CN103680371A

CN103680371A - 一种显示器的显示特性调整装置及其调整方法

Info

Publication number: CN103680371A
Application number: CN201310724346.1A
Authority: CN
Inventors: 诸葛慧; 郑胜文
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明提供了一种显示器的显示特性调整装置及其调整方法，包括：计算单元，用以接收一显示图像数据，并根据预设规则计算显示图像的亮度直方图；判断单元，用以接收该亮度直方图，并根据该亮度直方图的峰值位置来判断显示图像的类型；以及对比度调整单元，用以根据所判断的显示图像类型，选择相应的色阶图像对照表来调整图像的动态对比度。相比于现有技术，本发明可改善图像的动态对比度调整过头和噪声产生的问题，利用图像原本的阶调分布判断该图像适合哪一类型的对比度调整，进而利用相应的对比度调整阶调曲线予以调整，从而可强化图像细节的分辨效果，提升图像的动态对比度。

Description

一种显示器的显示特性调整装置及其调整方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器，尤其涉及该液晶显示器的显示特性调整装置及其调整方法。

背景技术

图像增强（image enhancement）是数字图像处理的重要技术之一，其主要目的是藉由增强技术来改善图像品质，使其内容适合人眼来进行观察与理解。对于目前显示器所显示画面而言，受限于场地、光线或人为操作不当等因素，往往使所呈现的画面无法顺利地直接观察与理解图像资讯，诸如图像偏亮或偏暗。

对于显示画面中有偏亮或偏暗情形时，传统的显示器会进行对比度伸张处理。若想要得到较好的效果，必须要有额外的人为调整参数才能做到，否则容易导致图像的过度强化或不足。然而经人为调整后的参数为固定值，无法随着不同图像进行动态对比度的伸张。例如，针对不同亮度分布的画面需要进行不同的灰阶转换，但一般的对比度调整功能只能透过手动方式调整为固定对比度，并不能够自动判读动态图像最佳的对比度伸张。

另一方面，随着智能行动装置被广泛地使用，图像调整及色彩调整已不局限于大尺寸显示器，中小尺寸的显示器在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。例如，使用者透过手机或平板可轻松观看大量的图片及影片，相应地，图像品质的重要性已日益受到关注和重视。如此一来，所有尺寸的显示器都需要图像调整功能进行图像品质提升，通常被作为图像品质提升的方法就是调整图像的对比度，期望藉由调整对比度使图像细节更清晰地被呈现。传统图像的动态对比度调整方式之一是在于，将该图像直方图范围扩张，借此达到阶调分布变广且色阶层次更丰富的效果，但是该方式仅适用于原图像阶调分布较窄的情形。实际情形是，多数图像的阶调分布并不会出现高色阶或低色阶完全没有值的情况，通过上述扩展图像直方图范围的方法调整图像时，并不能实现动态对比度的提升功效。

传统图像的另一种动态对比度调整方式是在于，利用线性方程式进行图像对比度调整，将输入图像讯号值转换为亮度值，然后对这些亮度值取平均值，将该平均值作为控制点，再依据图像需偏亮或偏暗的要求进行调整。但是，该方法调整对比度升高（即，亮区更亮、暗区更暗）时，必定会有叠阶现象出现在亮色阶和暗色阶中，因此必然会丧失掉部分阶调细节，图像的局部对比度将变差。此外，该方法调整对比度降低（亮区变暗、暗区变亮）时，图像的整体对比度会下降，使得图像看起来雾蒙蒙，同样也会丧失图像细节的分辨度。

有鉴于此，如何设计一种液晶显示器的显示特性调整方案，以强化图像细节的分辨效果，从而克服现有技术中的上述缺陷或不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

针对现有技术中的显示器在调整显示特性尤其是图像动态对比度时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新颖的、可提升图像动态对比度的显示器的显示特性调整装置及其调整方法。

依据本发明的一个方面，提供了一种显示器的显示特性调整装置，适于调整图像的动态对比度，该显示特性调整装置包括：

计算单元，用以接收一显示图像数据，并根据预设规则计算所述显示图像的亮度直方图；

判断单元，用以接收所述亮度直方图，并根据所述亮度直方图的峰值位置来判断所述显示图像的类型；以及

对比度调整单元，用以根据所判断的显示图像类型，选择相应的色阶图像对照表来调整图像的动态对比度。

在其中的一实施例中，所述显示图像数据包括红色子像素的灰阶R、绿色子像素的灰阶G和蓝色子像素的灰阶B，其中，所述计算单元根据数学关系式得到所述显示图像的亮度直方图P：

