的畸變限制和最大功率限制。圖32B和34證實(shí)了給定背光功率級下的畸變量極大地取決于圖像內(nèi)容變化。各個圖像的功率畸變特性的性質(zhì)可在背光選擇過程中充分利用。在某些實(shí)施例中，當(dāng)前圖像可通過計(jì)算各個色彩分量的直方圖來進(jìn)行分析。限定畸變的功率畸變曲線(例如MSE)可通過利用方程20的第二表達(dá)式計(jì)算功率值范圍處的畸變來計(jì)算。該背光調(diào)制算法可選擇最小功率，且畸變處于或低于作為目標(biāo)級的指定畸變限制。然后該背光級可被選擇作為目標(biāo)級與電源管理算法提供的背光級限制的最小值。此外，選定級處的圖像畸變可被提供給電源管理算法以指導(dǎo)畸變反饋。功率畸變曲線和圖像直方圖的采樣頻率可被降低以控制復(fù)雜度。
亮度保持(BP) 在某些實(shí)施例中，BP算法基于選定的背光級使圖像變亮以補(bǔ)償降低的照度。該BP算法可控制引入顯示器的畸變，而且該BP算法保持質(zhì)量的能力規(guī)定背光調(diào)制算法能嘗試節(jié)省多少功率。某些實(shí)施例可通過縮放超過255的圖像限幅值來補(bǔ)償背光減少。在這些實(shí)施例中，背光調(diào)制算法在減少功率時必須保守，否則將引入令人討厭的限幅缺陷，從而限制可能的節(jié)電。某些實(shí)施例被設(shè)計(jì)成在固定的功率降低下保持要求最高的幀上的質(zhì)量。這些實(shí)施例中的某些補(bǔ)償單個背光級(即75％)。其它實(shí)施例可一般化為與背光調(diào)制協(xié)作。
亮度保持(BP)算法的某些實(shí)施例可利用作為背光和圖像數(shù)據(jù)的函數(shù)的顯示器輸出的照度的描述。利用該模型，BP可確定對圖像的修改以補(bǔ)償背光減少。在透射反射型顯示器的情況下，BP模型可被修改成包括顯示器的反射方面的描述。來自顯示器的照度輸出成為背光、圖像數(shù)據(jù)以及環(huán)境的函數(shù)。在某些實(shí)施例中，該BP算法可確定對圖像的修改以補(bǔ)償背光在給定環(huán)境中的減少。
環(huán)境影響 由于實(shí)現(xiàn)限制，某些實(shí)施例可包括用于確定BP參數(shù)的有限復(fù)雜度的算法。例如，開發(fā)完全在LCD模塊上運(yùn)行的算法會限制對該算法可用的處理和存儲器。在該示例中，對不同的背光/環(huán)境組合產(chǎn)生交替的γ曲線可用于某些BP實(shí)施例。在某些實(shí)施例中，可能需要對γ曲線的數(shù)量和分辨率的限制。
功率/畸變曲線 本發(fā)明的某些實(shí)施例可獲得、估算、計(jì)算或者以其它方式確定圖像的功率/畸變特性，這些特性包括但不限于視頻序列幀。圖35是示出四個示例性圖像的功率/畸變特性的曲線圖。在圖35中，圖像C的曲線520對于整個源光功率帶保持負(fù)斜率。圖像A、B以及D的曲線522、524和526落在負(fù)斜率上，直到它們達(dá)到最小，然后以正斜率上升。對于曲線A、B以及D，提高源光功率將實(shí)際增大曲線中具有正斜率528的特定范圍處的畸變。這可能是由于諸如但不限于LCD泄漏或其它顯示不規(guī)則之類的顯示特性的原因，這些顯示特性會引起觀看者看到的所顯示的圖像與碼值始終不同。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可使用這些特性來為特定圖像或圖像類型確定適當(dāng)?shù)脑垂夤β始?。顯示特性(例如LCD泄漏)可在畸變參數(shù)計(jì)算中考慮，該畸變參數(shù)用于為圖像確定適當(dāng)?shù)脑垂夤β始墶?br> 示例性方法 本發(fā)明的某些實(shí)施例可關(guān)于圖36進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，建立功率預(yù)算(530)。這可利用簡單的電源管理、自適應(yīng)電源管理和以上所述的其它方法或通過其它方法來執(zhí)行。通常，建立功率預(yù)算可包括估算允許完成諸如顯示視頻文件之類的顯示任務(wù)的背光或源光功率級，同時使用固定的功率資源，諸如電池充電的一部分。在某些實(shí)施例中，建立功率預(yù)算可包括確定允許以固定功率量完成顯示任務(wù)的平均功率級。
在這些實(shí)施例中，還可建立初始畸變標(biāo)準(zhǔn)(532)。該初始畸變標(biāo)準(zhǔn)可通過估算將滿足功率預(yù)算的降低源光功率級并測量該功率級下的圖像畸變來確定。可在未經(jīng)修正的圖像上、已經(jīng)利用如上所述的亮度保持(BP)技術(shù)進(jìn)行修改的圖像上、或已經(jīng)利用簡化BP過程進(jìn)行修改的圖像上測量該畸變。
一旦該初始畸變標(biāo)準(zhǔn)建立，即可利用使所顯示圖像或多幅圖像的畸變特性與畸變標(biāo)準(zhǔn)相符的源光功率級來顯示顯示任務(wù)的第一部分(534)。在某些實(shí)施例中，可為視頻序列的各個幀選擇光源功率級，以使各個幀滿足畸變需求。在某些實(shí)施例中，光源值可被選擇成保持恒定的畸變或畸變范圍、保持畸變低于指定水平、或以其它方式滿足畸變標(biāo)準(zhǔn)。
然后可評估功耗(536)以確定用于顯示該顯示任務(wù)的第一部分的功率滿足功率預(yù)算管理參數(shù)。功率可利用固定量分配給各個圖像、視頻幀或其它顯示任務(wù)元素。功率還可被分配成使一系列顯示任務(wù)元素上消耗的平均功率滿足要求同時各個顯示任務(wù)元素上消耗的功率可變化。還可使用其它功率分配方案。
當(dāng)功耗評估(536)顯示出顯示任務(wù)的第一部分的功耗未滿足功率預(yù)算要求時，可修改畸變標(biāo)準(zhǔn)(538)。在可估算、假定、計(jì)算或者以其它方式確定功率/畸變曲線的某些實(shí)施例中，可按需修改畸變標(biāo)準(zhǔn)以允許更多或更少的畸變來符合功率預(yù)算要求。雖然功率/畸變曲線是因圖像而異的，但可使用用于序列的第一幀、用于序列中的示例性圖像或用于代表顯示任務(wù)的合成圖像的功率/畸變曲線。
在某些實(shí)施例中，當(dāng)用于顯示任務(wù)的第一部分的預(yù)算功率量更多且功率/畸變曲線的斜率為正時，可修改畸變標(biāo)準(zhǔn)以允許更少畸變。在某些實(shí)施例中，當(dāng)用于顯示任務(wù)的第一部分的預(yù)算功率量更多且功率/畸變曲線的斜率為負(fù)時，可修改畸變標(biāo)準(zhǔn)以允許更多畸變。在某些實(shí)施例中，當(dāng)用于顯示任務(wù)的第一部分的預(yù)算功率量更少且功率/畸變曲線的斜率為負(fù)或?yàn)檎龝r，可修改畸變標(biāo)準(zhǔn)以允許更少畸變。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖37進(jìn)行描述。這些實(shí)施例通常包括功率有限的電池供電的器件。在這些實(shí)施例中，估算或測量電池充滿度或充電(540)。也可估算或計(jì)算顯示任務(wù)功率需求(542)。還可估算或以其它方式確定初始光源功率級(544)?？衫靡陨厢槍愣娫垂芾硭枋龅碾姵爻錆M度和顯示任務(wù)功率需求或通過其它方法來確定該初始光源功率級。
也可確定對應(yīng)于初始光源功率級的畸變標(biāo)準(zhǔn)(546)。該標(biāo)準(zhǔn)可以是針對初始光源功率級下的示例性圖像所產(chǎn)生的畸變值。在某些實(shí)施例中，該畸變值可以基于未經(jīng)修正的圖像、利用實(shí)際或估算BP算法修改的圖像或另一示例性圖像。
一旦畸變標(biāo)準(zhǔn)確定(546)，就評估顯示任務(wù)的第一部分，并選擇將使顯示任務(wù)的第一部分的畸變符合畸變標(biāo)準(zhǔn)的源光功率級(548)。然后利用該選定源光功率級顯示顯示任務(wù)的第一部分(550)，并估算或測量該部分顯示期間所消耗的功率(552)。當(dāng)該功耗未滿足功率要求時，可修改畸變標(biāo)準(zhǔn)(554)以使功耗與功率要求相符。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖38A和38B進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，建立功率預(yù)算(560)，還建立畸變標(biāo)準(zhǔn)(562)。這二者通常參照諸如視頻序列之類的具體顯示任務(wù)而建立。然后選擇圖像(564)，諸如視頻序列的一個幀或一個幀的集合。然后為選定的圖像估算降低的源光功率級(566)，以使降低的光功率級引起的畸變滿足畸變標(biāo)準(zhǔn)。該畸變計(jì)算可包括將估算或?qū)嶋H亮度保持(BP)方法應(yīng)用于選定圖像的圖像值。
然后可利用BP方法來修改選定圖像，以補(bǔ)償降低的光源功率級(568)。然后可測量經(jīng)BP修改的圖像的實(shí)際畸變(570)，并確定此實(shí)際畸變是否滿足畸變標(biāo)準(zhǔn)(572)。如果實(shí)際畸變未滿足畸變標(biāo)準(zhǔn)，則可調(diào)節(jié)估算過程(574)并重新估算降低的光源功率級(566)。如果實(shí)際畸變未滿足畸變標(biāo)準(zhǔn)，則可顯示選定圖像(576)。然后可測量圖像顯示期間的功耗(578)，并將該功耗與功率預(yù)算限制作比較(580)。如果功耗滿足功率預(yù)算限制，則可選擇下一圖像(584)(諸如后續(xù)的視頻幀集合)，除非顯示任務(wù)完成(582)，在該點(diǎn)處本過程將結(jié)束。如果選擇了下一圖像(584)，則該過程將返回點(diǎn)“B”，在點(diǎn)“B”處將為該圖像估算降低的光源功率級(566)，而且該過程將與對第一圖像一樣地繼續(xù)。
如果選定圖像的功耗未滿足功率預(yù)算限制(580)，則可如以上針對其它實(shí)施例所描述的那樣修改畸變標(biāo)準(zhǔn)(586)，并將選擇下一圖像(584)。
改善的黑色電平實(shí)施例 本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于顯示黑色電平改善的系統(tǒng)和方法。某些實(shí)施例使用指定背光級并產(chǎn)生照度匹配色階，這二者都保持亮度并提高黑色電平。其它實(shí)施例包括背光調(diào)制算法，該算法在其設(shè)計(jì)中包括黑色電平改善。某些實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)為上述實(shí)施例的擴(kuò)展或修改。
改善的照度匹配(目標(biāo)匹配的理想顯示器) 以上方程7給出的照度匹配公式用于確定補(bǔ)償背光減少的碼值的線性縮放。這在功率減低至75％的試驗(yàn)中證實(shí)為有效。在具有圖像相關(guān)背光調(diào)制的某些實(shí)施例中，背光對于暗幀可顯著減少，例如低于10％。對于這些實(shí)施例，方程7中推導(dǎo)出的碼值的線性縮放可能不適當(dāng)，因?yàn)樗鼤^量地提高暗值。雖然采用這些方法的實(shí)施例會復(fù)制降低功率顯示器上的全功率輸出，但這不能優(yōu)化輸出。因?yàn)槿β曙@示具有提高的黑色電平，所以對暗場景再現(xiàn)此輸出不會獲得較低背光功率設(shè)定情況下可能的降低黑色電平的好處。在這些實(shí)施例中，可修改匹配標(biāo)準(zhǔn)，而且可推導(dǎo)方程7中給出的結(jié)果的置換。在某些實(shí)施例中，理想顯示的輸出匹配。該理想顯示可包括零黑色電平和與全功率顯示相同的最大輸出——白色電平＝W。該示例性理想顯示對碼值cv的響應(yīng)可按照最大輸出W、顯示γ以及最大碼值在方程22中表述。
方程22理想顯示
在某些實(shí)施例中，示例性LCD可具有相同的最大輸出W和γ，但具有非零的黑色電平B。該示例性LCD可利用以上針對全功率輸出所描述的GOG模型來建模。對于小于100％的功率，輸出隨著相對背光功率而縮放。增益和偏移模型參數(shù)可通過最大輸出W以及全功率顯示的黑色電平B來確定，如方程23所示。
方程23全功率GOG模型


具有相對背光功率P的降低功率顯示的輸出可通過將全功率結(jié)果縮放相對功率來確定。
方程24實(shí)際LCD輸出與功率和碼值的關(guān)系
在這些實(shí)施例中，這些碼值可被修改，以使理想和實(shí)際顯示的輸出盡可能相等。(如果理想輸出不小于或大于在實(shí)際顯示上的給定功率下可能的輸出) 方程25用于匹配輸出的標(biāo)準(zhǔn)
某些計(jì)算根據(jù)x、P、W、B求解
方程26用于匹配輸出的碼值關(guān)系 這些實(shí)施例證實(shí)了用于匹配實(shí)際顯示上的理想輸出與非零黑色電平的碼值關(guān)系的幾種性質(zhì)。在這種情況下，在高端和低端均有限幅。這些對應(yīng)于方程27給出的x低和x高下的限幅輸入。
方程27限幅點(diǎn)

這些結(jié)果與我們先前對其中顯示器假定具有零黑色電平(即對比率無窮大)的其它實(shí)施例得出的結(jié)果相符。
背光調(diào)制算法 在這些實(shí)施例中，包括黑色電平考慮的照度匹配理論通過實(shí)現(xiàn)給定功率下的顯示器與具有零黑色電平的基準(zhǔn)顯示器之間的匹配來用于確定背光調(diào)制算法。這些實(shí)施例使用照度匹配理論來確定當(dāng)利用功率P來顯示一圖像時，該圖像相比于在理想顯示器上顯示時應(yīng)具有的畸變。背光調(diào)制算法可使用最大功率限制和最大畸變限制來選擇產(chǎn)生低于指定最大畸變的畸變的最小功率。
功率畸變 在某些實(shí)施例中，給定黑色電平指定的目標(biāo)顯示器和全功率下的最大亮度以及要顯示的圖像，可計(jì)算在給定功率P下顯示該圖像時的畸變。通過將值限幅為大于有限功率顯示器的亮度且通過將值限幅為低于理想基準(zhǔn)的黑色電平，可在理想基準(zhǔn)顯示器上模仿該顯示器的有限功率和非零黑色電平。圖像的畸變可定義為原始圖像碼值與經(jīng)限幅的碼值之間的MSE，然而其它畸變測量結(jié)果可在某些實(shí)施例中使用。
具有通過方程27中引入的功率相關(guān)的碼值限幅限制所定義的限幅的圖像在方程28中給出。
方程28經(jīng)限幅的圖像
理想顯示器與功率為P的顯示器上的圖像之間的畸變在像素域中成為 觀測到這能利用圖像碼值的直方圖來進(jìn)行計(jì)算。
色階函數(shù)的定義可用于推導(dǎo)該畸變測量結(jié)果的等效形式，如方程29中所示。
方程29畸變測量結(jié)果
該測量結(jié)果包括高碼值和低碼值處的限幅誤差的加權(quán)和?？衫梅匠?9的表達(dá)式為一圖像構(gòu)造功率/畸變曲線。圖39是示出多個示例性圖像的功率/畸變曲線的曲線圖。圖39示出了純白圖像的功率/畸變曲線圖590、黃花的明亮特寫的功率/畸變曲線圖592、一群人的暗、低對比度圖像的功率/畸變曲線圖594、純黑圖像的功率/畸變曲線圖596、以及波浪上的浪花的明亮圖像的功率/畸變曲線圖598。
如從圖39可見，不同的圖像可具有相當(dāng)不同的功率/畸變關(guān)系。在極端情況下，黑色幀596在零背光功率下具有最小畸變，且該畸變隨著功率增大至10％而急劇上升。反之，白色幀590在零背光下具有最大畸變，且該畸變穩(wěn)定地衰減，直到在100％功率下迅速降低至零。明亮的浪花圖像598示出了畸變隨功率增大而穩(wěn)定下降。其它兩個圖像592和594示出了中間功率級下的最小畸變。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可包括如下工作的背光調(diào)制算法 1.計(jì)算圖像直方圖 2.為圖像計(jì)算功率畸變函數(shù) 3.計(jì)算畸變低于畸變限制情況下的最低功率 4.(可任選)基于所提供的功率上限和下限來限制選定功率 5.選擇計(jì)算出的用于背光的功率 在關(guān)于圖40和41所描述的某些實(shí)施例中，BL調(diào)制算法所選擇的背光值604可被提供給BP算法并用于色階設(shè)計(jì)。示出了平均功率602和畸變606。還示出了用于該實(shí)驗(yàn)的平均功率上限600。因?yàn)樵撈骄娘@著低于該上限，所以背光調(diào)制算法相比簡單使用等于平均限制的固定功率而言使用更少功率。
平滑色階函數(shù)的開發(fā) 在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，平滑色階函數(shù)包括兩個設(shè)計(jì)方面。第一方面假定用于色階的參數(shù)已給出，并確定滿足那些參數(shù)的平滑色階函數(shù)。第二方面包括用于選擇設(shè)計(jì)參數(shù)的算法。
