一種圖像顯示的調整方法和調整裝置的製作方法

2023-10-21 02:43:27

專利名稱：一種圖像顯示的調整方法和調整裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示器驅動技術領域，特別是一種圖像顯示的調整方法和調整裝置。
背景技術：
目前，通過調整圖像亮度和對比度來改善畫質的方法有很多，其主要方式為根據 一幀圖像的所有像素的灰度總和來判斷圖像不同位置需調整的亮度，再據此控制所述位置 處設置的若干背光燈的亮度。例如，申請號為200710074948. 1的中國專利申請公開的一種液晶顯示器背光 亮度和對比度調整的方法，計算一幀圖像的各個像素點的亮度分布比例，再根據此分 布比例計算出背光控制係數來控制液晶顯示器相應位置的背光。此外還有申請號為 200610086583. X的中國專利申請公開了一種用於控制顯示裝置功率的方法，通過計算出 LCD中預定數目的像素的平均對比度來分析視頻信號的對比度，並確定被包括在背光中的 每一 LED的背光對比度調節值，來輸出不同的LED對比度。由此可知，上述的兩個發明的實質都是通過對背光對比度的計算來實現對光源的 控制，從而提高圖像質量，而圖像數據不發生變化。這就導致了適用液晶屏幕種類範圍較小 的問題，僅適用於具有較多背光燈的顯示器，且不同位置的背光燈需要獨立的驅動電路，這 樣實現成本較高。而對於燈管式背光的液晶屏，從節省成本的角度考慮，所有燈管的亮度一 般都是同一控制的，則無法採用上述方式進行背光的調整。

發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種圖像顯示的調整方法和調整裝置，實 現在與背光燈無關地擴大接近於最大亮度的灰度數據，縮小接近於最小亮度的灰度數據， 以類似於提高對比度的方式，達到提高畫質的目的。本發明提供的圖像顯示的調整方法包括步驟A、將要顯示的圖像劃分成設定數量個子圖像；B、根據不同子圖像包含的各個像素灰度值分別計算出不同子圖像像素灰度參考 值；C、確定不同子圖像像素灰度參考值對應的不同擴展量；D、根據確定出的不同擴展量將不同子圖像包含的各個像素灰度值運算生成所要 顯示的新灰度值。由此可知，根據每幀畫面不同區域的各像素的灰度數據的平均值，對各區域內的 每個像素的灰度數據進行相應的擴大或縮小，從而可實現以類似於提高對比度的方式，達 到提高畫質的目的。可見，這種方式與背光燈無關，故可解決燈管式背光的液晶屏的畫質提 高問題。上述方法中，其特徵在於，步驟B所述分別計算出不同子圖像像素灰度參考值的步驟包括分別計算出不同子圖像所包含的各個像素的灰度平均值作為像素灰度參考值。由此可知，針對不同子圖像所包含的每個像素的灰度值進行進算，可以最大程度 的提高整體畫面的對比度表現力。上述方法中，其特徵在於，計算所述各個像素的灰度平均值的步驟包括選取各個像素的灰度值的設定位數的高位值進行平均值計算。由此可知，選取各個像素的灰度值的設定位數的高位值進行平均值計算，降低了 對存儲空間的要求，可以節省運算的硬體資源。上述方法中，其特徵在於，所述步驟C包括確定各個子圖像像素灰度參考值所屬的灰度級；根據灰度級對應的擴展量確定各 個子圖像所對應的擴展量。由此可知，根據每個子圖像像素灰度級對應的擴展量，可以準確地為每個子圖像 的像素分配與其最接近的灰度值擴展量，從而使圖像亮的部分更亮，暗的部分更暗。上述方法中，其特徵在於，所述擴展量包括擴展倍數、擴展函數。由此可知，用戶可以根據需要採用不同類型的擴展量，較佳的，對變化不敏感的灰 度段使用擴展倍數、指定部分灰度段；用戶可以對灰度變化敏感的灰度段使用擴展函數。上述方法中，其特徵在於，步驟D所述運算包括將不同子圖像包含的各個像素灰度值與對應的不同擴展量進行相乘並取整運算。