CN101923823B - 一种图像显示的调整方法和调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种图像显示的调整方法及调整装置，包括：A、将要显示的图像划分成设定数量个子图像；B、根据不同子图像包含的各个像素灰度值分别计算出不同子图像像素灰度参考值；C、确定不同子图像像素灰度参考值对应的不同扩展量；D、根据确定出的不同扩展量将不同子图像包含的各个像素灰度值运算生成所要显示的新灰度值。其中，装置包括：图像切分单元(11)、灰度均值计算单元(12)、灰度存储单元(13)、灰度扩展量确定单元(14)和灰度运算单元(15)。通过对图像数据的调整，实现在与背光灯无关地扩大接近于最大亮度的灰度数据，缩小接近于最小亮度的灰度数据，以类似于提高对比度的方式，达到提高画质的目的。

Description

一种图像显示的调整方法和调整装置

技术领域

本发明涉及液晶显示器驱动技术领域，特别是一种图像显示的调整方法和调整装置。

技术背景

目前，通过调整图像亮度和对比度来改善画质的方法有很多，其主要方式为：根据一帧图像的所有像素的灰度总和来判断图像不同位置需调整的亮度，再据此控制所述位置处设置的若干背光灯的亮度。

例如，申请号为200710074948.1的中国专利申请公开的一种液晶显示器背光亮度和对比度调整的方法，计算一帧图像的各个像素点的亮度分布比例，再根据此分布比例计算出背光控制系数来控制液晶显示器相应位置的背光。此外还有申请号为200610086583.X的中国专利申请公开了一种用于控制显示装置功率的方法，通过计算出LCD中预定数目的像素的平均对比度来分析视频信号的对比度，并确定被包括在背光中的每一LED的背光对比度调节值，来输出不同的LED对比度。

由此可知，上述的两个发明的实质都是通过对背光对比度的计算来实现对光源的控制，从而提高图像质量，而图像数据不发生变化。这就导致了适用液晶屏幕种类范围较小的问题，仅适用于具有较多背光灯的显示器，且不同位置的背光灯需要独立的驱动电路，这样实现成本较高。而对于灯管式背光的液晶屏，从节省成本的角度考虑，所有灯管的亮度一般都是同一控制的，则无法采用上述方式进行背光的调整。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种图像显示的调整方法和调整装置，实现在与背光灯无关地扩大接近于最大亮度的灰度数据，缩小接近于最小亮度的灰度数据，以类似于提高对比度的方式，达到提高画质的目的。

本发明提供的图像显示的调整方法包括步骤：

A、将要显示的图像划分成设定数量个子图像；

B、根据不同子图像包含的各个像素灰度值分别计算出不同子图像像素灰度参考值；

C、确定不同子图像像素灰度参考值对应的不同扩展量；

D、根据确定出的不同扩展量将不同子图像包含的各个像素灰度值运算生成所要显示的新灰度值。

由此可知，根据每帧画面不同区域的各像素的灰度数据的平均值，对各区域内的每个像素的灰度数据进行相应的扩大或缩小，从而可实现以类似于提高对比度的方式，达到提高画质的目的。可见，这种方式与背光灯无关，故可解决灯管式背光的液晶屏的画质提高问题。

