CN100551082C - 动态图像对比度调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态图像调整装置，用以动态调整一第一图像信号的对比度，其中该第一图像信号包含多个像素，调整装置包含一第一转换模块、一运算模块以及一第二转换模块。第一转换模块接收第一图像信号用以产生多个调整信号，其中每一像素对应于一调整信号。运算模块连接到第一转换模块，运算模块接收多个调整信号中一第一组调整信号，以产生一第一增益曲线。第二转换模块连接到运算模块与第一转换模块，第二转换模块依据第一增益曲线与多个调整信号以产生一第二图像信号。

Description

动态图像对比度调整装置

技术领域

本发明关于一种动态图像调整装置，特别是指用以动态调整图像信号的对比度的图像调整装置。

背景技术

一般而言，自然图像的对比度指图像中明亮区域与黑暗区域两者之间的亮度比。因此图像对比度的增强，或许会使图像产生些微失真的现象，但对大多数人而言，适当的对比度增强在人类视觉上的感受会较为舒适，因此如何增强图像的对比度成为一个重要的课题。

现行的显示器技术中，对于图像对比度的增强可利用显示器的Gamma(灰度系数)参数来调整，通过改变灰度信号与亮度的关系来调整图像对比度，大多数的显示器可供使用者利用显示器的屏幕显示控制功能(on screendisplay，OSD)自行调整对比度，或是提供Gamma参数供使用者选用以改善对比度，但单一对比度设定并无法适用于所有图像。举例来说，对于一张整体亮度偏高的图像，使用者可能选择较大的Gamma参数或是改变对比度的设定使图像对比度增强，但是这样的设定用于亮度较低的图像时，会使图像低亮度的部分太暗而失去细节使图像品质变差。因此，较佳的对比度调整必须是动态依据不同图像去调整，即必须针对每张图像的亮度不同而进行不同的调整。

对比度增强的概念是使图像中明亮的部分再亮一点，灰暗的部分再暗一点，只希望对图像的亮度进行调整，而不希望改变颜色，因此在亮度与颜色分离(Y/C)的色彩空间中进行，较传统的RGB色彩空间中理想。现行的显示器技术中，亦可通过图像编码器(video decoder)或缩放芯片(scaler chip)改变YPbPr信号或是YCbCr信号的Y分量，即是由亮度(Brightness)的增益来调整图像对比度。对于图像或是画面，人眼所能感觉的主要是其色调(Hue)、亮度(Brightness)与色饱和度(Saturation)，由于RGB信号同时包含亮度与颜色，当只想对显示器进行颜色的处理时，直接调整RGB的灰度信号则无法达到目的，因此必须先将彩色信号中的亮度与颜色进行分离后，才能分别对亮度或颜色进行调整。高质量的图像信号在传输时亦是将亮度与颜色分离(YPbPr、YCbCr)，因此欲调整显示器的对比度时，亦可通过调整图像信号中的Y分量来完成。现行的显示器技术中，虽然有调整图像对比度的方法，但皆是利用YCbCr信号或YPbPr信号来调整图像对比度，但YCbCr或YPbPr信号的特性中，亮度与颜色分离的效果较CIELab信号来得差，因此调整的效果也会相对利用Lab信号来进行图像对比度调整效果差。

因此本发明的主要目的在于提供一种动态图像调整装置，以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态图像调整装置，可自动根据不同的图像信号动态调整图像信号的对比度。

根据本发明的动态图像调整装置，其用以动态调整一第一图像信号的对比度，其中该第一图像信号包含多个像素，调整装置包含一第一转换模块、一运算模块以及一第二转换模块。第一转换模块接收第一图像信号用以产生多个调整信号，其中每一像素分别对应于一调整信号。运算模块连接到第一转换模块，运算模块接收多个调整信号中一第一组调整信号，以产生一第一增益曲线。第二转换模块连接到运算模块与第一转换模块，第二转换模块依据第一增益曲线与多个调整信号以产生一第二图像信号。

本发明的动态图像调整装置，利用运算模块计算出每张图像的的图像特性，增益模块并根据图像特性，相对应的调整图像信号，通过这种方法可自动根据不同的图像信号动态调整图像信号的对比度度，使图像画面的对比度度表现达到更佳的效果。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1为本发明的动态图像调整装置的系统方块图。

图2为本发明调整装置所使用的增益曲线的示意图。

图3为本发明动态图像调整方法的步骤流程图。

图4为本发明动态图像调整方法选择第一增益曲线的步骤流程图。

图5为本发明图像调整方法产生第二图像信号的步骤流程图。

主要元件符号说明

20：图像调整装置     21：第一图像信号

22：第一转换模块     23：亮度信号

24：运算模块         25：第一颜色信号

26：第二转换模块     27：第二颜色信号

28：存储装置         30：亮度计算模块

31：平均亮度信号     32：选择模块

34：增益曲线         35：第一增益曲线

40：正规模块         41：正规化调整信号

42：增益模块         43：增益信号

44：反向转换模块     45：第二图像信号

60、62、64：增益曲线

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明的动态图像调整装置20的系统方块图。本发明为一种动态图像调整装置20，用以动态调整一第一图像信号21的对比度，其中第一图像信号21包含多个像素，调整装置20包含一第一转换模块22、一运算模块24以及一第二转换模块26。