由此可知，將不同子圖像包含的各個像素灰度值與對應的不同擴展量進行相乘並 取整運算可以為不同子圖像內的各個像素重新分配一個能使對比度類似於更高的灰度值。上述方法中，其特徵在於，進一步包括根據所述子圖像距離要顯示的圖像中心的距離，對灰度值運算結果進行加權計算 生成所要顯示的新灰度值。由此可知，可以採用加權係數對灰度值的改變，以實現加強遠離中心區域的子畫 面的對比度，使得這部分圖像得以對比度補償。上述方法中，其特徵在於，進一步包括根據所述子圖像距離要顯示的圖像中心的距離，對所述子圖像各個像素的亮度值 進行加權計算生成所要顯示的新亮度值。由此可知，可以採用加權係數對亮度值的改變，以實現加強遠離中心區域的子畫 面的亮度，使得這部分圖像得以亮度補償。上述方法中，其特徵在於，所述加權計算包括將所運算的量乘以(1 + * )或^/177;其中，所述X為子圖像距離圖像中心的距罔。由此可知，可採用的加權係數(\ + )或"VTT^簡單，在不影響運算速度的前提 下實現了部分圖像的對比度、亮度補償。本發明提供的一種圖像顯示的調整裝置，包括圖像切分單元(11)，用於將要顯示的圖像劃分成設定數量個子圖像；灰度均值計算單元(12)，用於分別根據不同子圖像包含的各個像素灰度值計算出 不同子圖像像素灰度參考值；
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灰度存儲單元(13)，用於存儲不同像素灰度參考值對應的不同擴展量；灰度擴展量確定單元(14)，用於確定灰度均值計算單元(12)計算出的不同子圖 像像素灰度參考值對應的灰度存儲單元(13)中的不同擴展量；灰度運算單元(15)，用於根據確定出的不同擴展量分別將不同子圖像包含的各個 像素灰度值運算生成所要顯示的新灰度值。由此可知，該圖像顯示的調整裝置可以完全實現上述圖像顯示的調整方法帶來的 類似於圖像對比度提高的畫質改善，並可根據不同的需要對裝置內各單元進行優化。


圖1為本發明圖像顯示的調整裝置的示意圖；圖2為本發明圖像顯示的調整方法的流程圖。
具體實施例方式如圖1示出了本發明提供的一種圖像顯示的調整裝置，用來改變要顯示圖像的各 個像素的灰度值，以提高圖像顯示的畫質，該裝置包括圖像切分單元11，用於將液晶顯示器接收的要顯示的每幀圖像劃分設定數量的區 域塊，形成設定數量的子圖像。灰度均值計算單元12，用於對圖像切分單元11所劃分形成的各個子圖像的像素 灰度值分別進行計算，獲得不同子圖像所包含的各個像素灰度的不同平均值。灰度存儲單元13，存儲有不同灰度段的灰度級和對應的不同的擴展量。其中擴展 量可以是擴展倍數，也可以是擴展函數，將在後文進行詳細介紹。灰度擴展量確定單元14，用於根據灰度存儲單元13存儲的不同灰度段的灰度級 對應的不同的擴展量來確定灰度均值計算單元12所計算的各個子圖像的不同像素灰度平 均值所對應的不同擴展量。灰度運算單元15，用於將灰度擴展量確定單元14確定的不同子圖像對應的不同 擴展量與不同的子圖像所包含的各個像素的灰度值進行運算獲得各個像素新的灰度值，作 為輸出圖像各個像素的各個灰度值。由上裝置，便可以實現將接收要顯示的圖像的各個像素進行灰度值處理後再進行 輸出顯示，以類似於提高圖像顯示的對比度，從而提升了顯示的畫質。下面參見圖2示出的一種圖像顯示的調整方法，對上述裝置的工作原理進行詳細 介紹，包括以下步驟預先，將液晶屏可實現的灰度級劃分若干灰度段，並為每個灰度段分配一個擴展量。例如，對於使用驅動晶片輸入數據為8位的液晶屏，可以實現2的8次方，即256個 灰度級，即灰度為0 255。本例中，將這256個灰度級劃分為7個灰度段，每個灰度段對應 一個擴展量。通過擴展量與圖像灰度的運算使得液晶屏亮處更亮、暗處更暗。其中擴展量可 以是擴展倍數，也可以是擴展函數，下表1示出了以擴展倍數為擴展量對灰度劃分的例子