假定參數(shù)的色階設(shè)計(jì) 方程26所定義的碼值關(guān)系在限幅至有效范圍[cvMin，cvMax]時具有斜率不連續(xù)性。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在暗端處的平滑滾降可與方程7中在亮端處的平滑滾降相似地定義。這些實(shí)施例假定最大保真點(diǎn)(MFP)和最小保真點(diǎn)(LFP)二者，在這二者之間色階與方程26相符。在某些實(shí)施例中，該色階可被構(gòu)造為連續(xù)，且在MFP和LFP二處均具有連續(xù)的一階導(dǎo)數(shù)。在某些實(shí)施例中，該色階可通過極點(diǎn)(ImageMinCV，cvMin)和(ImageMaxCV，cvMax)。在某些實(shí)施例中，該色階可根據(jù)上端和下端處的仿射提高(affine boost)修改。此外，圖像碼值的限制可用于確定極點(diǎn)而不是使用固定限制。在此構(gòu)造中有可能使用固定的限制，但在功率降低大的情況下可能出現(xiàn)問題。在某些實(shí)施例中，這些條件唯一地定義了如下推導(dǎo)出的分段的二次色階。
條件 方程30色階定義 方程31色階斜率 對色階及其一階導(dǎo)數(shù)在LFP和MFP處的連續(xù)性的快速觀測產(chǎn)生。
方程32色階參數(shù)B、C、E、F的解 B＝α C＝α·LFP+β E＝α F＝α·MFP+β 這些端點(diǎn)將常數(shù)A和D確定為 方程33色階參數(shù)A和D的解 在某些實(shí)施例中，這些關(guān)系在假定MFP/LFP和ImageMaxCV/ImageMinCV可用的情況下限定了色階的平滑擴(kuò)展。這保留了選擇這些參數(shù)的需要。更多的實(shí)施例包括用于選擇這些設(shè)計(jì)參數(shù)的方法和系統(tǒng)。
參數(shù)選擇(MFP/LFP) 上述本發(fā)明的某些實(shí)施例和相關(guān)應(yīng)用僅解決了ImageMaxCV等于255的情況下的MFP，使用了cvMax來代替引入這些實(shí)施例中的ImageMaxCV。之前描述的那些實(shí)施例在下端處具有由于基于全功率顯示而不是理想顯示的匹配而引起的線性色階。在某些實(shí)施例中，MFP被選擇成使平滑色階在上限ImageMaxCV處具有斜率零。在數(shù)學(xué)上，MFP定義為 方程34MFP選擇標(biāo)準(zhǔn) TS′(ImageMaxCV)＝0 2·D·(ImageMaxCV-MFP)+E＝0 該標(biāo)準(zhǔn)的解使MFP與上限幅點(diǎn)和最大碼值相關(guān) 方程35現(xiàn)有的MFP選擇標(biāo)準(zhǔn) MFP＝2·x高-ImageMaxCV 對于諸如P＝80％之類的適度功率降低，該現(xiàn)有MFP選擇標(biāo)準(zhǔn)非常有效。對于大功率降低，這些實(shí)施例可基于前述實(shí)施例的結(jié)果進(jìn)行改善。
在某些實(shí)施例中，我們選擇了適用于大功率減少的MFP選擇標(biāo)準(zhǔn)。在方程35中直接利用值ImageMaxCV會引起問題。在功率低的圖像中，我們預(yù)期最大碼值低。如果圖像中的最大碼值ImageMaxCV已知為小，則方程35給出MFP的合理值，但在某些情況下，ImageMaxCV未知或?yàn)榇?，這會導(dǎo)致不合理即負(fù)的MFP值。在某些實(shí)施例中，如果最大碼值未知或太高，則可為ImageMaxCV選擇替代值并應(yīng)用于上述結(jié)果。
在某些實(shí)施例中，k可定義為限定MFP能具有的限幅值x高的最小部分的參數(shù)。然后，k可用于確定通過方程35計(jì)算的MFP是否合理，即 方程36“合理”的MFP標(biāo)準(zhǔn) MFP≥k·x高 如果計(jì)算出的MFP不合理，則該MFP可被定義為最小合理值，而ImageMaxCV的必要值可被確定，方程37。然后MFP和ImageMaxCV的值可用于經(jīng)由如上所述的步驟確定色階。
方程37修正ImageMaxCV MFP＝k·x高
ImageMaxCV＝(2-k)·x高 某些實(shí)施例的MFP選擇的步驟可歸納如下 1.利用ImageMaxCV(或如果不可用則利用CVMax)來計(jì)算候選MFP 2.利用方程36測試合理性 3.如果不合理，則基于限幅碼值的部分k來定義MFP 4.利用方程37計(jì)算新的ImageMaxCV 5.利用MFP、ImageMaxCV以及功率來計(jì)算平滑色階函數(shù) 可應(yīng)用相似的技術(shù)來利用ImageMinCV和x低在暗端選擇LFP。
基于平滑色階設(shè)計(jì)算法和自動參數(shù)選擇的示例性色階設(shè)計(jì)在圖42-45中示出。圖42和43示出了其中11％的背光功率級已被選擇的示例性色階設(shè)計(jì)。示出了對應(yīng)于MFP 610和LFP 612之間的色階設(shè)計(jì)的線性區(qū)的直線616。色階設(shè)計(jì)614在高于MFP 610和低于LFP 612時離開直線616，但與LFP 612與MFP 610之間的直線616重合。圖41是圖42的色階設(shè)計(jì)的暗區(qū)的放大圖像。LFP 612清晰可見，而且色階設(shè)計(jì)的下曲線620可以看出從線性擴(kuò)展622離開。
圖44和45示出了其中背光級已選定為最大功率的89％的示例性色階設(shè)計(jì)。圖44示出了與色階設(shè)計(jì)的線性部分重合的直線634。直線634表示理想的顯示器響應(yīng)。色階設(shè)計(jì)636在高于MFP 630和低于LFP 632時從理想線性顯示器表示634離開636、638。圖45示出了色階設(shè)計(jì)636在低于LFP 640處的暗端的放大圖，其中色階設(shè)計(jì)642在該處離開理想顯示器延伸644。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，畸變計(jì)算可通過改變理想與實(shí)際顯示圖像之間的誤差計(jì)算來進(jìn)行修改。在某些實(shí)施例中，MSE可被畸變像素的和替代。在某些實(shí)施例中，上區(qū)和下區(qū)處的限幅誤差可被不同地加權(quán)。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可包括環(huán)境光傳感器。如果環(huán)境光傳感器可用，則該傳感器可用于修改畸變度量，包括環(huán)繞照度和屏幕反射的影響。這可用于修改畸變度量從而修改背光調(diào)制算法。環(huán)境信息也可通過指示黑端處的相關(guān)感知限幅點(diǎn)以用于控制色階設(shè)計(jì)。
色彩保持實(shí)施例 本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于保持色彩特性同時增強(qiáng)圖像亮度的系統(tǒng)和方法。在某些實(shí)施例中，亮度保持包括將全功率色域(gamut solid)映射到降低功率顯示器的較小色域中。在某些實(shí)施例中，不同的方法用于色彩保持。某些實(shí)施例保持色彩的色調(diào)/飽和，以交換照度提高的減少。
以上所述的某些非色彩保持實(shí)施例獨(dú)立地處理各個色彩通道，從而在各個色彩通道上給出照度匹配。在那些非色彩保持實(shí)施例中，高度飽和或高亮的色彩在處理之后會變得不飽和和/或色調(diào)變化。色彩保持實(shí)施例解決這些色彩缺陷，但在某些情況下，會稍稍降低照度提高。
當(dāng)?shù)屯ê透咄ㄍǖ缽?fù)合時，某些色彩保持實(shí)施例還可采用限幅操作。獨(dú)立地限幅各個色彩通道也能導(dǎo)致色彩變化。在采用色彩保持限幅的實(shí)施例中，限幅操作可用于保持色調(diào)/飽和。在某些情況下，該色彩保持限幅可將限幅值的照度降低至低于其它非色彩保持實(shí)施例的照度。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖46進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，讀取輸入圖像650，并確定指定像素位置的對應(yīng)于不同色彩通道的碼值(652)。在某些實(shí)施例中，輸入圖像可以是圖像文件中記錄有不同色彩通道信息的格式。在示例性實(shí)施例中，該圖像可記錄有紅、綠以及該藍(lán)(RGB)色彩通道。在其它實(shí)施例中，圖像文件可記錄成青色、品紅、黃色以及黑色(CMYK)格式、Lab、YUV或另一形式。輸入圖像可以是包括諸如Lab之類的獨(dú)立照度通道的格式，或諸如RGB之類的無獨(dú)立照度通道的格式。當(dāng)圖像文件沒有容易獲得的獨(dú)立色彩通道數(shù)據(jù)時，該圖像文件可被轉(zhuǎn)換成具有色彩通道數(shù)據(jù)的格式。
一旦確定了各個色彩通道的碼值(652)，就可確定色彩通道碼值中的最大碼值(654)。然后可使用該最大碼值來確定碼值調(diào)節(jié)模型的參數(shù)(656)。可按照多種方式產(chǎn)生該碼值調(diào)節(jié)模型。色階調(diào)節(jié)曲線、增益函數(shù)或其它調(diào)節(jié)模型可在某些實(shí)施例中使用。在示例性實(shí)施例中，可使用響應(yīng)于降低的背光功率設(shè)定而增強(qiáng)圖像亮度的色階調(diào)節(jié)曲線。在某些實(shí)施例中，該碼值調(diào)節(jié)模型可包括如上關(guān)于其它實(shí)施例所述的色階調(diào)節(jié)曲線。然后可將該碼值調(diào)節(jié)曲線應(yīng)用于色彩通道碼值中的每一個(658)。在這些實(shí)施例中，應(yīng)用碼值調(diào)節(jié)曲線將導(dǎo)致同一增益值施加給各個色彩通道。一旦執(zhí)行調(diào)節(jié)，該過程就將對圖像中的各個像素繼續(xù)(660)。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖47進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，讀取輸入圖像(670)，并選擇第一像素位置(672)。對選定像素位置確定第一色彩通道的碼值(674)，并為選定像素位置確定第二色彩通道的碼值(676)。然后分析這些碼值，并基于碼值選擇標(biāo)準(zhǔn)選擇這些碼值中的一個(678)。在某些實(shí)施例中，可選擇最大碼值。然后可使用該選定的最大碼值作為將產(chǎn)生模型的碼值調(diào)節(jié)模型發(fā)生器的輸入(680)。然后可將該模型應(yīng)用于第一和第二色彩通道碼值(682)，且對各個通道應(yīng)用基本相等的增益。在某些實(shí)施例中，從調(diào)節(jié)模型獲得的增益值可應(yīng)用于所有色彩通道。然后可執(zhí)行處理至下一像素(684)，直到整個圖像被處理。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖48進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，將輸入圖像690輸入該系統(tǒng)。然后對該圖像濾波以產(chǎn)生第一頻率范圍圖像(692)。在某些實(shí)施例中，這可以是低通圖像或某其它頻率范圍的圖像。還可產(chǎn)生第二頻率范圍圖像(694)。在某些實(shí)施例中，可通過從輸入圖像中減去第一頻率范圍圖像來產(chǎn)生第二頻率范圍圖像。在某些實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝活l率范圍圖像是低通(LP)圖像時，第二頻率范圍圖像可以是高通(HP)圖像。然后可針對一像素位置確定第一頻率范圍圖像中的第一色彩通道的碼值(696)，還可確定該像素位置處的第一頻率范圍圖像中的第二色彩通道的碼值(698)。然后通過比較碼值或其特性來選擇色彩通道碼值中的一個(700)。在某些實(shí)施例中，可選擇最大碼值。然后可利用選定的碼值作為輸入來產(chǎn)生或訪問調(diào)節(jié)模型(702)。這可產(chǎn)生可應(yīng)用于第一色彩通道碼值和第二色彩通道碼值的增益乘數(shù)(704)。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖49進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可將輸入圖像710輸入可標(biāo)識要調(diào)節(jié)的像素的像素選擇器712。第一色彩通道碼值讀取器714可讀取選定像素的第一色彩通道的碼值。第二色彩通道碼值讀取器716也可讀取選定像素位置處的第二色彩通道的碼值。這些碼值可在分析模塊718中被分析，在該模塊中這些碼值之一將基于碼值特性而被選定。在某些實(shí)施例中，可選擇最大碼值。然后該選定碼值可被輸入到可確定增益值或模型的模型發(fā)生器720或模型選擇器。然后不論該碼值是否被分析模塊718選定，該增益或模型都可應(yīng)用722至兩個色彩通道碼值。在某些實(shí)施例中，輸入圖像在應(yīng)用模型時可被訪問(728)。然后控制可傳遞回(726)像素選擇器712以遍歷圖像中的其它像素。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖50進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像710可被輸入到濾波器730以獲得第一頻率范圍圖像732和第二頻率范圍圖像734。第一頻率范圍圖像可被轉(zhuǎn)換成允許訪問不同色彩通道碼值736。在某些實(shí)施例中，輸入圖像可允許訪問色彩通道碼值而無須任何轉(zhuǎn)換。第一頻率范圍738的第一色彩通道的碼值可被確定，且第一頻率范圍740的第二色彩通道的碼值可被確定。
這些碼值可被輸入到碼值特性分析器742，其可確定碼值特性。然后碼值選擇器744可基于碼值分析來選擇碼值之一。然后該選擇可被輸入到調(diào)節(jié)模型選擇器或發(fā)生器746，其將基于碼值選擇來產(chǎn)生或選擇增益值或增益映射。然后該增益值或映射可應(yīng)用于被調(diào)節(jié)的像素處的兩個色彩通道的第一頻率范圍碼值。該過程可重復(fù)，直至整個第一頻率范圍圖像已被調(diào)節(jié)(750)。增益映射也可應(yīng)用(753)于第二頻率范圍圖像734。在某些實(shí)施例中，恒定增益因子可應(yīng)用于第二頻率范圍圖像中的所有像素。在某些實(shí)施例中，第二頻率范圍圖像可以是輸入圖像710的高通版本。經(jīng)調(diào)節(jié)的第一頻率范圍圖像750和經(jīng)調(diào)節(jié)的第二頻率范圍圖像753可相加或組合754以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出圖像756。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖51進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像710可被發(fā)送至濾波器760或某些其它處理器，以將該圖像分成多個頻率范圍圖像。在某些實(shí)施例中，濾波器760可包括低通(LP)濾波器和處理器，該處理器用于從輸入圖像減去利用LP濾波器產(chǎn)生的LP圖像以產(chǎn)生高通(HP)圖像。濾波器模塊760可輸出兩個或多個因頻率而異的圖像762、764，這兩個圖像各具有特定的頻率范圍。第一頻率范圍圖像762可具有第一色彩通道766和第二色彩通道768的色彩通道數(shù)據(jù)。這些色彩通道的碼值可被發(fā)送至碼值特性評估器770和/或碼值選擇器772。該過程將產(chǎn)生色彩通道碼值之一的選擇。在某些實(shí)施例中，來自特定像素位置的色彩通道數(shù)據(jù)的最大碼值將被選擇。該選定碼值可被傳遞至調(diào)節(jié)模式發(fā)生器774，這將產(chǎn)生碼值調(diào)節(jié)模型。在某些實(shí)施例中，該調(diào)節(jié)模型可包括增益映射或增益值。然后該調(diào)節(jié)模型可應(yīng)用(776)于待分析的像素的色彩通道碼值中的每一個。該過程可對圖像中的每個像素重復(fù)，從而產(chǎn)生第一頻率范圍的經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像778。