第一转换模块22接收第一图像信号21用以产生多个调整信号，其中每一像素分别对应于一调整信号。多个调整信号中每一调整信号包含一亮度信号23、一第一颜色信号25与一第二颜色信号27。

运算模块24连接到第一转换模块22，运算模块24接收多个调整信号中一第一组调整信号，以产生一第一增益曲线。

于一实施例中，运算模块24包含一亮度计算模块30以及一选择模块32。亮度计算模块30依据第一组调整信号中每一调整信号的亮度信号23，以产生一平均亮度信号31。选择模块32系连接到亮度计算模块30，选择模块32内部系预先存储有多条增益曲线34，选择模块32依据平均亮度信号31以自该多条增益曲线34中选择出第一增益曲线35。

第二转换模块26连接到运算模块24与第一转换模块22，第二转换模块26依据第一增益曲线35与多个调整信号以产生一第二图像信号45。

第二转换模块26包含一正规模块40、一增益模块42以及一反向转换模块44。正规模块40依据多个调整信号以产生多个正规化调整信号41。增益模块42连接到正规模块40，且增益模块42依据多个正规化调整信号41与第一增益曲线35以产生多个增益信号43。反向转换模块44连接到增益模块42，且反向转换模块44依据多个增益信号43以产生第二图像信号45。

增益模块42包含多个增益表50，其中多个增益表50中每一个增益表50系相对应多条增益曲线34的每一条增益曲线34，增益模块42依据第一增益曲线35所对应的一第一增益表与多个正规化调整信号41，以产生多个增益信号43。

于一实施例中，调整装置20还包含一存储装置28，与运算模块24连接，用以存储平均亮度信号31与第一组亮度信号。

此外本发明的动态图像调整装置另一实施例中，可以从存储装置内选取平均亮度信号，并利用平均亮度信号进行平均值的计算，因为数字电路运算速度的关系，无法在画面显示前完成所有运算。又，一般图像画面在播放时，画面内容大致上都是连续变化的，大约每秒钟拨放60张图像，前后几张的图像画面内容变化不会太大，所以如果直接使用前一张画面所计算的平均亮度信号调整下一张画面，进行图像对比度的调整是合理且可行的，但当图像内容大幅度变化时，会容易使画面产生闪烁的现象。所以于本实施例中，加入一个计算平均值的操作，例如，将前面31张的图像的平均亮度信号进行平均，再利用计算出来的平均值调整第32张图像，如此则可以避免图像画面大幅度变化而产生的闪烁感。

请参阅图2，图2为本发明调整装置所使用的增益曲线的示意图。如图2所示，水平轴表示输入的亮度大小，垂直轴表示经处理后输出的亮度大小。曲线60表示斜率为1的线性关系，即亮度不需经过任何处理，或是增益值皆为1。曲线62则类似Gamma曲线，用于整体亮度高的图像。曲线64则为一反曲线，使图像亮的部分再亮一些，暗的部分再暗一些，可调整上下幅值的大小使其适于中间或低亮度的图像。本发明文所提动态的对比度调整即是由图像整体的亮度特征，动态的选取如图2中亮度分量输入与输出的增益曲线，再利用增益曲线所对应的增益表，通过查表的方式使图像对比度增强。

请参阅图3，图3为本发明动态图像调整方法的步骤流程图。本发明提供一种动态图像调整方法，用以动态调整一第一图像信号的对比度，其中第一图像信号包含多个像素，调整方法包含下列步骤：

S70：接收第一图像信号用以产生多个调整信号，其中每一像素分别对应于一调整信号；其中多个调整信号中每一调整信号包含一亮度信号、一第一颜色信号与一第二颜色信号。

S72：接收多个调整信号中一第一组调整信号，以产生一第一增益曲线；以及

S74：依据第一增益曲线与多个调整信号以产生一第二图像信号。

请参阅图4，图4为本发明动态图像调整方法选择第一增益曲线的步骤流程图。其中该方法预先存储多条增益曲线，如图4所示，步骤S72包含：

S80：依据第一组调整信号中每一调整信号的亮度信号，以产生一平均亮度信号；以及

S82：依据平均亮度信号以自该多条增益曲线中选择一第一增益曲线。

如图3所示，其中该方法还包含：

S76：存储平均亮度信号与该第一组亮度信号。

请参阅图5，图5为本发明图像调整方法产生第二图像信号的步骤流程图。如图5所示，步骤S74另包含：

S90：依据多个调整信号以产生多个正规化调整信号；

S92：依据多个正规化调整信号与第一增益曲线以产生多个增益信号；其中多条增益曲线的每一条增益曲线相对应多个增益表中每一个增益表，本步骤依据第一增益曲线所对应的一第一增益表与多个正规化调整信号，以产生多个增益信号。