灰度段灰度級擴展倍數第一段0~310.5第二段32~630.75第三段64-950.875第四段96-1591第五段160-1911.05第六段192-2231.08第七段224 ~ 255 (擴大後大於255的取 255 )1.13表 1需要說明的是，所述的擴展量採用擴展函數時，可以在每個灰度段採用不同的擴 展函數來實現不同灰度段灰度變化的不同。由於函數的靈活性，不同灰度段也可以採用相 同的函數，例如採用類似Y = 灰度值/128)的函數，同樣可以實現不同灰度段對應灰度變 化的不同。不難理解，也可以擴展倍數和擴展量同時存在，例如指定部分灰度段，如用戶對 變化不敏感的灰度段使用擴展倍數、指定部分灰度段，如用戶對灰度變化敏感的灰度段使 用擴展函數。當對液晶屏進行畫質改變時，需要對每幀圖像進行接收和處理，具體包括以下步 驟步驟201 接收圖像數據。本發明以幀為單位對圖像數據進行處理，因此對圖像數據的接收和緩存也以幀為 單元進行。具體為進行數據接收時，在等待圖像信號發出幀同步信號後，開始一幀圖像的接 收，將該幀圖像的所有像素的灰度數據按照傳輸順序存入幀存儲器，同時對已存入的上一 幀圖像的數據進行處理；當又一幀圖像到來時，在存儲上上一幀圖像數據的存儲器空間位 置存入本幀圖像的數據，同時對上一幀圖像數據進行處理。因此存儲器總是存儲相鄰的兩 幀圖像，一幀進行存儲時，另一幀進行數據處理。這是因為，根據本發明的圖像分塊處理原 則，圖像各像素的處理順序與傳輸順序不一致，如果不進行存儲而實時對數據進行處理，在 某個像素需要處理時它可能還沒有出現；如果只存儲一幀，則下一幀圖像的數據要覆蓋掉 存儲器中上一幀圖像的數據，這樣有可能衝掉存儲器中還未處理的數據。步驟202 將接收的所待處理的圖像，由圖像切分單元11分成若干子圖像。本例中，由圖像分切單元11將圖像劃分為64個大小相等的子圖像。例如，對 於解析度為1920X1080的液晶電視顯示器，每幀圖像(即液晶面板的顯示區域所顯示 的圖像)分為相等的64個子圖像，每個子圖像內的像素總數為(3X1920/8) X (1080/8) =720X 135。不難理解，對於解析度為1366X768時，則每個子圖像的像素總數為 (3X1366/8) X (768/8) = 513X96。本例中將以解析度為1920X1080的液晶電視為例進行說明。步驟203 對於各個若干子圖像，灰度均值計算單元12分別將各個子圖像的像素 灰度值進行計算，分別取得各個子圖像所包含各個圖像像素的平均值。本例中即針對64個子圖像，對每個子圖像中的720X 135個像素灰度分別進行平 均值計算，獲得64個平均值。由於本步驟計算灰度平均值是為了確定所要採用的擴展量，因此，也可以簡化灰 度平均值的計算方法，例如本例中，對於每個子圖像中的像素數據的灰度進行累加以計算 平均值時，對於二進位的灰度值，只取每個像素數據的最高3位進行計算。例如，對於0 31的灰度值，以二進位描述時恰好是最高3位數據為000，同理可以推出，表1中示出的七 個灰度段內灰度值對應的最高3位數據(二進位)分別是000、001、010、011、100、101、110 和111，即0、1、2、3、4、5、6和7。例如，對於灰度值為30 (十進位)的像素，進行累加計算平 均值時，只需取該灰度值二進位表示的最高3位，即數據000，做為像素數據累加的加數。此 方法同樣也適用於6位或10位數據的屏。可見，這種計算方式可以減小內存需求量，從而 節省了硬體資源，也減小了運算量。當然，如果希望計算精度較高的話，上述例子所取的數據位數需要向低位擴展，直 至數據的全部位數，上述例子的3位數據就會增加位數。此時，需要的幀存儲器容量就會擴 大，運算量也會增大。那麼，就需要增加相關的硬體資源。