P＝0.25×R+0.5×G+0.25×B；

其中，R、G、B的取值均介于0～255之间。

在其中的一实施例中，所述对比度调整单元包括至少两组阶调对映查找表（Look-Up Table，LUT）。

在其中的一实施例中，所述对比度调整单元包括中高色阶图像对照表以及中低色阶图像对照表。

在其中的一实施例中，所述对比度调整单元包括五组阶调对映查找表。

在其中的一实施例中，所述亮度直方图分为32阶，当亮度直方图的峰值小于或等于4时，所述显示图像的类型为低色阶，所述对比度调整单元选择低色阶图像对照表来调整图像的动态对比度；当亮度直方图的峰值大于4且小于16时，所述显示图像的类型为中低色阶，所述对比度调整单元选择中低色阶图像对照表来调整图像的动态对比度；当亮度直方图的峰值大于等于16且小于28时，所述显示图像的类型为中高色阶，所述对比度调整单元选择中高色阶图像对照表来调整图像的动态对比度；当亮度直方图的峰值大于或等于28时，所述显示图像的类型为高色阶，所述对比度调整单元选择高色阶图像对照表来调整图像的动态对比度；以及当亮度直方图中37.5%的值大于1/2峰值时，所述显示图像的类型为平衡色阶，所述对比度调整单元选择色阶平衡图像对照表来调整图像的动态对比度。

依据本发明的另一个方面，提供了一种显示器的显示特性调整方法，适于调整图像的动态对比度，该显示特性调整方法包括以下步骤：

接收一显示图像数据，并根据预设规则计算所述显示图像的亮度直方图；

根据所述亮度直方图的峰值位置来判断所述显示图像的类型；

根据所判断的显示图像类型，选择相应的色阶图像对照表来调整图像的动态对比度。

在其中的一实施例中，所述显示图像数据包括红色子像素的灰阶R、绿色子像素的灰阶G和蓝色子像素的灰阶B，其中，所述显示图像的亮度直方图P根据数学关系式得到：

P＝0.25×R+0.5×G+0.25×B；

其中，R、G、B的取值均介于0～255之间。

在其中的一实施例中，所述亮度直方图分为32阶，当亮度直方图的峰值小于或等于4时，所述显示图像的类型为低色阶，选择低色阶图像对照表来调整图像的动态对比度；当亮度直方图的峰值大于4且小于16时，所述显示图像的类型为中低色阶，选择中低色阶图像对照表调整图像的动态对比度；当亮度直方图的峰值大于等于16且小于28时，所述显示图像的类型为中高色阶，选择中高色阶图像对照表来调整图像的动态对比度；当亮度直方图的峰值大于或等于28时，所述显示图像的类型为高色阶，选择高色阶图像对照表调整图像的动态对比度；以及当亮度直方图37.5%的值大于1/2峰值时，所述显示图像的类型为平衡色阶，选择色阶平衡图像对照表调整图像的动态对比度。

在其中的一实施例中，所述显示特性调整方法还包括：当亮度直方图的峰值小于16时，根据色阶平衡图像对照表对中高彩度的色彩进行修正。

采用本发明的调整装置及其调整方法，首先透过一计算单元接收一显示图像数据，并根据预设规则计算显示图像的亮度直方图，接着透过一判断单元接收所计算的亮度直方图，根据该亮度直方图的峰值位置来判断显示图像的类型，最后采用对比度调整单元基于所判断的显示图像类型选择相应的色阶图像对照表调整图像的动态对比度。相比于现有技术，本发明可改善图像的动态对比度调整过头和噪声产生的问题，利用图像原本的阶调分布判断该图像适合哪一类型的对比度调整，进而利用相应的对比度调整阶调曲线予以调整，从而可强化图像细节的分辨效果，提升图像的动态对比度。

附图说明

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，

图1示出依据本发明一实施方式的一种显示器的显示特性调整装置的结构示意图；

图2示出依据本发明另一实施方式的一种显示器的显示特性调整方法的流程框图；以及

图3示出图2的显示特性调整方法的一具体实施例的调整流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

图1示出依据本发明一实施方式的一种显示器的显示特性调整装置的结构示意图。

参照图1，该显示特性调整装置10适于调整图像的动态对比度，包括一计算单元102、一判断单元104和一对比度调整单元。

具体地，计算单元102用以接收一显示图像数据，并根据预设规则计算该显示图像的亮度直方图（histogram）。在一具体实施例中，显示图像数据包括红色子像素的灰阶R、绿色子像素的灰阶G和蓝色子像素的灰阶B，计算单元102根据下列数学关系式得到显示图像的亮度直方图P：