第二頻率范圍圖像764可任選地利用獨(dú)立的增益函數(shù)765進(jìn)行調(diào)節(jié)，以提高其碼值。在某些實(shí)施例中，可不應(yīng)用調(diào)節(jié)。在其它實(shí)施例中，恒定增益因子可應(yīng)用于第二頻率范圍圖像中的所有碼值。該第二頻率范圍圖像可與經(jīng)調(diào)節(jié)的第一頻率范圍圖像778組合以形成經(jīng)調(diào)節(jié)的組合圖像781。
在某些實(shí)施例中，調(diào)節(jié)模型應(yīng)用于第一頻率范圍圖像和/或增益函數(shù)應(yīng)用于第二頻率范圍圖像會引起某些圖像碼值超過顯示器件或圖像格式的范圍。在這些情況下，這些碼值可能需要被“限幅”至所需范圍。在某些實(shí)施例中，可使用色彩保持限幅過程782。在這些實(shí)施例中，落在指定范圍以外的碼值可按照保持色彩值之間的關(guān)系的方式被限幅。在某些實(shí)施例中，可計(jì)算不大于最大所需范圍值除以待分析像素的最大色彩通道碼值的乘數(shù)。這將產(chǎn)生小于1且將“過大”碼值減小至最大所需范圍值的“增益”因子。該“增益”或限幅值可應(yīng)用于所有色彩通道碼值以保持該像素的色彩，同時將所有碼值減小至小于或等于最大值或指定范圍的值。應(yīng)用該限幅過程產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出圖像784，該圖像的所有碼值在指定范圍內(nèi)，且保持這些碼值的色彩關(guān)系。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可關(guān)于圖52進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，色彩保持限幅用于保持色彩關(guān)系，同時將碼值限制至指定范圍。在某些實(shí)施例中，組合的經(jīng)調(diào)節(jié)圖像792可對應(yīng)于關(guān)于圖51描述的組合的經(jīng)調(diào)節(jié)圖像781。在其它實(shí)施例中，組合的經(jīng)調(diào)節(jié)圖像792可以是具有需要被限幅至指定范圍的碼值的任何其它圖像。
在這些實(shí)施例中，對于指定像素位置，第一色彩通道碼值被確定(794)，且第二色彩通道碼值被確定(796)。這些色彩通道碼值794、796在碼值特性評估器798中被評估以確定選擇性碼值特性并選擇色彩通道碼值。在某些實(shí)施例中，該選擇性特性將是最大值，而且更高的碼值將被選擇作為調(diào)節(jié)發(fā)生器800的輸入。選定碼值可用作輸入以產(chǎn)生限幅調(diào)節(jié)800。在某些實(shí)施例中，該調(diào)節(jié)將最大碼值減小為指定范圍內(nèi)的值。然后該限幅調(diào)節(jié)可應(yīng)用于所有色彩通道碼值。在示例性實(shí)施例中，第一色彩通道和第二色彩通道的碼值將被減小(802)同一因子，從而保持兩個碼值的比例。對圖像中的所有像素應(yīng)用該過程將產(chǎn)生碼值落在指定范圍內(nèi)的輸出圖像804。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖53進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，方法通過基于最大色彩分量來操縱應(yīng)用于所有三個色彩分量的增益而在RGB域中實(shí)現(xiàn)。在這些實(shí)施例中，輸入圖像810通過頻率分割812處理。在示例性實(shí)施例中，低通(LP)濾波器814應(yīng)用于該圖像以產(chǎn)生LP圖像820，該圖像820然后從輸入圖像810中減去以產(chǎn)生高通(HP)圖像826。在某些實(shí)施例中，空間5×5矩形濾波器可用作該LP濾波器。在LP圖像820中的各個像素中，最大值或三個色彩通道(R、G和B)被選擇(816)并輸入至LP增益映射818，該增益映射選擇適當(dāng)?shù)脑鲆婧瘮?shù)以應(yīng)用于該特定像素的所有色彩通道值。在某些實(shí)施例中，值為[r，g，b]的像素處的增益可由通過max(r，g，b)索引的1維LUT確定。值x處的增益可從色度匹配色階曲線的值推導(dǎo)而來，如上所述為值x除以x。
增益函數(shù)834也可應(yīng)用于HP圖像826。在某些實(shí)施例中，增益函數(shù)834可以是恒定增益因子。該經(jīng)修改的HP圖像與經(jīng)調(diào)節(jié)的LP圖像組合(830)以形成輸出圖像832。在某些實(shí)施例中，輸出圖像832可包括應(yīng)用范圍之外的碼值。在這些實(shí)施例中，限幅過程可如上關(guān)于圖51和52所描述地應(yīng)用。
在如上所述的本發(fā)明的某些實(shí)施例中，LP圖像的碼值調(diào)節(jié)模型可被設(shè)計(jì)成使對于最大色彩分量低于例如最大保真點(diǎn)之類的參數(shù)的像素，增益補(bǔ)償背光功率級的降低。低通增益在色域邊界處以經(jīng)處理的低通信號保持在色域內(nèi)的方式平滑地滾降至1。
在某些實(shí)施例中，處理HP信號與處理低通信號的選擇無關(guān)。在補(bǔ)償降低背光功率的實(shí)施例中，HP信號可利用恒定增益處理，這將在功率降低時保持對比度。按照完全和降低的背光功率和顯示γ的HP信號增益的公式在5中給出。在這些實(shí)施例中，HP對比度提高能可靠地抵抗噪聲，因?yàn)樵撛鲆嫱ǔＰ?，例如對?0％的功率降低和2.2的γ該增益為1.1。
在某些實(shí)施例中，處理LP信號和HP信號的結(jié)果被求和并限幅。限幅可應(yīng)用于各個像素處的整個RGB樣本向量，從而均等地縮放所有三個分量，以使最大分量被縮放至255。限幅在被提高的HP值與LP值相加超過255時出現(xiàn)，而且通常僅與具有高對比度的明亮信號相關(guān)。一般而言，LP信號被保證不超過色階LUT構(gòu)造規(guī)定的上限。該HP信號會在求和中引起限幅，但該HP信號的負(fù)值將永遠(yuǎn)不會限幅，從而即使限幅確實(shí)發(fā)生時也能保持某些對比度。
本發(fā)明的實(shí)施例可能嘗試優(yōu)化圖像的亮度，或者他們可能嘗試優(yōu)化色彩保持或匹配，同時提高亮度。通常，在最大化照度或亮度時存在色偏的折衷。當(dāng)防止色移時，通常亮度會變糟。本發(fā)明的某些實(shí)施例可能嘗試通過形成應(yīng)用于如方程38中所示的各個色彩分量的加權(quán)增益來平衡色移與亮度之間的折衷。
方程38加權(quán)增益 加權(quán)增益(cvx，α)＝α·增益(cvx)+(1-α)·增益(max(cvR，cvG，cvB)) 該加權(quán)增益在α為0下的最大照度匹配與α為1下的最小色彩缺陷之間變化。注意當(dāng)所有碼值低于MFP參數(shù)時，所有三個增益相等。
基于顯示模型的畸變相關(guān)的實(shí)施例 術(shù)語“背光縮放”可指的是用于降低LCD背光同時修改發(fā)送至LCD的數(shù)據(jù)以補(bǔ)償背光降低的技術(shù)。該技術(shù)的首要方面是選擇背光級。本發(fā)明的實(shí)施例可利用背光調(diào)制來選擇LCD中的背光照度級，以便節(jié)電或提高動態(tài)對比度。用于解決該問題的方法可分成圖像相關(guān)和圖像無關(guān)技術(shù)。圖像相關(guān)技術(shù)可具有限制后續(xù)的背光補(bǔ)償圖像處理施加的限幅量的目的。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可使用優(yōu)化來選擇背光級。給定一圖像，優(yōu)化例程可選擇背光級以使會出現(xiàn)在假想基準(zhǔn)顯示器上的圖像和會出現(xiàn)在實(shí)際顯示器上的圖像之間的畸變最小化。
以下術(shù)語可用于描述本發(fā)明的實(shí)施例的元件 1.基準(zhǔn)顯示模型基準(zhǔn)顯示模型可表示來自諸如LCD之類的顯示器的期望輸出。在某些實(shí)施例中，基準(zhǔn)顯示模型可建模具有零黑色電平的理想顯示器或具有無限制的動態(tài)范圍的顯示器。
2.實(shí)際顯示模型實(shí)際顯示器的輸出的模型。在某些實(shí)施例中，實(shí)際顯示器輸出可對于不同的背光級建模，而且實(shí)際顯示器可建模為具有非零的黑色電平。在某些實(shí)施例中，背光選擇算法可取決于通過該參數(shù)的顯示對比率。
3.亮度保持(BP)處理原始圖像以補(bǔ)償降低的背光級。會出現(xiàn)在實(shí)際顯示器上的圖像是顯示器模型在給定的背光級下的對變亮圖像的輸出。某些示例性情況為 ●無亮度保持該未經(jīng)處理的圖像數(shù)據(jù)被發(fā)送至LCD面板。在這種情況下，背光選擇算法僅改變背光，因此亮度未保持。
●線性提高亮度補(bǔ)償。該圖像利用簡單的仿射變換進(jìn)行處理以補(bǔ)償背光降低。雖然該簡單的亮度保持算法在實(shí)際用于背光補(bǔ)償時會犧牲圖像質(zhì)量，但這是選擇背光值的有效工具。
●色階映射使用可能包括線性和非線性分段的色階映射來處理一圖像。分段可用于限制限幅和增強(qiáng)對比度。
4.畸變度量顯示模型和亮度保持算法可用于確定會出現(xiàn)在實(shí)際顯示器上的圖像。該輸出與基準(zhǔn)顯示器上的圖像之間的畸變?nèi)缓罂杀挥?jì)算出。在某些實(shí)施例中，該畸變可單獨(dú)基于圖像碼值來進(jìn)行計(jì)算。該畸變?nèi)Q于誤差度量的選擇，在某些實(shí)施例中可使用均方誤差。
5.優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。該畸變可根據(jù)不同限制被最小化。例如，在某些實(shí)施例中，可使用以下標(biāo)準(zhǔn) ●最小化視頻序列的各幀上的畸變 ●根據(jù)平均背光限制最小化最大畸變 ●根據(jù)平均背光限制最小化平均畸變 顯示模型 在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，GoG模型可用于基準(zhǔn)顯示器模型和實(shí)際顯示器模型二者。該模型可被修改以基于背光級縮放。在某些實(shí)施例中，基準(zhǔn)顯示器可被建模為具有零黑色電平和最大輸出W的理想顯示器。實(shí)際顯示器可被建模為在全背光下具有同樣的最大輸出W和在全背光下的黑色電平B。對比率為W/B。當(dāng)黑色電平為零時，該對比率為無限。這些模型可利用CVMax在數(shù)學(xué)上表達(dá)以在以下方程中表示最大圖像碼值。
方程39基準(zhǔn)(理想)顯示輸出的模型
對于在全背光級(即P＝1)下最大輸出為W且最小輸出為B的實(shí)際LCD，該輸出被建模為隨著相對背光級P而縮放。該對比度CR＝W/B與背光級無關(guān)。
方程40實(shí)際LCD的模型


B(P)＝P·B W(P)＝P·W CR＝W/B 亮度保持 在該示例性實(shí)施例中，使用了基于簡單提高和限幅的BP過程，其中該提高被選擇成補(bǔ)償可能的背光降低。以下推導(dǎo)示出了提供基準(zhǔn)顯示器與實(shí)際顯示器在給定背光下的照度匹配的色階修正。實(shí)際顯示器的最大輸出和黑色電平均隨背光而縮放。我們注意到，實(shí)際顯示器的輸出被限制于低于縮放輸出最大值且高于縮放黑色電平。這對應(yīng)于將照度匹配色階輸出限幅至0和CVmax。
方程41用于匹配輸出的標(biāo)準(zhǔn) Y理想(cv)＝Y(jié)實(shí)際(P，cv′) 對cv’的限幅限制表明對照度匹配范圍的限幅限制。
方程42限幅限制 cv′≥0
cv′≤cvMax
方程43限幅點(diǎn)

該色階提供高于最小值和低于最大值的碼值的輸出的匹配，其中最小值和最大值取決于相對背光功率P和實(shí)際顯示對比度CR＝W/B。
畸變計(jì)算 在本發(fā)明的實(shí)施例中建立和使用的多個修改圖像可參照圖54進(jìn)行描述。原始圖像I 840在建立這些示例性修改圖像中的每一個時可用作輸入。在某些實(shí)施例中，原始輸入圖像840被處理842以產(chǎn)生理想輸出Y理想844。該理想圖像處理器、基準(zhǔn)顯示器842可假定理想顯示器具有零黑色電平。該輸出Y理想844可表示基準(zhǔn)(理想)顯示器上看到的原始圖像840。在某些實(shí)施例中，假定給出了背光級，則可計(jì)算通過利用該背光級在實(shí)際LCD上表示圖像而產(chǎn)生的畸變。
在某些實(shí)施例中，亮度保持846可用于根據(jù)圖像I 840產(chǎn)生圖像I’850。該圖像I’850然后可連同選定背光級被發(fā)送至實(shí)際LCD處理器854。所得的輸出標(biāo)記為Y實(shí)際858。
基準(zhǔn)顯示器模型可通過使用輸入圖像I*852來模擬實(shí)際顯示器的輸出。
實(shí)際LCD 854的輸出是使原始圖像I 840通過照度匹配色階函數(shù)846以獲得圖像I’850的結(jié)果。這可能未根據(jù)背光級精確再現(xiàn)基準(zhǔn)輸出。然而，實(shí)際顯示輸出可在基準(zhǔn)顯示器842上模擬。該圖像I*852表示發(fā)送至基準(zhǔn)顯示器842以模擬實(shí)際顯示器輸出、從而產(chǎn)生Y模擬860的圖像數(shù)據(jù)。圖像I*852通過將圖像I 840限幅至以上關(guān)于方程43和其它定義的限幅點(diǎn)所確定的范圍而產(chǎn)生。在某些實(shí)施例中，I*可在數(shù)學(xué)上描述為 方程44經(jīng)限幅的圖像
在某些實(shí)施例中，畸變可定義為基準(zhǔn)顯示器就圖像I的輸出與實(shí)際顯示器就背光級P和圖像I’的輸出的差別。因?yàn)閳D像I*在基準(zhǔn)顯示器上模擬了實(shí)際顯示器的輸出，所以基準(zhǔn)與實(shí)際顯示器之間的畸變等于均在基準(zhǔn)顯示器上的圖像I與I*之間的畸變。
方程45 D(Y理想，Y實(shí)際)＝D(Y理想，Y模擬) 因?yàn)閮蓚€圖像均在基準(zhǔn)顯示器上，所以可測量圖像數(shù)據(jù)之間的畸變而無需顯示器輸出。
方程46 D(Y理想，Y模擬)＝D(I，I*) 圖像畸變測量 以上分析示出了基準(zhǔn)顯示器上的圖像I 840的表示與實(shí)際顯示器上的表示之間的畸變等價于基準(zhǔn)顯示器上的圖像I 840與I*852之間的畸變。在某些實(shí)施例中，逐點(diǎn)畸變度量可用于定義圖像之間的畸變。給定逐點(diǎn)畸變d，圖像之間的畸變可通過將圖像I和I*之間的差異求和而計(jì)算得出。因?yàn)閳D像I*模擬了照度匹配，所以誤差由上限和下限處的限幅組成。在某些實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)化的圖像直方圖h(x)可用于定義圖像畸變與背光功率之間的關(guān)系。
方程47
背光與畸變曲線 給定基準(zhǔn)顯示器、實(shí)際顯示器、畸變定義以及圖像，畸變可在背光級范圍下計(jì)算出。當(dāng)組合時，該畸變數(shù)據(jù)可形成背光與畸變曲線。背光與畸變曲線可利用樣本幀、以及具有零黑色電平的理想顯示模型、具有1000∶1對比率的實(shí)際LCD模型以及均方誤差MSE誤差度量示出，該樣本幀是從暗壁櫥向外看的視圖的模糊圖像。圖55是該示例性圖像的圖像碼值的直方圖的曲線圖。
在某些實(shí)施例中，該畸變曲線可通過利用直方圖計(jì)算背光值范圍上的畸變來計(jì)算得出。圖56是對應(yīng)于圖55的直方圖的示例性畸變曲線的曲線圖。對于此示例性圖像，在低背光值下，亮度保持不能有效地補(bǔ)償降低的背光，從而導(dǎo)致畸變880的急劇增加。在高背光級下，受限的對比率致使黑色電平相比于理想顯示器被升高882。最小畸變范圍存在，而且在某些實(shí)施例中，給出該最小畸變884的最低背光值可由最小畸變算法選擇。
優(yōu)化算法 在某些實(shí)施例中，諸如圖56中所示的畸變曲線之類的畸變曲線可用于選擇背光值。在某些實(shí)施例中，可選擇各幀的最小畸變功率。在某些實(shí)施例中，當(dāng)最小畸變值不唯一時，可選擇給出最小畸變的最低功率884。將此優(yōu)化應(yīng)用于簡短DVD剪輯的結(jié)果在圖57中示出，圖57繪制了選定背光功率與視頻幀數(shù)之間的關(guān)系。在這種情況下，平均選定背光890約為50％。