本例中，預存一幀圖像數據進行各個子圖像像素灰度值數據的累加以計算平均 值，因為每個像素數據只需要存最高3位，這樣完全可以利用液晶面板控制板或時序控制 (T-CON, Timing Controller)板上原有的存儲器。例如，T-CON板上原有用來實現DCC(通 過過壓驅動來減輕動態圖像拖尾)改變數據的存儲器，其可以為每個像素的數據提供4位， 這樣該存儲器完全可以用來預存一幀圖像的灰度值數據。步驟204 根據所述各個子圖像像素平均值，由灰度擴展量確定單元14確定所述 各個子圖像對應的擴展量，如根據表1所示來確定擴展倍數作為擴展量。步驟205 將不同子圖像的各個像素的灰度值與不同子圖像對應的擴展量通過灰 度運算單元15進行運算得到新灰度值。其中本例中所述的運算是將不同子圖像內720X 135像素的各個像素灰度值與所 對應子圖像的擴展量(如擴展倍數)進行相乘，並進行四捨五入取整運算，來得到一幀圖像 所有像素的灰度值。步驟206 將步驟204計算出的各個像素新的灰度值作為該幀圖像各個像素灰度 值的實際輸出。由以上實施例可見，本發明相當於將液晶顯示屏劃分成若干大小相等的區域，每 個區域對應同一幀圖像的不同子圖像，計算各個區域對應的不同子圖像的各個像素灰度值 的平均數，再根據不同子圖像對應的不同像素灰度平均數，將不同區域子圖像的所有像素 的灰度值縮小或擴大所述灰度平均數對應的特定的倍數，從而提高較高灰階對應的亮度和 降低較低灰階對應的亮度，使亮的區域更亮，暗的區域更暗，提高了圖像的表現力，改善了 畫質。本發明適用於任何背光模式，特別是在燈管背光模式下較佳。說明的是，將表1示出的灰度級劃分的約多，則對明亮度變化的控制的越精確。將 圖像劃分的子圖像越多，則圖像不同位置的明亮變化越精確，尤其當圖像劃分到極點，即為各個像素，則本發明即變為針對各個像素，對該像素灰度進行變化控制。這樣會使得對圖 像亮度控制更精確，但由於需要對每個像素進行所屬灰度級的判斷，增加了運算量，對硬體 CPU、存儲器都有要求。具有可以根據硬體情況進行選擇。另外，還可以對所劃分的區域進行不同的加權，例如可以根據所述區域距離顯示 屏中心的遠近乘以一個不同的加權係數，以使得遠離中心位置的子圖像進行亮度補償。這 是因為相對於人正視屏幕中心時，越遠離屏幕中心的區域視覺越斜視，由此視覺上會感覺 越遠離中心區域的子畫面越暗，此情況尤其適用於顯示屏為超大屏幕的情況。故可以採用 加權係數對灰度值的改變，以實現加強遠離中心區域的子畫面的亮度，使得這部分圖像得
以亮度補償。例如，所乘的加權係數可以為f== ( 1+ /^ )，其中X表示子圖像中心到顯示屏
中心的距離。這樣當判斷為位於顯示屏中心的子圖像，即X = 0時，則所乘的加權係數為1， 即對所生成的新灰度值不再變化；判斷子圖像中心距離顯示屏中心距離為X時，所乘的加 權係數為,將所生成像素的新灰度值再擴大倍作為其像素要顯示的灰 度值。其中η為設定的整數。當然，上述對遠離中心位置的子圖像進行亮度補償也可以直接對亮度值進行控 制，這樣對灰度值的計算到步驟205執行後就結束了，而對圖像亮度乘以加權係數則可以 在計算灰度值時並行運算並輸出。這樣相對於上述對灰度值乘以加權係數來說，由於是對 不同參數的並行運算因此可以縮短運算時間。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明。凡在本發明的精 神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，例如上述f= ( I+"^ )公式也可以採 用P^TTI等公式均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種圖像顯示的調整方法，其特徵在於，包括步驟A、將要顯示的圖像劃分成設定數量個子圖像；B、根據不同子圖像包含的各個像素灰度值分別計算出不同子圖像像素灰度參考值；C、確定不同子圖像像素灰度參考值對應的不同擴展量；D、根據確定出的不同擴展量將不同子圖像包含的各個像素灰度值運算生成所要顯示的新灰度值。