P＝0.25×R+0.5×G+0.25×B

其中R、G、B的取值均介于0～255之间。

例如，当R、G和B分别取值100时，亮度直方图P的数值则计算为100。又如，当R、G取值100，B取值200时，亮度直方图P的数值则计算为125。在此，亮度直方图是用来检视图像亮度的一种量化工具，例如亮度直方图的横轴代表亮度，越靠横轴右端图像的亮度越高。亮度直方图的纵轴代表数量，越靠纵轴上端像素的数量越多，藉由亮度与像素数量间的直方图关系反映出该图像中的各像素亮度的分布情况。由此可知，使用亮度直方图检视图像的亮度分布至少有以下两个优点，其一是避免了环境光线和屏幕亮度的干扰，更加客观地了解图像的明暗情况；其二是有效检测图像过亮或过暗的情况。

判断单元104与计算单元102相连接，用以接收计算单元102所计算的亮度直方图，并判断显示图像的类型。对比度调整单元106与判断单元104相连接，用以根据判断单元104所判断的显示图像类型，选择相应的色阶图像对照表来调整图像的动态对比度。

在一具体实施例中，对比度调整单元106包括至少两组阶调对映查找表（Look-Up Table，LUT）。例如，在一些实施例中，对比度调整单元106包括两组阶调对映查找表，即，中高色阶图像对照表以及中低色阶图像对照表。又如，在一些实施例中，对比度调整单元106包括五组阶调对映查找表，即，低色阶图像对照表、中低色阶图像对照表、中高色阶图像对照表、高色阶图像对照表以及色阶平衡图像对照表。

在一些实施例中，判断单元104用以接收计算单元102所计算的亮度直方图，并根据该亮度直方图的峰值位置及区域范围的累加值来判断影像需采用上述何种阶调对映查找表来进行图像动态对比调整。

举例来说，可将亮度直方图P分为32阶（5bits），将图像亮度255阶中的0～7阶累计在亮度直方图的第1阶，其他每隔8阶累计一次，依次类推，直至248～255阶累计在亮度直方图的第32阶，接着判断单元104判断亮度直方图中的峰值位置（Maximum Point，MP）。

图2示出依据本发明另一实施方式的一种显示器的显示特性调整方法的流程框图。

参照图2，在该显示特性调整方法中，首先执行步骤S11，接收一显示图像数据，并根据预设规则计算显示图像的亮度直方图。接着，在步骤S13中，根据所计算的亮度直方图的峰值位置来判断显示图像的类型。最后，在步骤S15中，根据所判断的显示图像类型，选择相应的色阶图像对照表来调整图像的动态对比度。

结合图1和图2，在实务操作中，计算单元102接收一显示图像数据，并且根据预设规则计算该显示图像的亮度直方图。较佳地，这里的显示图像数据包括红色子像素的灰阶R、绿色子像素的灰阶G和蓝色子像素的灰阶B，计算单元102根据数学关系式得到显示图像的亮度直方图P为），其中R、G、B的取值均介于0～255之间。

判断单元104与计算单元102相连接，用以接收计算单元102所计算的亮度直方图，并根据该亮度直方图的峰值位置来判断显示图像的类型。对比度调整单元106与判断单元104相连接，用以根据判断单元104所判断的显示图像类型，选择相应的色阶图像对照表来调整图像的动态对比度。

在一具体实施例中，对比度调整单元包括至少两组阶调对映查找表。例如，对比度调整单元包括两组阶调对映查找表，即，中高色阶图像对照表以及中低色阶图像对照表。又如，对比度调整单元包括五组阶调对映查找表，即，低色阶图像对照表、中低色阶图像对照表、中高色阶图像对照表、高色阶图像对照表以及色阶平衡图像对照表。

结合图1、图2和图3，当新一帧的图像输入时，首先接收该显示图像数据并计算像素亮度直方图，然后将该像素亮度直方图与前一帧的像素亮度直方图进行比较，以判断是否相似（即，比较相似程度）。若判断为相似，则下一帧的图像输入时采用前一Gamma乘以密度来获得图像输出数据。若判断为不相似，则下一帧的图像输入采用本发明的显示特性调整方法进行调整。

更详细地，当亮度直方图的峰值MP小于或等于4（即，32阶的前1/8阶），如图3中的Case3所述时，显示图像的类型为低色阶，对比度调整单元106选择低色阶图像对照表来调整图像的动态对比度。当亮度直方图的峰值MP大于4且小于16（即，32阶的前1/8阶～1/2阶），如图3中的Case1所述时，显示图像的类型为中低色阶，对比度调整单元106选择中低色阶图像对照表来调整图像的动态对比度。当亮度直方图的峰值MP大于或等于16且小于28（即，32阶的1/2阶～7/8阶），如图3中的Case2所述时，显示图像的类型为中高色阶，对比度调整单元106选择中高色阶图像对照表来调整图像的动态对比度。当亮度直方图的峰值MP大于或等于28（即，32阶的后1/8阶），如图3中的Case4所述时，显示图像的类型为高色阶，对比度调整单元106选择高色阶图像对照表来调整图像的动态对比度。此外，当亮度直方图中37.5%的值大于1/2峰值时，显示图像的类型为平衡色阶，对比度调整单元106选择色阶平衡图像对照表来调整图像的动态对比度。