S94：依据多个增益信号以产生第二图像信号。

本发明提供一种动态图像调整装置，利用亮度计算装置产生第一组调整信号的平均亮度，选择模块根据平均亮度选择一条增益曲线，接着将调整信号进行正规化的运算产生正规化调整信号，再将正规化调整信号与增益曲线所对应的增益表内的增益值进行运算调整，即可得到增益调整后的增益信号，再利用反向模块转换增益信号，产生第二图像信号即可利用显示器呈现，完成图像对比度调整操作。因此本发明的动态图像调整装置可随图像内容不同、自动且动态地调整每张图像的对比度，且本发明所采用的色彩空间是CIE(Commission Internationale de L’

)所提出的CIELab色彩空间，或称Lab色彩空间。采用Lab的原因有二，一是Lab色彩空间为感觉均等(perceptional uniform)的色彩空间，另一原因是Lab色彩空间是亮度与颜色分离的，且分离程度较其他色彩空间明显。因此通过本发明的动态图像调整装置将可提高画面的品质，使图像有更丰富的视觉效果，让显示器所呈现的画面表现出更佳的效果。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及等效性的安排于本发明的权利要求的范畴内。

Claims (10)

1.一种动态图像调整装置，用以动态调整一第一图像信号的对比度，其中该第一图像信号包含多个像素，该调整装置包含：

一第一转换模块，接收该第一图像信号用以在Lab彩色空间产生多个调整信号，其中每一像素分别对应于一调整信号；

一运算模块连接到该第一转换模块，该运算模块接收该多个调整信号中一第一组调整信号，以产生一第一增益曲线；以及

一第二转换模块，该第二转换模块连接到该运算模块与该第一转换模块，该第二转换模块依据该第一增益曲线与该多个调整信号以产生一第二图像信号，

其特征在于，该第二转换模块包含：

一正规模块，该正规模块依据该多个调整信号以产生多个正规化调整信号；

一增益模块，连接到该正规模块，该增益模块依据该多个正规化调整信号与该第一增益曲线以产生多个增益信号；以及

一反向转换模块，连接到该增益模块，该反向转换模块依据该多个增益信号以产生该第二图像信号。

2.如权利要求1所述的调整装置，其中该多个调整信号中每一调整信号包含一亮度信号、一第一颜色信号与一第二颜色信号。

3.如权利要求2所述的调整装置，该运算模块包含：

一亮度计算模块，依据该第一组调整信号中每一调整信号的该亮度信号，以产生一平均亮度信号；以及

一选择模块，连接到该亮度计算模块，该选择模块系预先存储多条增益曲线，该选择模块依据该平均亮度信号以自该多条增益曲线中选择该第一增益曲线。

4.如权利要求3所述的调整装置，该调整装置还包含一存储装置，用以存储该平均亮度信号与该第一组亮度信号。

5.权利要求3所述的调整装置，其中该增益模块包含多个增益表，其中该多个增益表中每一个增益表系相对应该多条增益曲线的每一条增益曲线，该增益模块依据该第一增益曲线所对应的一第一增益表与该多个正规化调整信号，以产生该多个增益信号。

6.一种动态图像调整方法，用以动态调整一第一图像信号的对比度，其中该第一图像信号包含多个像素，该调整方法包含下列步骤：

(a)接收该第一图像信号用以在Lab彩色空间产生多个调整信号，其中每一像素分别对应于一调整信号；

(b)接收该多个调整信号中一第一组调整信号，以产生一第一增益曲线；以及

(c)依据该第一增益曲线与该多个调整信号以产生一第二图像信号，

其特征在于，该步骤(c)还包含：

(c1)依据该多个调整信号以产生多个正规化调整信号；

(c2)依据该多个正规化调整信号与该第一增益曲线以产生多个增益信号；以及

(c 3)依据该多个增益信号以产生该第二图像信号。

7.如权利要求6所述的方法，其中该多个调整信号中每一调整信号包含一亮度信号、一第一颜色信号与一第二颜色信号。

8.如权利要求7所述的方法，其中该方法系预先存储多条增益曲线，步骤(b)系包含：

(b1)依据该第一组调整信号中每一调整信号的该亮度信号，以产生一平均亮度信号；以及

(b2)依据该平均亮度信号以自该多条增益曲线中选择该第一增益曲线。

9.如权利要求8所述的方法，其中该方法还包含：

(d)存储该平均亮度信号与该第一组亮度信号。

10.如权利要求8所述的方法，其中该多条增益曲线的每一条增益曲线系相对应多个增益表中每一个增益表，步骤(c2)系依据该第一增益曲线所对应的一第一增益表与该多个正规化调整信号，以产生该多个增益信号。

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