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟B所述分別計算出不同子圖像像素灰 度參考值的步驟包括分別計算出不同子圖像所包含的各個像素的灰度平均值作為像素灰度參考值。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，計算所述各個像素的灰度平均值的步驟 包括選取各個像素的灰度值的設定位數的高位值進行平均值計算。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述步驟C包括確定各個子圖像像素灰度參考值所屬的灰度級；根據灰度級對應的擴展量確定各個子圖像所對應的擴展量。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述擴展量包括擴展倍數、擴展函數。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟D所述運算包括將不同子圖像包含的各個像素灰度值與對應的不同擴展量進行相乘並取整運算。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，進一步包括根據所述子圖像距離要顯示的圖像中心的距離，對灰度值運算結果進行加權計算生成 所要顯示的新灰度值。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，進一步包括根據所述子圖像距離要顯示的圖像中心的距離，對所述子圖像各個像素的亮度值進行 加權計算生成所要顯示的新亮度值。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其特徵在於，所述加權計算包括將所運算的量乘以或ViT^;其中，所述X為子圖像距離圖像中心的距離。
10.一種圖像顯示的調整裝置，其特徵在於，包括圖像切分單元(11)，用於將要顯示的圖像劃分成設定數量個子圖像；灰度均值計算單元(12)，用於分別根據不同子圖像包含的各個像素灰度值計算出不同 子圖像像素灰度參考值；灰度存儲單元(13)，用於存儲不同像素灰度參考值對應的不同擴展量；灰度擴展量確定單元(14)，用於確定灰度均值計算單元(12)計算出的不同子圖像像 素灰度參考值對應的灰度存儲單元(13)中的不同擴展量；灰度運算單元(15)，用於根據確定出的不同擴展量分別將不同子圖像包含的各個像素 灰度值運算生成所要顯示的新灰度值。
全文摘要
本發明提供了一種圖像顯示的調整方法及調整裝置，包括A、將要顯示的圖像劃分成設定數量個子圖像；B、根據不同子圖像包含的各個像素灰度值分別計算出不同子圖像像素灰度參考值；C、確定不同子圖像像素灰度參考值對應的不同擴展量；D、根據確定出的不同擴展量將不同子圖像包含的各個像素灰度值運算生成所要顯示的新灰度值。其中，裝置包括圖像切分單元(11)、灰度均值計算單元(12)、灰度存儲單元(13)、灰度擴展量確定單元(14)和灰度運算單元(15)。通過對圖像數據的調整，實現在與背光燈無關地擴大接近於最大亮度的灰度數據，縮小接近於最小亮度的灰度數據，以類似於提高對比度的方式，達到提高畫質的目的。
文檔編號G09G3/36GK101923823SQ20091014734
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月15日 優先權日2009年6月15日
發明者喻子達, 尤劍鳴, 崔旭寧, 王敏剛 申請人:海爾集團公司;青島海爾電子有限公司