圖像相關(guān)性 為示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例的圖像相關(guān)本質(zhì)，選擇了具有變化內(nèi)容的示例性測試圖像，而且針對背光值范圍計(jì)算了這些圖像中的畸變。圖39是這些示例性圖像的背光與畸變曲線的曲線圖。圖39包括以下的曲線圖圖像A 596即全黑圖像、圖像B 590即全白圖像、圖像C 594即非常模糊的一組人的照片、以及圖像D 598即波浪上的浪花的亮圖。
注意，該曲線的形狀主要取決于圖像內(nèi)容。期望背光級使亮度損失引起的畸變與黑色電平升高引起的畸變相平衡。該黑色圖像596在低背光下具有最小畸變。白色圖像590在全背光下具有最小畸變。模糊圖像594在使用有限對比率作為升高的黑色電平與亮度降低之間的有效平衡的中間背光級下具有最小畸變。
對比率 顯示對比率可進(jìn)入實(shí)際顯示器的定義中。圖58示出了為實(shí)際顯示器的不同對比度確定的最小MSE畸變背光。注意，在1∶1的對比率限制900下，最小畸變背光取決于圖像平均信號電平(ASL)。在無限對比率的相對極值處(零黑色電平)，最小畸變背光取決于圖像最大值902。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，基準(zhǔn)顯示器模型可包括具有理想的零黑色電平的顯示模型。在某些實(shí)施例中，基準(zhǔn)顯示器模型可包括可視亮度模型選擇的基準(zhǔn)顯示器，并且在某些實(shí)施例中，基準(zhǔn)顯示器模型可包括環(huán)境光傳感器。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，實(shí)際顯示器模型可包括具有有限黑色電平的透射型GoG模型。在某些實(shí)施例中，實(shí)際顯示器模型可包括用于透射反射型顯示器的模型，其中輸出被建模為取決于環(huán)境光和顯示器的反射部分二者。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，背光選擇過程中的亮度保持(BP)可包括具有限幅的線性提高。在其它實(shí)施例中，背光選擇過程可包括具有平滑滾降的色階運(yùn)算符和/或雙通道BP算法。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，畸變度量可包括作為逐點(diǎn)度量的圖像碼值中的均方誤差(MSE)。在某些實(shí)施例中，該畸變度量可包括逐點(diǎn)誤差度量，其包括絕對差值之和、多個限幅像素和/或基于直方圖的百分點(diǎn)度量。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可包括選擇使各幀中的畸變最小化的背光級。在某些實(shí)施例中，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可包括使最大畸變最小化或使平均畸變最小化的平均功率限制。
LCD動態(tài)對比度實(shí)施例 液晶顯示器(LCD)通常遭受有限的對比率。例如，顯示器的黑色電平會因?yàn)楸彻庑孤┗蚱渌鼏栴}而被提高，這會引起黑區(qū)看起來為灰色而不是黑色。背光調(diào)制通過降低背光級和相關(guān)聯(lián)的泄漏、從而降低黑色電平可減輕這個問題。然而，在無補(bǔ)償?shù)那闆r下使用這種技術(shù)將會產(chǎn)生降低顯示器亮度的非期望效果。圖像補(bǔ)償可用于恢復(fù)由背光變暗引起的顯示器亮度損失。補(bǔ)償通常被限制為恢復(fù)全功率顯示器的亮度。
上述的本發(fā)明的某些實(shí)施例包括著重于節(jié)電的背光調(diào)制。在那些實(shí)施例中，其目的是在較低背光級下重現(xiàn)全功率輸出。這可通過同時使背光變暗并使圖像變亮來實(shí)現(xiàn)。黑色電平或動態(tài)對比度的提高在那些實(shí)施例中是受歡迎的副作用。在這些實(shí)施例中，其目的是實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量改善。某些實(shí)施例可能產(chǎn)生以下圖像質(zhì)量改善 1.由于降低的背光引起的較低黑色電平， 2.由于降低背光引起的降低泄漏導(dǎo)致的暗色飽和改善 3.如果使用了強(qiáng)于背光降低的補(bǔ)償，則亮度提高 4.動態(tài)對比度提高，即一個序列的亮幀中的最大值除以暗幀中的最小值提高 5.暗幀中的幀內(nèi)對比度。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可經(jīng)由兩種基本技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這些好處中的一個或多個背光選擇和圖像補(bǔ)償。一個挑戰(zhàn)是避免視頻中的閃爍缺陷，因?yàn)楸彻夂徒?jīng)補(bǔ)償?shù)膱D像在亮度上將變化。本發(fā)明的某些實(shí)施例可使用目的色調(diào)曲線來降低閃爍的概率。在某些實(shí)施例中，目標(biāo)曲線可能具有超過面板對比率的對比率(在背光固定時)。目標(biāo)曲線可用于兩個目的。首先，目標(biāo)曲線可用于選擇背光。其次，目標(biāo)曲線可用于確定圖像補(bǔ)償。目標(biāo)曲線影響上述的圖像質(zhì)量方面。目標(biāo)曲線可從全背光亮度下的峰值顯示值擴(kuò)展至最低背光亮度下的最小顯示值。因此，目標(biāo)曲線將擴(kuò)展至低于全背光亮度下實(shí)現(xiàn)的典型顯示值的范圍。
在某些實(shí)施例中，背光照度或亮度級的選擇可對應(yīng)于目標(biāo)曲線的區(qū)間的選擇，該區(qū)間對應(yīng)于原始面板對比率。該區(qū)間隨著背光變化而移動。在全背光下，目標(biāo)曲線的暗區(qū)不能在面板上表示。在低背光下，目標(biāo)曲線的亮區(qū)不能在面板上表示。在某些實(shí)施例中，為了確定背光，給出面板色調(diào)曲線、目標(biāo)色調(diào)曲線以及要顯示的圖像。背光級可被選擇成使選定背光下的面板的對比度范圍幾乎匹配目標(biāo)色調(diào)曲線下的圖像值范圍。
在某些實(shí)施例中，圖像可被修改或補(bǔ)償，以使顯示器輸出盡可能多地落在目標(biāo)曲線上。如果背光太高，則目標(biāo)曲線的暗區(qū)不能實(shí)現(xiàn)。同樣，如果背光太低，則目標(biāo)曲線的亮區(qū)不能實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)施例中，通過使用用于補(bǔ)償?shù)墓潭繕?biāo)，可使閃爍最小化。在這些實(shí)施例中，背光亮度和圖像補(bǔ)償二者都變化，但顯示輸出逼近固定的目標(biāo)色調(diào)曲線。
在某些實(shí)施例中，目標(biāo)色調(diào)曲線可概括以上列出的一個或多個圖像質(zhì)量改善。背光選擇和圖像補(bǔ)償兩者可通過該目標(biāo)色調(diào)曲線來控制?？蓤?zhí)行背光亮度選擇以“最優(yōu)地”表示圖像。在某些實(shí)施例中，上述基于畸變的背光選擇算法可與指定的目標(biāo)色調(diào)曲線和面板色調(diào)曲線一起應(yīng)用。
在某些示例性實(shí)施例中，增益偏移γ雜光(GOGF)模型可用于如方程49所示的色階曲線。在某些實(shí)施例中，γ值可取2.2，而偏移值可取零，從而剩下兩個參數(shù)增益和雜光。面板和目標(biāo)色調(diào)曲線可指定這兩個參數(shù)。在某些實(shí)施例中，增益確定最大亮度，而對比率確定添加的雜光項(xiàng)。
方程48色調(diào)曲線模型 其中CR是顯示器的對比率，M是最大面板輸出，c是圖像碼值，T是色調(diào)曲線值，以及γ是γ值。
為實(shí)現(xiàn)動態(tài)對比度改善，目標(biāo)色調(diào)曲線與面板色調(diào)曲線不同。在最簡單的應(yīng)用中，目標(biāo)的對比率CR大于面板的對比率。示例性的面板色調(diào)曲線在方程49中示出， 方程49示例性面板色調(diào)曲線
其中CR是顯示器的對比率，M是最大面板輸出，c是圖像碼值，T是色調(diào)曲線值，以及γ是γ值。
示例性的目標(biāo)色調(diào)曲線在方程50中示出， 方程50示例性目標(biāo)色調(diào)曲線
其中CR是目標(biāo)的對比率，M是最大目標(biāo)輸出(例如全背光亮度下的最大面板輸出)，c是圖像碼值，T是色調(diào)曲線值，以及γ是γ值。
某些示例性色調(diào)曲線的方面可關(guān)于圖60進(jìn)行描述。圖59是水平軸上的碼值和垂直軸上的相對照度的對數(shù)—對數(shù)曲線圖。其中示出了三個色調(diào)曲線面板色調(diào)曲線1000、目標(biāo)色調(diào)曲線1001以及冪律曲線1002。面板色調(diào)曲線1000從面板黑點(diǎn)1003延伸至最大面板值105。目標(biāo)色調(diào)曲線從目標(biāo)黑點(diǎn)1004延伸至最大目標(biāo)/面板值1005。目標(biāo)黑點(diǎn)1004低于面板黑點(diǎn)1003，因?yàn)樗芤嬗谳^低的背光亮度，然而，因?yàn)楸彻鈱τ谌魏谓o定幀可能僅具有一個亮度級，所以目標(biāo)色調(diào)曲線的全范圍對于單個圖像不能被充分利用，因此當(dāng)背光亮度降低至獲得較低目標(biāo)黑點(diǎn)1004時，最大目標(biāo)/面板值1005不能實(shí)現(xiàn)。本方面的實(shí)施例選擇最適合正在顯示的圖像和期望性能目標(biāo)的目標(biāo)色調(diào)曲線的范圍。
可產(chǎn)生多個目標(biāo)色調(diào)曲線以實(shí)現(xiàn)不同的優(yōu)先級。例如，如果節(jié)電是主要目標(biāo)，則用于該目標(biāo)曲線的M和CR的值可被設(shè)定成等于面板色調(diào)曲線中的相應(yīng)值。在該節(jié)電實(shí)施例中，目標(biāo)色調(diào)曲線等于原始面板色調(diào)曲線。當(dāng)所顯示的圖像與全功率下的顯示除范圍上端之外實(shí)際上相同(這在較低背光設(shè)定下無法實(shí)現(xiàn))，則將背光調(diào)制用于節(jié)電。
示例性節(jié)電色調(diào)曲線在圖60中示出。在這些實(shí)施例中，面板和目標(biāo)色調(diào)曲線相同1010。背光亮度降低，從而可能實(shí)現(xiàn)較低的可能目標(biāo)曲線1011，然而該可能未用于這些實(shí)施例。替代地，該圖像通過圖像碼值補(bǔ)償被加亮以匹配面板色調(diào)曲線1010。當(dāng)這不可能實(shí)現(xiàn)時，在降低背光以節(jié)電而引起的面板限制1013下，可圓整補(bǔ)償1012以避免限幅缺陷。該圓整可根據(jù)以上關(guān)于其它實(shí)施例所述的方法來實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)施例中，限幅可被允許，或者因?yàn)閳D像中的動態(tài)范圍有限而可能不出現(xiàn)。在那些情況下，圓整1012可能不是必須的，而且目標(biāo)色調(diào)曲線在范圍1014的頂端處可能簡單地遵循面板色調(diào)曲線。
在另一示例性實(shí)施例中，當(dāng)較低的黑色電平是主要目的時，用于目標(biāo)曲線的M值可被設(shè)定成等于面板色調(diào)曲線中的相應(yīng)值，但用于目標(biāo)曲線的CR值可被設(shè)定成等于面板色調(diào)曲線中的相應(yīng)值的4倍。在這些實(shí)施例中，目標(biāo)色調(diào)曲線被選擇成降低黑色電平。顯示亮度相對于全功率顯示而言未變。目標(biāo)色調(diào)曲線具有與面板相同的最大值M，但具有更高的對比率。在上述示例中，對比率是原始面板對比率的4倍。或者，目標(biāo)色調(diào)曲線可包括在其范圍頂端處的圓整曲線。可推測該背光可被4∶1的因子調(diào)制。
使黑色電平降低優(yōu)先化的某些實(shí)施例可關(guān)于圖61進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，利用方程49如上所述地計(jì)算面板色調(diào)曲線1020。還針對降低的背光亮度級和較高的對比率計(jì)算目標(biāo)色調(diào)曲線1021。在該范圍的頂端，目標(biāo)色調(diào)曲線1024可沿著面板色調(diào)曲線延伸。或者，目標(biāo)色調(diào)曲線可采用圓整曲線1023，該圓整曲線1023可減少對于降低的背光級的顯示限制1022附近的限幅。
在另一示例性實(shí)施例中，當(dāng)較亮的圖像是主要目的時，用于目標(biāo)曲線的M值可被設(shè)定成等于面板色調(diào)曲線中的相應(yīng)值的1.2倍，但用于目標(biāo)曲線的CR值可被設(shè)定成等于面板色調(diào)曲線中的相應(yīng)值。目標(biāo)色調(diào)曲線被選擇成提高亮度，從而保持相同的對比率。(注意黑色電平被提高。)該目標(biāo)最大值M大于面板最大值。圖像補(bǔ)償將用于加亮該圖像以實(shí)現(xiàn)該加亮。
使圖像亮度優(yōu)先化的某些實(shí)施例可關(guān)于圖62進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線在范圍的下端1030附近基本相似。然而，在該區(qū)域之上，面板色調(diào)曲線1032遵循典型的路徑到達(dá)最大顯示輸出1033。然而，該目標(biāo)色調(diào)曲線遵循提高的路徑1031，該路徑在該區(qū)域中提供更亮的圖像碼值。向著該范圍的頂端，目標(biāo)曲線1031可包括圓整曲線1035，該圓整曲線將目標(biāo)曲線圓整至點(diǎn)1033，限制器在該點(diǎn)處由于背光級降低而不再遵循目標(biāo)曲線。
在另一示例性實(shí)施例中，當(dāng)具有較低的黑色電平和較亮的中值范圍的增強(qiáng)圖像是主要目的時，用于目標(biāo)曲線的M值可被設(shè)定成等于面板色調(diào)曲線中的相應(yīng)值的1.2倍，而用于目標(biāo)曲線的CR值可被設(shè)定成等于面板色調(diào)曲線中的相應(yīng)值的4倍。該目標(biāo)色調(diào)曲線被選擇成既提高亮度又降低黑色電平。該目標(biāo)最大值大于面板最大值M，而對比率也大于面板對比率。該目標(biāo)色調(diào)曲線會影響背光級選擇和圖像補(bǔ)償二者。該背光在暗幀中將被降低，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的黑色電平降低。圖像補(bǔ)償甚至可在全背光下使用，以實(shí)現(xiàn)亮度提高。