此外，本发明的调整装置还可对低色阶含有的纯色图像进行修正，例如，在4<MP<16的情况下，直方图的第6阶小于第5阶的二分之一或者直方图的第7阶小于第6阶的二分之一时，可采用色阶平衡图像对照表进行调整。又如，在MP≦4的情况下，亮度直方图的第2阶小于其第5～32阶的最大值或亮度直方图的第3阶小于其第5～32阶的最大值时，可采用色阶平衡图像对照表进行调整。在一具体实施例中，当亮度直方图的峰值MP=1，属于MP≦4，且直方图的第2阶小于其第5～32阶的最大值，以及亮度直方图的第3阶小于其第5～32阶的最大值，故判定采用色阶平衡图像对照表进行修正。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims

1.一种显示器的显示特性调整装置，适于调整图像的动态对比度，其特征在于，所述显示特性调整装置包括：

2.根据权利要求1所述的显示特性调整装置，其特征在于，所述显示图像数据包括红色子像素的灰阶R、绿色子像素的灰阶G和蓝色子像素的灰阶B，其中，所述计算单元根据数学关系式得到所述显示图像的亮度直方图P：

P＝0.25×R+0.5×G+0.25×B；

其中，R、G、B的取值均介于0～255之间。

3.根据权利要求1所述的显示特性调整装置，其特征在于，所述对比度调整单元包括至少两组阶调对映查找表（Look-Up Table，LUT）。

4.根据权利要求3所述的显示特性调整装置，其特征在于，所述对比度调整单元包括中高色阶图像对照表以及中低色阶图像对照表。

5.根据权利要求3所述的显示特性调整装置，其特征在于，所述对比度调整单元包括五组阶调对映查找表。

6.根据权利要求5所述的显示特性调整装置，其特征在于，所述亮度直方图分为32阶，

当亮度直方图的峰值小于或等于4时，所述显示图像的类型为低色阶，所述对比度调整单元选择低色阶图像对照表来调整图像的动态对比度；

当亮度直方图的峰值大于4且小于16时，所述显示图像的类型为中低色阶，所述对比度调整单元选择中低色阶图像对照表来调整图像的动态对比度；

当亮度直方图的峰值大于等于16且小于28时，所述显示图像的类型为中高色阶，所述对比度调整单元选择中高色阶图像对照表来调整图像的动态对比度；

当亮度直方图的峰值大于或等于28时，所述显示图像的类型为高色阶，所述对比度调整单元选择高色阶图像对照表来调整图像的动态对比度；以及

当亮度直方图中37.5%的值大于1/2峰值时，所述显示图像的类型为平衡色阶，所述对比度调整单元选择色阶平衡图像对照表来调整图像的动态对比度。

7.一种显示器的显示特性调整方法，适于调整图像的动态对比度，其特征在于，所述显示特性调整方法包括以下步骤：

根据所述亮度直方图的峰值位置来判断所述显示图像的类型；以及

8.根据权利要求7所述的显示特性调整方法，其特征在于，所述显示图像数据包括红色子像素的灰阶R、绿色子像素的灰阶G和蓝色子像素的灰阶B，其中，所述显示图像的亮度直方图P根据数学关系式得到：

P＝0.25×R+0.5×G+0.25×B；

其中，R、G、B的取值均介于0～255之间。

9.根据权利要求7所述的显示特性调整方法，其特征在于，所述亮度直方图分为32阶，

当亮度直方图的峰值小于或等于4时，所述显示图像的类型为低色阶，选择低色阶图像对照表来调整图像的动态对比度；

当亮度直方图的峰值大于4且小于16时，所述显示图像的类型为中低色阶，选择中低色阶图像对照表调整图像的动态对比度；

当亮度直方图的峰值大于等于16且小于28时，所述显示图像的类型为中高色阶，选择中高色阶图像对照表来调整图像的动态对比度；

当亮度直方图的峰值大于或等于28时，所述显示图像的类型为高色阶，选择高色阶图像对照表调整图像的动态对比度；以及

当亮度直方图37.5%的值大于1/2峰值时，所述显示图像的类型为平衡色阶，选择色阶平衡图像对照表调整图像的动态对比度。

10.根据权利要求9所述的显示特性调整方法，其特征在于，所述显示特性调整方法还包括：

当亮度直方图的峰值小于16时，根据色阶平衡图像对照表对中高彩度的色彩进行修正。