使圖像亮度優(yōu)先化且黑色電平降低的某些實(shí)施例可關(guān)于圖63進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，例如利用方程49如上所述地計(jì)算面板色調(diào)曲線1040。然而，還計(jì)算目標(biāo)色調(diào)曲線1041，該目標(biāo)色調(diào)曲線1041可在較低的黑色點(diǎn)1045處開始，以解決降低的背光級。目標(biāo)色調(diào)曲線1041還可遵循提高的路徑，以使色階的中值范圍和上值范圍中的圖像碼值變亮。因?yàn)楸彻饧壗档偷脑擄@示器不能達(dá)到最大目標(biāo)值1042或甚至最大面板值1043，所以可采用圓整曲線1044。該圓整曲線1044可終止最大減少背光面板值1046處的目標(biāo)色調(diào)曲線1041。關(guān)于以上其它實(shí)施例所描述的多種方法可用于確定圓整曲線特性。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可關(guān)于圖64進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可計(jì)算多個目標(biāo)色調(diào)曲線，并基于圖像特性、性能目的或某些其他標(biāo)準(zhǔn)從計(jì)算得出的曲線集合中作出選擇。在這些實(shí)施例中，面板色調(diào)曲線1127可針對提高的背光級1120下的全背光亮度情況產(chǎn)生。也可產(chǎn)生目標(biāo)色調(diào)曲線1128和1129。這些目標(biāo)色調(diào)曲線1128和1129包括黑色電平轉(zhuǎn)變區(qū)1122，其中曲線轉(zhuǎn)變至諸如黑色電平點(diǎn)1121之類的黑色電平點(diǎn)。這些曲線還包括其中來自任一目標(biāo)色調(diào)曲線的輸入點(diǎn)映射至相同輸出點(diǎn)的公共區(qū)。在某些實(shí)施例中，這些目標(biāo)色調(diào)曲線還可包括亮度圓整曲線1126，其中曲線圓整至諸如以上針對其他實(shí)施例所描述的最大亮度級1125。曲線可基于圖像特性從目標(biāo)色調(diào)曲線的該集合中選擇。例如而非限制，具有許多極暗像素的圖像可從較低的黑色電平和曲線1128中獲益，而且可針對圖像選擇變暗的背光級和更低的黑色電平。具有許多亮像素值的圖像可影響曲線1127以及更高的最大亮度1124的選擇。視頻序列的各個幀可影響不同目標(biāo)色調(diào)曲線的選擇。如果未受管理，則使用不同的色調(diào)曲線會引起該序列中的閃爍和不希望有的缺陷。然而，這些實(shí)施例的所有目標(biāo)色調(diào)曲線所共用的公共區(qū)1123用于穩(wěn)定時間影響并減少閃爍和類似缺陷。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可關(guān)于圖65進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可產(chǎn)生諸如目標(biāo)色調(diào)曲線1105之類的目標(biāo)色調(diào)曲線的集合。這些目標(biāo)色調(diào)曲線可包括不同的黑色電平轉(zhuǎn)變區(qū)1102，它們可對應(yīng)于不同的背光亮度級。目標(biāo)色調(diào)曲線的該集合還包括增強(qiáng)的公共區(qū)1101，在該公共區(qū)中該集合中的所有曲線共用同一映射。在某些實(shí)施例中，這些曲線還可包括從公共區(qū)轉(zhuǎn)變至最大亮度級的亮度圓整曲線1103。在示例性增強(qiáng)目標(biāo)色調(diào)曲線1109中，該曲線可在黑色電平點(diǎn)1105處開始并轉(zhuǎn)變至增強(qiáng)公共區(qū)1101，然后該曲線可利用圓整曲線從增強(qiáng)公共區(qū)轉(zhuǎn)變至最大亮度級1106。在某些實(shí)施例中，亮度圓整曲線可能不存在。這些實(shí)施例與參照圖65描述的那些實(shí)施例的不同之處在于，公共區(qū)在面板色調(diào)曲線之上。這將輸入像素值映射至更高的輸出值，從而加亮所顯示的圖像。在某些實(shí)施例中，可產(chǎn)生一組增強(qiáng)目標(biāo)色調(diào)曲線，并將它們選擇性地用于圖像序列的多個幀。這些實(shí)施例共用公共區(qū)，以用于減少閃爍或類似的缺陷。在某些實(shí)施例中，可計(jì)算并存儲目標(biāo)色調(diào)曲線的集合和增強(qiáng)目標(biāo)色調(diào)曲線的集合，以根據(jù)圖像特性和/或性能目標(biāo)來選擇性使用。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可關(guān)于圖66進(jìn)行描述。在圖66的方法中，確定目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)(1050)。在某些實(shí)施例中，這些參數(shù)可包括最大目標(biāo)面板輸出、目標(biāo)對比率和/或目標(biāo)面板γ值。其他參數(shù)也可用于定義可用于調(diào)節(jié)或補(bǔ)償圖像以產(chǎn)生性能目的的目標(biāo)色調(diào)曲線。
在這些實(shí)施例中，還可計(jì)算面板色調(diào)曲線(1051)。示出了面板色調(diào)曲線，以示出典型的面板輸出與面板色調(diào)曲線之間的差別。面板色調(diào)曲線1051涉及要用于顯示的顯示面板特性且可用于產(chǎn)生基準(zhǔn)圖像，可根據(jù)該基準(zhǔn)圖像進(jìn)行誤差或畸變測量。該曲線1051可基于給定顯示器的最大面板輸出M和面板對比率CR來進(jìn)行計(jì)算。在某些實(shí)施例中，該曲線可基于最大面板輸出M、面板對比率CR、面板γ值γ、以及圖像碼值c。
可計(jì)算一個或多個目標(biāo)色調(diào)曲線(TTC)(1052)。在某些實(shí)施例中，可計(jì)算一系列TTC，其中該系列的各個成員基于不同的背光級。在其他實(shí)施例中，其他參數(shù)可不同。在某些實(shí)施例中，可利用最大目標(biāo)輸出M和目標(biāo)對比率CR來計(jì)算目標(biāo)色調(diào)曲線。在某些實(shí)施例中，該目標(biāo)曲線可基于最大目標(biāo)輸出M、目標(biāo)對比率CR、顯示γ值γ、以及圖像碼值c。在某些實(shí)施例中，目標(biāo)色調(diào)曲線可表示對圖像的期望修改。例如，目標(biāo)色調(diào)曲線可表示更低黑色電平、更亮的圖像區(qū)、經(jīng)補(bǔ)償區(qū)和/或圓整曲線中的一個或多個。目標(biāo)色調(diào)曲線可表示為查找表(LUT)、可經(jīng)由硬件或軟件計(jì)算、或可通過其他手段表示。
可確定背光亮度級(1053)。在某些實(shí)施例中，該背光級選擇可受諸如節(jié)電之類的性能目的、黑色電平標(biāo)準(zhǔn)或其他目的影響。在某些實(shí)施例中，可確定背光級，以使經(jīng)處理或增強(qiáng)的圖像與假想基準(zhǔn)顯示器上顯示的原始圖像之間的畸變或誤差最小化。當(dāng)圖像值主要非常暗時，更低的背光級可能最適合于圖像顯示。當(dāng)圖像值主要為亮?xí)r，較高的背光級可以是圖像顯示的最佳選擇。在某些實(shí)施例中，利用該面板色調(diào)曲線處理的圖像可與利用多個TTC處理的圖像比較，以確定適當(dāng)?shù)腡TC和相應(yīng)的背光級。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在背光選擇和圖像補(bǔ)償選擇方法中，還可考慮特定的性能目的。例如，當(dāng)節(jié)電已被確認(rèn)為性能目的時，較低的背光級可能具有高于圖像特性優(yōu)化的優(yōu)先級。反之，當(dāng)圖像亮度是性能目的時，更低的背光級可能具有更低的優(yōu)先級。
可選擇背光級(1053)以使一圖像相對于目標(biāo)色調(diào)曲線、假想基準(zhǔn)顯示或某些其他標(biāo)準(zhǔn)的誤差或畸變最小化。在某些實(shí)施例中，2006年7月28日提交的題為“用于畸變相關(guān)源光管理的方法和系統(tǒng)(Methods and Systemsfor Distortion-Related Source Light Management)”的美國專利申請11/460,768可用于選擇背光級和補(bǔ)償方法，該專利申請通過引用結(jié)合于此。
在目標(biāo)色調(diào)曲線計(jì)算之后，可利用目標(biāo)色調(diào)曲線調(diào)節(jié)或補(bǔ)償圖像(1054)，以實(shí)現(xiàn)性能目的或補(bǔ)償降低的背光級。該調(diào)節(jié)或補(bǔ)償可參照目標(biāo)色調(diào)曲線來執(zhí)行。
在背光選擇1053和補(bǔ)償或調(diào)節(jié)1054之后，經(jīng)調(diào)節(jié)或補(bǔ)償?shù)膱D像可利用選定的背光級1055進(jìn)行顯示。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖67進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，建立圖像增強(qiáng)或處理目的(1060)。該目的可包括節(jié)電、較低的黑色電平、圖像加亮、色階調(diào)節(jié)或其他處理或增強(qiáng)目的。基于處理或增強(qiáng)目的，可選擇目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)(1061)。在某些實(shí)施例中，參數(shù)選擇可自動化，且基于增強(qiáng)或處理目的。在某些示例性實(shí)施例中，這些參數(shù)可包括最大目標(biāo)輸出M和目標(biāo)對比率CR。在某些示例性實(shí)施例中，這些參數(shù)可包括最大目標(biāo)輸出M、目標(biāo)對比率CR、顯示γ值γ、以及圖像碼值c。
可基于選定的目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)來計(jì)算目標(biāo)色調(diào)曲線(TTC)(1062)。在某些實(shí)施例中，可計(jì)算TTC的集合。在某些實(shí)施例中，該集合可包括對應(yīng)于變化背光級的曲線，但具有共同的TTC參數(shù)。在其他實(shí)施例中，其他參數(shù)可不同。
可選擇背光亮度級(1063)。在某些實(shí)施例中，可參照圖像特性選擇背光級。在某些實(shí)施例中，可基于性能目的選擇該背光級。在某些實(shí)施例中，可基于性能目的和圖像特性選擇該背光級。在某些實(shí)施例中，可通過選擇與性能目的或誤差標(biāo)準(zhǔn)匹配的TTC并利用對應(yīng)于該TTC的背光級來選擇該背光級。
一旦選擇了背光級(1063)，即通過關(guān)聯(lián)來選擇對應(yīng)于該級的目標(biāo)色調(diào)曲線?，F(xiàn)在可利用該目標(biāo)色調(diào)曲線調(diào)節(jié)、增強(qiáng)或補(bǔ)償該圖像(1064)。然后可利用選定的背光級將經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像顯示在顯示器上(1065)。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖68進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，標(biāo)識圖像顯示性能目的(1070)。這可通過用戶直接選擇性能目的的用戶界面來實(shí)現(xiàn)。這還可通過用戶查詢來實(shí)現(xiàn)，藉此用戶標(biāo)識產(chǎn)生性能目的的優(yōu)先級。性能目的還可基于圖像分析、顯示器件特性、器件使用歷史或其他信息來確定。
基于性能目的，可自動選擇或產(chǎn)生目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)(1071)。在某些示例性實(shí)施例中，這些參數(shù)可包括最大目標(biāo)輸出M和目標(biāo)對比率CR。在某些示例性實(shí)施例中，這些參數(shù)可包括最大目標(biāo)輸出M、目標(biāo)對比率CR、顯示γ值γ、以及圖像碼值c。
可根據(jù)目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)產(chǎn)生一個或多個目標(biāo)色調(diào)曲線(1072)。目標(biāo)色調(diào)曲線可表示為方程、一系列方程、表格(例如LUT)或某些其他形式。
在某些實(shí)施例中，各個TTC將對應(yīng)于背光級?？赏ㄟ^尋找滿足標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)TTC來選擇背光級(1073)。在某些實(shí)施例中，可通過其他方法進(jìn)行背光選擇。如果與TTC無關(guān)地選擇了背光，則還可選擇對應(yīng)于該背光級的TTC。
一旦選擇了最終TTC(1073)，就可將它應(yīng)用于圖像以增強(qiáng)、補(bǔ)償或者以其它方式處理該圖像以供顯示(1074)。然后可顯示該經(jīng)過處理的圖像(1075)。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖69進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，標(biāo)識圖像顯示性能目的(1080)。這可通過用戶直接選擇性能目的的用戶界面來實(shí)現(xiàn)。這還可通過用戶查詢來實(shí)現(xiàn)，藉此用戶標(biāo)識產(chǎn)生性能目的的優(yōu)先級。性能目的還可基于圖像分析、顯示器件特性、器件使用歷史或其他信息來標(biāo)識。還可執(zhí)行圖像分析來標(biāo)識圖像特性(1081)。
基于性能目的，可自動選擇或產(chǎn)生目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)(1082)。還可選擇可直接識別或經(jīng)由最大顯示輸出值和對比率暗示的背光級。在某些示例性實(shí)施例中，這些參數(shù)可包括最大目標(biāo)輸出M和目標(biāo)對比率CR。在某些示例性實(shí)施例中，這些參數(shù)可包括最大目標(biāo)輸出M、目標(biāo)對比率CR、顯示γ值γ、以及圖像碼值c。
可根據(jù)該目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)產(chǎn)生目標(biāo)色調(diào)曲線(1083)。目標(biāo)色調(diào)曲線可表示為方程、一系列方程、表格(例如LUT)或某些其他形式。一旦該曲線產(chǎn)生(1083)，就可將它應(yīng)用于圖像以增強(qiáng)、補(bǔ)償或者處理該圖像以供顯示(1084)。然后可顯示該經(jīng)過處理的圖像(1085)。
色彩增強(qiáng)和亮度增強(qiáng) 本發(fā)明的某些實(shí)施例包括色彩增強(qiáng)和亮度增強(qiáng)或保持。在這些實(shí)施例中，可修改特定的色彩值、范圍或區(qū)域以增強(qiáng)色彩方面以及亮度增強(qiáng)或保持。在某些實(shí)施例中，這些修改或增強(qiáng)可在圖像的低通(LP)版本上執(zhí)行。在某些實(shí)施例中，可使用特定的色彩增強(qiáng)過程。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖70進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可利用低通(LP)濾波器對圖像1130濾波(1131)以產(chǎn)生LP圖像1125。該LP圖像1125可從原始圖像減去(1134)或以其它方式與原始圖像1130組合以產(chǎn)生高通(HP)圖像1135。然后可利用諸如亮度保持(BP)過程之類的色階過程1133或用于增強(qiáng)圖像特性的類似過程處理該LP圖像，從而補(bǔ)償降低的背光級或如上關(guān)于其他實(shí)施例所述地以其它方式修改LP圖像1125。然后所得的經(jīng)處理的LP圖像可與HP圖像1135組合以產(chǎn)生色階增強(qiáng)的圖像，然后可利用位深擴(kuò)展(BDE)過程1139處理該圖像。在BDE過程1139中，特別設(shè)計(jì)的噪聲圖案或高頻脈動圖案可應(yīng)用于該圖像，以降低對來自降低圖像位深的后續(xù)處理的輪廓化缺陷的敏感性。某些實(shí)施例可包括如2004年2月9日提交的Scott J.Daly和Xiao-Fan Feng發(fā)明的題為“用于自適應(yīng)高頻脈動結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng)(Methods and Systems for Adaptive DitherStructures)”的美國專利申請No.10/775,012中所述的BDE過程，所述申請通過引用結(jié)合于此。某些實(shí)施例可包括如2003年8月22日提交的Xiao-Fan Feng和Scott J.Daly發(fā)明的題為“用于高頻脈動結(jié)構(gòu)產(chǎn)生和應(yīng)用的方法和系統(tǒng)(Systems and Methods for Dither Structure Creation andApplication)”的美國專利申請No.10/645,952中所述的BDE過程，所述申請通過引用結(jié)合于此。某些實(shí)施例可包括如2003年9月30日提交的Xiao-Fan Feng和Scott J.Daly發(fā)明的題為“用于多維高頻脈動結(jié)構(gòu)產(chǎn)生和應(yīng)用的方法和系統(tǒng)(Systems and Methods for Multi-Dimensional DitherStructure Creation and Application)”的美國專利申請No.10/676,891中所述的BDE過程，所述申請通過引用結(jié)合于此。然后所得的BDE增強(qiáng)的圖像1129可被顯示或進(jìn)一步處理。該BDE增強(qiáng)的圖像1129在其位深降低時將不太可能呈現(xiàn)以上通過引用結(jié)合的那些申請中所說明的輪廓化缺陷。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖71進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可對圖像1130低通(LP)濾波(1131)以產(chǎn)生圖像的LP版本。該LP版本可被發(fā)送至色彩增強(qiáng)模塊1132以供處理。該色彩增強(qiáng)模塊1132可包括色彩檢測函數(shù)、色彩映射細(xì)化函數(shù)、色彩區(qū)處理函數(shù)以及其他函數(shù)。在某些實(shí)施例中，色彩增強(qiáng)模塊1132可包括膚色檢測函數(shù)、膚色映射細(xì)化函數(shù)、膚色區(qū)處理以及非膚色區(qū)處理。色彩增強(qiáng)模塊1132中的函數(shù)可為圖像元素產(chǎn)生經(jīng)修改的色彩值，諸如像素強(qiáng)度值。
在色彩修改之后，色彩經(jīng)修改的LP圖像可被發(fā)送至亮度保持或亮度增強(qiáng)模塊1133。該模塊1133類似于上述的許多實(shí)施例，在上述實(shí)施例中，圖像值利用色階曲線或類似的方法被調(diào)節(jié)或修改以提高亮度特性。在某些實(shí)施例中，該色階曲線可與源光或背光級相關(guān)。在某些實(shí)施例中，該色階曲線可補(bǔ)償降低的背光級。在某些實(shí)施例中，該色階曲線可與任何背光級無關(guān)地加亮該圖像或以其它方式修改該圖像。
然后該色彩增強(qiáng)、亮度增強(qiáng)的圖像可與圖像的高通(HP)版本組合。在某些實(shí)施例中，該圖像的HP版本可通過從原始圖像1130減去LP版本創(chuàng)建(1134)，從而得到圖像的HP版本1135。色彩增強(qiáng)、亮度增強(qiáng)的圖像與圖像的HP版本1135的組合1137產(chǎn)生增強(qiáng)圖像1138。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可包括圖像相關(guān)的背光選擇和/或用于HP圖像的獨(dú)立增益過程。這兩個附加元件是無關(guān)的、可分離的元件，但將關(guān)于包括如圖72所示的兩個元件的實(shí)施例進(jìn)行描述。在該示例性實(shí)施例中，圖像1130可被輸入至濾波器模塊1131，在該模塊處可產(chǎn)生LP圖像1145。。然后可從原始圖像1130中減去LP圖像1145以產(chǎn)生HP圖像1135。該LP圖像1145也可被發(fā)送至色彩增強(qiáng)模塊1132。在某些實(shí)施例中，原始圖像1130還可被發(fā)送至背光選擇模塊1140，以用于確定背光亮度級。
該色彩增強(qiáng)模塊1132可包括色彩檢測函數(shù)、色彩映射細(xì)化函數(shù)、色彩區(qū)處理函數(shù)以及其他函數(shù)。在某些實(shí)施例中，色彩增強(qiáng)模塊1132可包括膚色檢測函數(shù)、膚色映射細(xì)化函數(shù)、膚色區(qū)處理以及非膚色區(qū)處理。色彩增強(qiáng)模塊1132中的函數(shù)可為圖像元素產(chǎn)生經(jīng)修改的色彩值，諸如像素強(qiáng)度值。
亮度保持(BP)或亮度增強(qiáng)色階模塊1141可接收LP圖像1145以利用色階操作進(jìn)行處理。該色階操作可取決于從背光選擇模塊1140接收的背光選擇信息。當(dāng)利用該色階操作實(shí)現(xiàn)亮度保持時，背光選擇信息在確定色階曲線時有用。當(dāng)僅執(zhí)行亮度增強(qiáng)而未進(jìn)行背光補(bǔ)償時，可能不需要背光選擇信息。
HP圖像1135還可利用以上針對類似實(shí)施例所描述的方法在HP增益模塊1136中處理。HP增益模塊中的增益處理將產(chǎn)生經(jīng)修改的HP圖像1147。色階模塊1141中的色階處理所得到的經(jīng)修改的LP圖像1146然后可與經(jīng)修改的HP圖像1147組合(1142)以產(chǎn)生增強(qiáng)的圖像1143。
增強(qiáng)圖像1143可利用背光1144的背光調(diào)制在顯示器上顯示，該背光1144已經(jīng)從背光選擇模塊1140接收背光選擇數(shù)據(jù)。因此，圖像可利用降低或以其它方式調(diào)制的背光設(shè)定、但利用補(bǔ)償背光調(diào)制的修改的圖像值來顯示。同樣，包括LP色階處理和HP增益處理的亮度增強(qiáng)的圖像可利用全背光亮度進(jìn)行顯示。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖73進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，原始圖像1130被輸入濾波器模塊1150，其可產(chǎn)生LP圖像1155。在某些實(shí)施例中，濾波器模塊還可產(chǎn)生直方圖1151。LP圖像1155可被發(fā)送至色彩增強(qiáng)模塊1156以及減法處理1157，其中將從原始圖像1130中減去LP圖像1155以形成HP圖像1158。在某些實(shí)施例中，HP圖像1158還可經(jīng)過取芯(coring)處理1159，其中某些高頻部分從HP圖像1158中去除。該取芯過程將產(chǎn)生帶芯的HP圖像1160，然后可利用增益映射1162處理(1161)該圖像1160，以實(shí)現(xiàn)如上針對其他實(shí)施例所述的亮度保持、增強(qiáng)或其他處理。該增益映射過程1161將導(dǎo)致增益映射的HP圖像1168。
發(fā)送至色彩增強(qiáng)模塊1156的LP圖像1155可利用色彩檢測函數(shù)、色彩映射細(xì)化函數(shù)、色彩區(qū)處理函數(shù)以及其他函數(shù)在該色彩增強(qiáng)模塊中處理。在某些實(shí)施例中，色彩增強(qiáng)模塊1156可包括膚色檢測函數(shù)、膚色映射細(xì)化函數(shù)、膚色區(qū)處理以及非膚色區(qū)處理。色彩增強(qiáng)模塊1156中的函數(shù)可為圖像元素產(chǎn)生諸如像素強(qiáng)度值之類的修改色彩值，這些修改色彩值可被記錄為色彩增強(qiáng)的LP圖像1169。
該色彩增強(qiáng)的LP圖像1169然后可在BP色階或增強(qiáng)色階模塊1163中處理。亮度保持(BP)或亮度增強(qiáng)色階模塊1163可接收彩色增強(qiáng)的LP圖像1169以利用色階操作進(jìn)行處理。該色階操作可取決于從背光選擇模塊1154接收的背光選擇信息。當(dāng)利用該色階操作實(shí)現(xiàn)亮度保持時，背光選擇信息在確定色階曲線時有用。當(dāng)僅執(zhí)行亮度增強(qiáng)而未進(jìn)行背光補(bǔ)償時，可能不需要背光選擇信息。在色階模塊1163中執(zhí)行的色階操作可取決于圖像特性、應(yīng)用的性能目的或與背光信息無關(guān)的其他參數(shù)。
在某些實(shí)施例中，圖像直方圖1151可被延遲(1152)，以允許色彩增強(qiáng)1156和色階1163模塊執(zhí)行它們的功能的時間。在這些實(shí)施例中，經(jīng)延遲的直方圖1153可用于影響背光選擇1154。在某些實(shí)施例中，來自前一幀的直方圖可用于影響背光選擇1154。在某些實(shí)施例中，來自當(dāng)前幀的前兩幀的直方圖可用于影響背光選擇1154。一旦執(zhí)行了背光選擇，背光選擇數(shù)據(jù)就可為色階模塊1163所用。
一旦色彩增強(qiáng)的LP圖像1169通過色階模塊1163處理，所得的色彩增強(qiáng)、亮度增強(qiáng)的LP圖像1176就可與增益映射的HP圖像1168組合(1164)。在某些實(shí)施例中，該過程1164可以是加法過程。在某些實(shí)施例中，源自該組合過程1164的增強(qiáng)圖像1177將是圖像顯示的最終結(jié)果。該組合的增強(qiáng)圖像1177可利用經(jīng)過從背光選擇模塊1154接收的背光設(shè)定調(diào)制的背光1166顯示在顯示器上。
本發(fā)明的某些色彩增強(qiáng)模塊可參照圖74進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，LP圖像1170可被輸入至色彩增強(qiáng)模塊1171。在色彩增強(qiáng)模塊1171中，多個處理可應(yīng)用于LP圖像1170。膚色檢測處理1172可應(yīng)用于LP圖像1170。膚色檢測處理1172可包括基于像素色彩對LP圖像1170中的各個像素的色彩的分析和膚色可能值的分配。該處理可產(chǎn)生膚色可能性映射。在某些實(shí)施例中，查找表(LUT)可用于確定色彩是膚色的可能性。其他方法也可用于確定膚色可能性。某些實(shí)施例可包括以上所述和通過引用結(jié)合于此的其他申請中所述的膚色檢測方法。
所得的膚色可能性映射可通過膚色映射細(xì)化處理1173進(jìn)行處理。該LP圖像1170還可被輸入至該細(xì)化處理1173或由該處理訪問。在某些實(shí)施例中，該細(xì)化處理1173可包括圖像驅(qū)動的非線性低通濾波器。在某些實(shí)施例中，該細(xì)化處理1173可包括平均處理，該平均處理在相應(yīng)的圖像色彩值處于到相鄰像素的色彩值的特定色彩空間距離內(nèi)時且在圖像像素和相鄰的像素在特定的空間距離內(nèi)時應(yīng)用于膚色映射值。通過該處理修改或細(xì)化的膚色映射然后可用于標(biāo)識LP圖像中的膚色區(qū)。膚色區(qū)外部的區(qū)域也可標(biāo)識為非膚色區(qū)。
在色彩增強(qiáng)模塊1171中，通過僅對于膚色區(qū)應(yīng)用色彩修改處理1174，LP圖像1170然后可不同地處理。在某些實(shí)施例中，色彩修改處理1174僅可應(yīng)用于非膚色區(qū)。在某些實(shí)施例中，第一色彩修改處理可應(yīng)用于膚色區(qū)，而第二色彩修改處理可應(yīng)用于非膚色區(qū)。這些色彩修改處理中的每一個將產(chǎn)生色彩經(jīng)修改或增強(qiáng)的LP圖像1175。在某些實(shí)施例中，增強(qiáng)的LP圖像可在例如BP或增強(qiáng)色階模塊1163之類的色階模塊中被進(jìn)一步處理。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖75進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可對圖像1130低通(LP)濾波(1131)以產(chǎn)生圖像的LP版本。該LP版本可被發(fā)送至色彩增強(qiáng)模塊1132以供處理。該色彩增強(qiáng)模塊1132可包括色彩檢測函數(shù)、色彩映射細(xì)化函數(shù)、色彩區(qū)處理函數(shù)以及其他函數(shù)。在某些實(shí)施例中，色彩增強(qiáng)模塊1132可包括皮膚顏色檢測函數(shù)、皮膚顏色映射細(xì)化函數(shù)、皮膚顏色區(qū)處理以及非皮膚顏色區(qū)處理。色彩增強(qiáng)模塊1132中的函數(shù)可為圖像元素產(chǎn)生經(jīng)修改的色彩值，諸如像素強(qiáng)度值。
在色彩修改之后，色彩經(jīng)修改的LP圖像可被發(fā)送至亮度保持或亮度增強(qiáng)模塊1133。該模塊1133類似于上述的許多實(shí)施例，在上述實(shí)施例中，圖像值利用色階曲線或類似的方法調(diào)節(jié)或修改以提高亮度特性。在某些實(shí)施例中，該色階曲線可與源光或背光級相關(guān)。在某些實(shí)施例中，該色階曲線可補(bǔ)償降低的背光級。在某些實(shí)施例中，該色階曲線可與任何背光級無關(guān)地加亮該圖像或以其它方式修改該圖像。
然后該色彩增強(qiáng)、亮度增強(qiáng)的圖像可與圖像的高通(HP)版本組合。在某些實(shí)施例中，該圖像的HP版本可通過從原始圖像1130減去LP版本創(chuàng)建(1134)，從而得到圖像的HP版本1135。色彩增強(qiáng)、亮度增強(qiáng)的圖像與圖像的HP版本1135的組合1137產(chǎn)生增強(qiáng)圖像1138。
在這些實(shí)施例中，可對增強(qiáng)的圖像1138執(zhí)行位深擴(kuò)展(BDE)處理1139。該BDE處理1139可減少位深受限時的可見缺陷。某些實(shí)施例可包括如通過引用結(jié)合于此的上述專利申請中描述的BDE處理。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖76進(jìn)行描述。這些實(shí)施例類似于參照圖73所描述的那些實(shí)施例，但包括附加的位深擴(kuò)展處理。
在這些實(shí)施例中，原始圖像1130被輸入濾波器模塊1150，其可產(chǎn)生LP圖像1155。在某些實(shí)施例中，濾波器模塊還可產(chǎn)生直方圖1151。LP圖像1155可被發(fā)送至色彩增強(qiáng)模塊1156以及減法處理1157，其中從原始圖像1130中減去LP圖像1155以形成HP圖像1158。在某些實(shí)施例中，HP圖像1158還可進(jìn)行取芯處理1159，其中某些高頻部分從HP圖像1158中去除。該取芯處理將產(chǎn)生帶芯的HP圖像1160，然后可利用增益映射1162處理(1161)該圖像，以實(shí)現(xiàn)如上針對其他實(shí)施例所述的亮度保持、增強(qiáng)或其他處理。該增益映射處理1161將導(dǎo)致經(jīng)增益映射的HP圖像1168。
發(fā)送至色彩增強(qiáng)模塊1156的LP圖像1155可利用色彩檢測函數(shù)、色彩映射細(xì)化函數(shù)、色彩區(qū)處理函數(shù)以及其他函數(shù)在該色彩增強(qiáng)模塊中處理。在某些實(shí)施例中，色彩增強(qiáng)模塊1156可包括皮膚顏色檢測函數(shù)、皮膚顏色映射細(xì)化函數(shù)、皮膚顏色區(qū)處理以及非皮膚顏色區(qū)處理。色彩增強(qiáng)模塊1156中的函數(shù)可為圖像元素產(chǎn)生諸如像素強(qiáng)度值之類的修改色彩值，這些修改色彩值可記錄為色彩增強(qiáng)的LP圖像1169。
該色彩增強(qiáng)的LP圖像1169然后可在BP色階或增強(qiáng)色階模塊1163中處理。亮度保持(BP)或亮度增強(qiáng)色階模塊1163可接收彩色增強(qiáng)的LP圖像1169以利用色階操作進(jìn)行處理。該色階操作可取決于從背光選擇模塊1154接收的背光選擇信息。當(dāng)利用該色階操作實(shí)現(xiàn)亮度保持時，背光選擇信息在確定色階曲線時有用。當(dāng)僅執(zhí)行亮度增強(qiáng)而未進(jìn)行背光補(bǔ)償時，可能不需要背光選擇信息。在色階模塊1163中執(zhí)行的色階操作可取決于圖像特性、應(yīng)用的性能目的或與背光信息無關(guān)的其他參數(shù)。
在某些實(shí)施例中，圖像直方圖1151可被延遲(1152)，以允許色彩增強(qiáng)1156和色階1163模塊執(zhí)行它們的功能的時間。在這些實(shí)施例中，經(jīng)延遲的直方圖1153可用于影響背光選擇1154。在某些實(shí)施例中，來自前一幀的直方圖可用于影響背光選擇1154。在某些實(shí)施例中，來自當(dāng)前幀的前兩幀的直方圖可用于影響背光選擇1154。一旦執(zhí)行了背光選擇，背光選擇數(shù)據(jù)就可為色階模塊1163所用。
一旦色彩增強(qiáng)的LP圖像1169通過色階模塊1163處理，所得的色彩增強(qiáng)、亮度增強(qiáng)的LP圖像1176就可與經(jīng)增益映射的HP圖像1168組合(1164)。在某些實(shí)施例中，該過程1164可以是加法過程。在某些實(shí)施例中，源自該組合過程1164的組合的增強(qiáng)圖像1177可利用位深擴(kuò)展(BDE)處理1165進(jìn)行處理。該BDE處理1165可減少位深受限時的可見缺陷。某些實(shí)施例可包括如通過引用結(jié)合于此的上述專利申請中描述的BDE處理。
在BDE處理1165之后，增強(qiáng)的圖像1169可利用經(jīng)過從背光選擇模塊1154接收的背光設(shè)定調(diào)制的背光1166顯示在顯示器上。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖77進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可利用低通(LP)濾波器對圖像1180濾波(1181)以產(chǎn)生LP圖像1183。該LP圖像1183可從原始圖像減去(1182)或與原始圖像1180組合以產(chǎn)生高通(HP)圖像1189。該LP圖像然后可利用色彩增強(qiáng)模塊1184進(jìn)行處理。在色彩增強(qiáng)模塊1184中，多種處理可應(yīng)用于該LP圖像。膚色檢測處理1185可應(yīng)用于LP圖像1183。膚色檢測處理1185可包括基于像素色彩對LP圖像1183中的各個像素的色彩的分析和膚色可能值的分配。該過程可產(chǎn)生膚色可能性映射。在某些實(shí)施例中，查找表(LUT)可用于確定色彩是膚色的可能性。其他方法也可用于確定膚色可能性。某些實(shí)施例可包括以上所述和通過引用結(jié)合于此的其他申請中所述的膚色檢測方法。
所得的膚色可能性映射可通過膚色映射細(xì)化處理1186進(jìn)行處理。該LP圖像1183還可被輸入至該細(xì)化處理1186或由該處理訪問。在某些實(shí)施例中，該細(xì)化處理1186可包括圖像驅(qū)動的非線性低通濾波器。在某些實(shí)施例中，該細(xì)化處理1186可包括平均處理，該平均處理在相應(yīng)的圖像色彩值處于到相鄰像素的色彩值的特定色彩空間距離內(nèi)時且在圖像像素和相鄰的像素在特定的空間距離內(nèi)時應(yīng)用于膚色映射中的值。通過該處理修改或細(xì)化的膚色映射然后可用于標(biāo)識LP圖像中的膚色區(qū)。膚色區(qū)外部的區(qū)域也可標(biāo)識為非膚色區(qū)。
在色彩增強(qiáng)模塊1184中，通過僅對膚色區(qū)應(yīng)用色彩修改處理1187，LP圖像1183然后可不同地處理。在某些實(shí)施例中，色彩修改處理1187可僅應(yīng)用于非膚色區(qū)。在某些實(shí)施例中，第一色彩修改處理可應(yīng)用于膚色區(qū)，而第二色彩修改處理可應(yīng)用于非膚色區(qū)。這些色彩修改處理中的每一個將產(chǎn)生色彩經(jīng)修改或增強(qiáng)的LP圖像1188。
然后該增強(qiáng)的LP圖像118可與HP圖像1189相加或組合以產(chǎn)生增強(qiáng)圖像1192。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可參照圖78進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可利用低通(LP)濾波器對圖像1180濾波(1181)以產(chǎn)生LP圖像1183。該LP圖像1183可從原始圖像減去(1182)或與原始圖像1180組合以產(chǎn)生高通(HP)圖像1189。該LP圖像然后可利用色彩增強(qiáng)模塊1184進(jìn)行處理。在色彩增強(qiáng)模塊1184中，多種處理可應(yīng)用于該LP圖像。膚色檢測處理1185可應(yīng)用于LP圖像1183。膚色檢測處理1185可包括基于像素色彩對LP圖像1183中的各個像素的色彩的分析和膚色可能值的分配。該處理可產(chǎn)生膚色可能性映射。在某些實(shí)施例中，查找表(LUT)可用于確定色彩是膚色的可能性。其他方法也可用于確定膚色可能性。某些實(shí)施例可包括以上所述和通過引用結(jié)合于此的其他申請中所述的膚色檢測方法。
所得的膚色可能性映射可通過膚色映射細(xì)化處理1186進(jìn)行處理。該LP圖像1183還可被輸入至該細(xì)化處理1186或由該處理訪問。在某些實(shí)施例中，該細(xì)化處理1186可包括圖像驅(qū)動的非線性低通濾波器。在某些實(shí)施例中，該細(xì)化處理1186可包括平均處理，該平均處理在相應(yīng)的圖像色彩值處于到相鄰像素的色彩值的特定色彩空間距離內(nèi)時且在圖像像素和相鄰的像素在特定的空間距離內(nèi)時應(yīng)用于膚色映射中的值。通過該處理修改或細(xì)化的膚色映射然后可用于標(biāo)識LP圖像中的膚色區(qū)。膚色區(qū)外部的區(qū)域也可標(biāo)識為非膚色區(qū)。
在色彩增強(qiáng)模塊1184中，通過僅對膚色區(qū)應(yīng)用色彩修改處理1187，LP圖像1183然后可不同地處理。在某些實(shí)施例中，色彩修改處理1187可僅應(yīng)用于非膚色區(qū)。在某些實(shí)施例中，第一色彩修改處理可應(yīng)用于膚色區(qū)，而第二色彩修改處理可應(yīng)用于非膚色區(qū)。這些色彩修改處理中的每一個將產(chǎn)生色彩經(jīng)修改或增強(qiáng)的LP圖像1188。
該增強(qiáng)的LP圖像1188可與HP圖像1189相加或以其它方式組合以產(chǎn)生增強(qiáng)的圖像，然后可利用位深擴(kuò)展(BDE)處理1191處理該圖像。在BDE處理1191中，特別設(shè)計(jì)的噪聲圖案或高頻脈動圖案可應(yīng)用于該圖像，以降低對來自降低圖像位深的后續(xù)處理的輪廓化缺陷的敏感性。某些實(shí)施例可包括如通過引用結(jié)合于此的上述專利申請中描述的BDE處理。然后所得的BDE增強(qiáng)的圖像1193可被顯示或進(jìn)一步處理。該BDE增強(qiáng)的圖像1193在其位深降低時將不太可能呈現(xiàn)以上通過引用結(jié)合的那些申請中所說明的輪廓化缺陷。
本發(fā)明的某些實(shí)施例包括在硬件實(shí)現(xiàn)的限制下實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量背光調(diào)制和亮度保持的細(xì)節(jié)。這些實(shí)施例可參照圖73和76中所示的實(shí)施例進(jìn)行描述。
某些實(shí)施例包括駐留在圖73和76中的背光選擇1154和BP色階1163框中的元件。這些實(shí)施例中的某些可降低存儲器功耗和實(shí)時計(jì)算需求。
直方圖計(jì)算 在這些實(shí)施例中，直方圖基于圖像碼值而不是照度值來計(jì)算。因此不需要色彩轉(zhuǎn)換。在某些實(shí)施例中，初始算法可基于圖像的所有樣本計(jì)算直方圖。在這些實(shí)施例中，直方圖計(jì)算直到接收到圖像的最后一個樣本后才能完成。必須獲得所有樣本，并且在背光選擇和補(bǔ)償色調(diào)曲線設(shè)計(jì)完成之前必須完成該直方圖。
這些實(shí)施例具有若干復(fù)雜性問題 ●需要幀緩沖器，因?yàn)榈谝幌袼刂钡街狈綀D完成時才能被補(bǔ)償-RAM ●因?yàn)槠渌δ茉栽诘却Y(jié)果，所以直方圖和背光選擇計(jì)算可用的時間很少——計(jì)算 ●必須被處理以對所有圖像樣本計(jì)算直方圖的圖像樣本數(shù)量很大——計(jì)算 ●對于10位圖像數(shù)據(jù)，10位直方圖需要相對大的存儲器用于保存數(shù)據(jù)，而且在畸變優(yōu)化中需要檢查大量點(diǎn)——RAM和計(jì)算 本發(fā)明的某些實(shí)施例包括用于克服這些問題的技術(shù)。為消除對幀緩沖器的需要，先前幀的直方圖可用作背光選擇算法的輸入。來自幀n的直方圖用作幀n+1、n+2或另一后續(xù)幀的輸入，從而消除對幀緩沖器的需要。
為允許計(jì)算時間，該直方圖可被延遲一幀或多幀，因此來自幀n的直方圖被用作幀n+2、n+3等等的背光選擇的輸入。這允許背光選擇算法計(jì)算從幀n的末端到后續(xù)幀例如n+2的開始的時間。
在某些實(shí)施例中，背光選擇算法輸出端上的時間濾波器可用于降低對背光選擇中相對于輸入幀的幀延遲的敏感度。
為減少在計(jì)算各個直方圖時必須處理的樣本數(shù)量，某些實(shí)施例可使用區(qū)塊而不是單個像素。對于各個色彩面和各個區(qū)塊，計(jì)算最大樣本。該直方圖可根據(jù)這些區(qū)塊最大值來計(jì)算。在某些實(shí)施例中，該最大值仍根據(jù)各個色彩面來計(jì)算。因此，具有M個區(qū)塊的圖像將具有對直方圖的3-M個輸入。
在某些實(shí)施例中，該直方圖可根據(jù)量化成小位范圍(即6位)的輸入數(shù)據(jù)來計(jì)算。在這些實(shí)施例中，保存該直方圖所需的RAM被減少。而且，在畸變相關(guān)的實(shí)施例中，畸變搜索所需的操作也減少。
以下以作為函數(shù)1的代碼的形式描述了示例性的直方圖計(jì)算實(shí)施例。
函數(shù)1 /***************************************************************************************/ // 計(jì)算直方圖 基于區(qū)塊上的最大值計(jì)算直方圖 //定義中設(shè)定的區(qū)塊大小和直方圖位深 //相關(guān)全局變量 //gHistogramBlockSize //gN_HistogramBins //N_PIPELINE_CODEVALUES /***************************************************************************************/ void ComputeHistogram(SHORT *pSource[NCOLORS]，IMAGE_SIZEsize，UINT32 *pHistogram) { SHORT cv； SHORT bin； SHORT r，c，k； SHORT block； SHORT cvMax； SHORT BlockRowCount； SHORT nHistogramBlocksWide； nHistogramBlocksWide＝size.width/gHistogramBlockSize； /*清除直方圖*/ for(bin＝0；bin＜gN_HistogramBins；bin++) pHistogram[bin]＝0； //對于不混色的直方圖，使用區(qū)塊上的最大值 //記錄區(qū)塊的各個掃描行中的最大值，并在掃描行上取最大值 //初始化 BlockRowCount＝0； for(k＝0；k＜NCOLORS；k++)for(block＝0；block＜nHistogramBlocksWide；block++) MaxBlockCodeValue[k][block]＝0；for(r＝0；r＜size.height；r++){ //單個掃描行 for(c＝0；c＜size.width；c++) { block＝c/gHistogramBlockSize； for(k＝0；k＜NCOLORS；k++) { cv＝pSource[k][r*size.width+c]； if(cv＞MaxBlockCodeValue[k][block]) MaxBlockCodeValue[k][block]＝cv； } } //區(qū)塊的行完成？ if(r＝＝(gHistogramBlockSize*(BlockRowCount+1)-1)) { //更新直方圖并增大BlockRowCount for(k＝0；k＜NCOLORS；k++) for(block＝0；block＜nHistogramBlocksWide；block++) {cvMax＝MaxBlockCodeValue[k][block]； bin＝(SHORT)((cvMax*(int)gN_HistogramBins+(N_PIPELINE_CODEVALUES/2))/((SHORT)N_PIPELINE_CODEVALUES))；pHistogram[bin]++； } BlockRowCount＝BlockRowCount+1； //重置最大值for(k＝0；k＜NCOLORS；k++) for(block＝0；block＜nHistogramBlocksWide；block++) MaxBlockCodeValue[k][block]＝0； } } return； } 目標(biāo)和實(shí)際顯示模型 在某些實(shí)施例中，畸變和補(bǔ)償算法取決于用于描述目標(biāo)和基準(zhǔn)顯示器的冪函數(shù)。該冪函數(shù)或“γ”可按照整數(shù)表示在線下計(jì)算。在某些實(shí)施例中，該實(shí)時計(jì)算可利用預(yù)先計(jì)算的γ冪函數(shù)的整數(shù)值。以下作為函數(shù)2列舉的樣本代碼描述了示例性實(shí)施例。
函數(shù)2 void InitPowerOfGamma(void) { int i； //此處初始化ROM表 for(i＝0；i＜N_PIPELINE_CODEVALUES；i++) { PowerOfGamma[i]＝pow(i/((double)N_PIPELINE_CODEVALUES-1)，GAMMA)； IntPowerOfGamma[i]＝(UINT32)((1＜＜N_BITS_INT_GAMMA)*PowerOfGamma[i]+0.5)； } return； } 在某些實(shí)施例中，目標(biāo)和實(shí)際顯示二者均可利用雙參數(shù)GOG-F模型來建模，該模型實(shí)時使用以控制基于畸變的背光選擇過程和背光補(bǔ)償算法。在某些實(shí)施例中，目標(biāo)(基準(zhǔn))顯示器和實(shí)際面板可建模為具有2.2的γ冪規(guī)律以及附加偏移。該附加偏移可確定顯示器的對比率。
畸變權(quán)重的計(jì)算 在某些實(shí)施例中，對于各個背光級和輸入圖像，可計(jì)算給定背光級下的期望輸出圖像與輸出之間的畸變。該結(jié)果是各個直方圖微元和各個背光級的權(quán)重。通過僅對所需背光級計(jì)算畸變權(quán)重，所使用的RAM的大小被保持為最小或降低級。在這些實(shí)施例中，線上計(jì)算允許該算法適應(yīng)于基準(zhǔn)或目標(biāo)顯示器的不同選擇。該計(jì)算涉及兩個元素——圖像直方圖和畸變權(quán)重的集合。在其他實(shí)施例中，在線下計(jì)算所有可能背光值的畸變權(quán)重并將它們存儲在ROM中。為降低ROM需求，可為感興趣的各幀的各個背光級計(jì)算畸變權(quán)重。給定期望和面板顯示模型以及背光級的清單，可為各幀計(jì)算用于這些背光級的畸變權(quán)重。示例性實(shí)施例的樣本代碼在以下示為函數(shù)3。
函數(shù)3 /**************************************************************************************** //void ComputeBackLightDistortionWeight //計(jì)算畸變需要大的位深 //為選定背光級和面板參數(shù)的清單計(jì)算畸變權(quán)重 //相關(guān)全局變量 //MAX_BACKLIGHT_SEARCH //N_BITS_INT_GAMMA //N_PIPELINE_CODEVALUES //IntPowerOfGamma //gN_HistogramBins ***************************************************************************************/ void ComputeBackLightDistortionWeight(SHORT nBackLightsSearched， SHORT BlackWeight， SHORT WhiteWeight， SHORT PanelCR， SHORT TargetCR， SHORT BackLightLevelReference， SHORT BackLightLevelsSearched[MAX_BACKLIGHT_SEARCH]) { SHORT b； SHORT bin； SHORT cvL，cvH； __int64X，Y，D，Dmax； Dmax＝(1＜＜30)； Dmax＝Dmax*Dmax； for(b＝0；b＜nBackLightsSearched；b++) { SHORT r，q； r＝N_PIPELINE_CODEVALUES/gN_HistogramBins； //找出用于所搜索的各個背光的低碼值和高碼值 // PanelOutput＝BackLightSearched*((1-PanelFlare)*y^Gamma+PanelFlare) // TargetOutput＝BackLightLevelReference*((1-TargetFlare)*x^Gamma+TargetFlare) 對于cvL，找出使最小面板輸出在目標(biāo)輸出上實(shí)現(xiàn)的x // TargetOutput(cvL)＝min(PanelOutput)＝BackLightSearched*PanelFlare // BackLightLevelReference*((1-TargetFlare)*cvL^Gamma+TargetFlare)＝BackLightSearched/PanelCR // BackLightLevelReference/TargetCR*((TargetCR-1)*cvL^Gamma+1)＝BackLightSearched/PanelCR // PanelCR*BackLightLevelReference*((TargetCR-1)*cvL^Gamma+1)＝TargetCR*BackLightSearched // PanelCR*BackLightLevelReference*((TargetCR-1)*IntPowerOfGamma[cvL]+(1＜＜N_BITS_INT_GAMMA))＝TargetCR*BackLightSearched*(1＜＜N_BITS_INT_GAMMA)) X＝TargetCR； X＝X*BackLightLevelsSearched[b]； X＝X*(1＜＜N_BITS_INT_GAMMA)； for(cvL＝0；cvL＜N_PIPELINE_CODEVALUES；cvL++) { Y＝IntPowerOfGamma[cvL]； Y＝Y(jié)*(TargetCR-1)； Y＝Y(jié)+(1＜＜N_BITS_INT_GAMMA)； Y＝Y(jié)*BackLightLevelReference； Y＝Y(jié)*PanelCR； if(X＜＝Y(jié)) break； } //對于cvH，找出使最大面板輸出在目標(biāo)輸出上實(shí)現(xiàn)的x //TargetOutput(cvH)＝max(PanelOutput)＝BackLightSearched*1 // BackLightLevelReference*((1-TargetFlare)*cvH^Gamma+TargetFlare)＝BackLightSearched // BackLightLevelReference/TargetCR*((TargetCR-1)*cvH^Gamma+1)＝BackLightSearched // BackLightLevelReference((TargetCR-1)*cvH^Gamma+1)＝TargetCR*BackLightSearched // BackLightLevelReference((TargetCR-1)*IntPowerOfGamma[cvH]+(1＜＜N_BITS_INT_GAMMA))＝TargetCR*BackLightSearched*(1＜＜N_BITS_INT_GAMMA) X＝TargetCR； X＝X*BackLightLevelsSearched[b]； X＝X*(1＜＜N_BITS_INT_GAMMA)； for(cvH＝(N_PIPELINE_CODEVALUES-1)；cvH＞＝0；cvH--) { Y＝IntPowerOfGamma[cvH]； Y＝Y(jié)*(TargetCR-1)； Y＝Y(jié)+(1＜＜N_BITS_INT_GAMMA)； Y＝Y(jié)*BackLightLevelReference； if(X＞＝Y(jié))break； } //建立畸變權(quán)重 for(bin＝0；bin＜gN_HistogramBins；bin++) { SHORT k； D＝0； for(q＝0；q＜r；q++) { k＝r*bin+q； if(k＜＝cvL) D+＝BlackWeight*(cvL-k)*(cvL-k)； else if(k＞＝cvH) D+＝WhiteWeight*(k-cvH)*(k-cvH)； } if(D＞Dmax)D＝Dmax； gBackLightDistortionWeights[b][bin]＝(UINT32)D； } } return； } 對背光的二次采樣搜索 在某些實(shí)施例中，背光選擇算法可包括使目標(biāo)顯示器輸出與面板輸出之間的畸變在各個背光級下最小化的處理。為減少必須被模擬的背光級的數(shù)量，且減少必須計(jì)算和存儲的畸變權(quán)重的數(shù)量，必須在該搜索中使用背光級的子集。
在某些實(shí)施例中，可使用對搜索二次采樣的兩種示例性方法。在第一方法中，背光級的可能范圍被粗糙量化例如至4位。搜索量化級的該子集以尋找最小畸變。在某些實(shí)施例中，為完備起見，還可使用絕對最小和最大值。在第二方法中，使用所發(fā)現(xiàn)的最后一幀的背光級附近的值范圍。例如，來自最后一幀的背光級+-4，+-2，+-1和+0連同絕對最小和最大級一起搜索。在后一種方法中，搜索范圍中的限制對選定背光級中的變化施加了某些限制。在某些實(shí)施例中，場景切換檢測用于控制二次采樣。在一場景內(nèi)，BL搜索以最后一幀的背光附近的小搜索窗口為中心。在場景切換邊界處，該搜索分配通過可能的BL值范圍之外的少量點(diǎn)。同一場景中的后續(xù)幀使用將搜索以前一幀的BL附近為中心的先前方法，除非檢測到另一場景切換。
單個BP補(bǔ)償曲線的計(jì)算 在某些實(shí)施例中，在操作期間可使用若干不同的背光級。在其他實(shí)施例中，在線下計(jì)算用于背光級的窮舉集合的補(bǔ)償曲線，然后將其存儲在ROM中以便進(jìn)行實(shí)時圖像補(bǔ)償。通過注意到僅需要各幀中的單個補(bǔ)償曲線，可降低該存儲器要求。因此，各幀的補(bǔ)償色調(diào)曲線被計(jì)算并保存在RAM中。在某些實(shí)施例中，補(bǔ)償曲線的設(shè)計(jì)與用于線下設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)一樣。某些實(shí)施例可包括如上所述的具有線性提高至最大保真點(diǎn)(MFP)隨后是平滑滾降的曲線。
時間濾波器 具有背光調(diào)制的系統(tǒng)中的一個考慮因素是閃爍。通過使用圖像處理補(bǔ)償技術(shù)可將閃爍減少。然而，如果背光變化迅速，則存在可能導(dǎo)致缺陷的幾種補(bǔ)償限制。在某些情況下，黑點(diǎn)和白點(diǎn)跟蹤背光，而且在任何情況下都無法被補(bǔ)償。而且，在某些實(shí)施例中，背光選擇可能基于來自延遲幀的數(shù)據(jù)，從而會與實(shí)際幀數(shù)據(jù)不同。為調(diào)節(jié)黑/白級閃爍并允許直方圖在背光計(jì)算中延遲，時間濾波器可用于使發(fā)送至背光控制單元的實(shí)際背光值以及相應(yīng)的補(bǔ)償平滑。
納入亮度變化 出于多種原因，用戶可能希望改變顯示器的亮度。問題在于如何在背光調(diào)制環(huán)境內(nèi)實(shí)現(xiàn)這一目的。因此，某些實(shí)施例可提供對基準(zhǔn)顯示器的亮度的操縱，從而保持背光調(diào)制和亮度補(bǔ)償分量不變。如以下方程4所述的代碼示出了一示例性實(shí)施例，其中基準(zhǔn)背光系數(shù)被設(shè)定為最大，或如果平均圖像級(APL)用于改變最大顯示器亮度則設(shè)定為取決于APL的值。
函數(shù)4 /**************************************************************************************** if(gStoredMode) { BackLightIndexReference＝N_BACKLIGHT_VALUES-1； } else { APL＝ComputeAPL(pHistogram)； //時間濾波器APL if(firstFrame) { for(i＝(APL_FILTER_LENGTH-1)；i＞＝0；i--) { APL_History[i]＝APL； } } for(i＝(APL_FILTER_LENGTH-1)；i＞＝1；i--) { APL_History[i]＝APL_History[i-1]； } APL_History
＝APL； APL＝0； for(i＝0；i＜APL_FILTER_LENGTH；i++) APL＝APL+APL_History[i]*IntAplFilterTaps[i]； APL＝(APL+(1＜＜(APL_FILTER_SHIFT-1)))＞＞APL_FILTER_SHIFT； BackLightIndexReference＝APL2BackLightIndex[APL]； } 上述說明書中采用的術(shù)語和表達(dá)在本文中用作描述的術(shù)語而非起限制作用，而且使用此類術(shù)語和表達(dá)不旨在排除所示和所描述的特征的等價物或其部分，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求限定和限制。
權(quán)利要求
1.一種用于選擇顯示源光照度級的方法，所述方法包括
a)為圖像的第一色彩通道中的多個塊中的每個塊確定特性碼值；
b)為圖像的第二色彩通道中的多個塊中的每個塊確定特性碼值；
c)產(chǎn)生來自所述第一色彩通道和所述第二色彩通道的所述特性碼值的直方圖；以及
d)基于來自所述直方圖的數(shù)據(jù)選擇背光照度級。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述特性碼值是其相應(yīng)塊的最大圖像碼值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在確定所述特性碼值之前將圖像碼值量化為較低位深。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括基于所述背光照度級產(chǎn)生色階修正曲線。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生色階修正曲線包括使用利用預(yù)先計(jì)算的γ冪函數(shù)的整數(shù)值的顯示模型。
6.一種用于調(diào)節(jié)圖像特性的方法，所述方法包括
a)為圖像產(chǎn)生圖像直方圖，所述直方圖包括多個微元；
b)從可能的背光照度級的集合中選擇選定背光照度級的子集，所述確定與所述圖像的特性無關(guān)；
c)利用γ冪函數(shù)的第一預(yù)先計(jì)算的整數(shù)表示來計(jì)算顯示基準(zhǔn)模型；
d)利用γ冪函數(shù)的第二預(yù)先計(jì)算的整數(shù)表示來計(jì)算顯示目標(biāo)模型；
e)利用所述顯示基準(zhǔn)模型和所述顯示目標(biāo)模型確定所述子集中的各個選定背光照度級下的各個直方圖微元的畸變權(quán)重；
f)通過針對所述選定背光照度級中的每一個將所述畸變權(quán)重與其相應(yīng)的直方圖微元計(jì)數(shù)值相乘來確定因背光而異的幀畸變值；以及
g)基于所述因背光而異的幀畸變值來選擇背光照度級。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述圖像被分成多個塊，而且所述圖像直方圖僅記錄各個塊的最大圖像碼值。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述圖像被分成多個色彩通道圖像，各個色彩通道圖像被分成多個塊，而且所述圖像直方圖僅記錄各個塊在各個色彩通道中的最大圖像碼值。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述選定背光照度級的所述子集通過量化可能的背光照度級的所述集合來確定。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述選定背光照度級的所述子集通過選擇與為之前處理的幀所選擇的背光照度級相關(guān)的背光照度級范圍來確定。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述選擇背光照度級包括選擇具有顯示出最少畸變的因背光而異的幀畸變值的背光照度級。
12.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述畸變權(quán)重與利用所述顯示器基準(zhǔn)模型處理的圖像碼值與利用所述顯示器目標(biāo)模型處理的所述碼值之間的差成比例。
13.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括對通過所述選擇背光照度級確定的選擇進(jìn)行時間濾波，以避免極端的背光照度級變化。
14.一種用于調(diào)節(jié)圖像特性的方法，所述方法包括
a)為圖像的第一色彩通道中的多個塊中的每個塊確定最大碼值；
b)為圖像的第二色彩通道中的多個塊中的每個塊確定最大碼值；
c)產(chǎn)生來自所述第一色彩通道和所述第二色彩通道的所述最大碼值的直方d)從可能的背光照度級的集合中選擇選定背光照度級的子集，所述確定取決于所述圖像的特性；
e)利用γ冪函數(shù)的第一預(yù)先計(jì)算的整數(shù)表示來計(jì)算顯示基準(zhǔn)模型；
f)利用γ冪函數(shù)的第二預(yù)先計(jì)算的整數(shù)表示來計(jì)算顯示目標(biāo)模型；
g)利用所述顯示基準(zhǔn)模型和所述顯示目標(biāo)模型確定所述子集中的各個選定背光照度級下的各個直方圖微元的畸變權(quán)重；
h)通過針對所述選定背光照度級中的每一個將所述畸變權(quán)重與其相應(yīng)的直方圖微元計(jì)數(shù)值相乘來確定因背光而異的幀畸變值；以及
i)基于所述因背光而異的幀畸變值來選擇背光照度級。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述選定背光照度級的所述子集通過量化可能的背光照度級的所述集合來確定。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述選定背光照度級的所述子集通過選擇與為之前處理的幀選擇的背光照度級相關(guān)的背光照度級范圍來確定。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述選擇背光照度級包括選擇具有顯示出最少畸變的因背光而異的幀畸變值的背光照度級。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述畸變權(quán)重與利用所述顯示器基準(zhǔn)模型處理的圖像碼值與利用所述顯示器目標(biāo)模型處理的所述碼值之間的差相關(guān)。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括對通過所述選擇背光照度級確定的選擇進(jìn)行時間濾波，以避免極端的背光照度級變化。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括基于所述選定的背光照度級為所述圖像計(jì)算色階修正曲線。
21.一種用于調(diào)節(jié)圖像特性的方法，所述方法包括
a)為圖像的第一色彩通道中的多個塊中的每個塊確定最大碼值；
b)為圖像的第二色彩通道中的多個塊中的每個塊確定最大碼值；
c)產(chǎn)生來自所述第一色彩通道和所述第二色彩通道的所述最大碼值的直方d)從可能的背光照度級的集合中選擇選定背光照度級的子集，所述選擇取決于所述圖像的特性，其中當(dāng)在前一幀與所述圖像之間未檢測到場景切換時，利用所述前一幀背光照度級附近的有限搜索來確定所述選定背光照度級的所述子集，而當(dāng)在所述前一幀與所述圖像之間檢測到場景切換時，參照背光照度級的整個范圍來確定所述選定背光照度級的所述子集；
e)利用γ冪函數(shù)的第一預(yù)先計(jì)算的整數(shù)表示來計(jì)算顯示基準(zhǔn)模型；
f)利用γ冪函數(shù)的第二預(yù)先計(jì)算的整數(shù)表示來計(jì)算顯示目標(biāo)模型；以及
g)基于所述因背光而異的幀畸變值來選擇背光照度級。
全文摘要
本發(fā)明包括用于選擇背光照度級和調(diào)節(jié)圖像特性的方法。圖像(170)被發(fā)送至圖像分析器(172)以確定與色階映射和源光計(jì)算有關(guān)的圖像特性。所述圖像特性包括該圖像(170)的各個色彩面和各塊的最大圖像碼值的直方圖。來自所述直方圖的數(shù)據(jù)被發(fā)送至源光計(jì)算器(177)以確定適當(dāng)?shù)脑垂庹斩燃墶?br> 文檔編號G09G3/34GK101809647SQ20088011049
公開日2010年8月18日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者L·J·科洛夫斯基 申請人:夏普株式會社