上述方法中，其特征在于，步骤B所述分别计算出不同子图像像素灰度参考值的步骤包括：

分别计算出不同子图像所包含的各个像素的灰度平均值作为像素灰度参考值。

由此可知，针对不同子图像所包含的每个像素的灰度值进行进算，可以最大程度的提高整体画面的对比度表现力。

上述方法中，其特征在于，计算所述各个像素的灰度平均值的步骤包括：

选取各个像素的灰度值的设定位数的高位值进行平均值计算。

由此可知，选取各个像素的灰度值的设定位数的高位值进行平均值计算，降低了对存储空间的要求，可以节省运算的硬件资源。

上述方法中，其特征在于，所述步骤C包括：

确定各个子图像像素灰度参考值所属的灰度级；根据灰度级对应的扩展量确定各个子图像所对应的扩展量。

由此可知，根据每个子图像像素灰度级对应的扩展量，可以准确地为每个子图像的像素分配与其最接近的灰度值扩展量，从而使图像亮的部分更亮，暗的部分更暗。

上述方法中，其特征在于，所述扩展量包括扩展倍数、扩展函数。

由此可知，用户可以根据需要采用不同类型的扩展量，较佳的，对变化不敏感的灰度段使用扩展倍数、指定部分灰度段；用户可以对灰度变化敏感的灰度段使用扩展函数。

上述方法中，其特征在于，步骤D所述运算包括：

将不同子图像包含的各个像素灰度值与对应的不同扩展量进行相乘并取整运算。

由此可知，将不同子图像包含的各个像素灰度值与对应的不同扩展量进行相乘并取整运算可以为不同子图像内的各个像素重新分配一个能使对比度类似于更高的灰度值。

上述方法中，其特征在于，进一步包括：

根据所述子图像距离要显示的图像中心的距离，对灰度值运算结果进行加权计算生成所要显示的新灰度值。

由此可知，可以采用加权系数对灰度值的改变，以实现加强远离中心区域的子画面的对比度，使得这部分图像得以对比度补偿。

上述方法中，其特征在于，进一步包括：

根据所述子图像距离要显示的图像中心的距离，对所述子图像各个像素的亮度值进行加权计算生成所要显示的新亮度值。

由此可知，可以采用加权系数对亮度值的改变，以实现加强远离中心区域的子画面的亮度，使得这部分图像得以亮度补偿。

上述方法中，其特征在于，所述加权计算包括：

将所运算的量乘以

或

其中，所述x为子图像距离图像中心的距离。

由此可知，可采用的加权系数

或

简单，在不影响运算速度的前提下实现了部分图像的对比度、亮度补偿。

本发明提供的一种图像显示的调整装置，包括：

图像切分单元(11)，用于将要显示的图像划分成设定数量个子图像；

灰度均值计算单元(12)，用于分别根据不同子图像包含的各个像素灰度值计算出不同子图像像素灰度参考值；

灰度存储单元(13)，用于存储不同像素灰度参考值对应的不同扩展量；

灰度扩展量确定单元(14)，用于确定灰度均值计算单元(12)计算出的不同子图像像素灰度参考值对应的灰度存储单元(13)中的不同扩展量；

灰度运算单元(15)，用于根据确定出的不同扩展量分别将不同子图像包含的各个像素灰度值运算生成所要显示的新灰度值。

由此可知，该图像显示的调整装置可以完全实现上述图像显示的调整方法带来的类似于图像对比度提高的画质改善，并可根据不同的需要对装置内各单元进行优化。

附图说明

图1为本发明图像显示的调整装置的示意图；

图2为本发明图像显示的调整方法的流程图。

具体实施方式

如图1示出了本发明提供的一种图像显示的调整装置，用来改变要显示图像的各个像素的灰度值，以提高图像显示的画质，该装置包括：

图像切分单元11，用于将液晶显示器接收的要显示的每帧图像划分设定数量的区域块，形成设定数量的子图像。

灰度均值计算单元12，用于对图像切分单元11所划分形成的各个子图像的像素灰度值分别进行计算，获得不同子图像所包含的各个像素灰度的不同平均值。

灰度存储单元13，存储有不同灰度段的灰度级和对应的不同的扩展量。其中扩展量可以是扩展倍数，也可以是扩展函数，将在后文进行详细介绍。

灰度扩展量确定单元14，用于根据灰度存储单元13存储的不同灰度段的灰度级对应的不同的扩展量来确定灰度均值计算单元12所计算的各个子图像的不同像素灰度平均值所对应的不同扩展量。

灰度运算单元15，用于将灰度扩展量确定单元14确定的不同子图像对应的不同扩展量与不同的子图像所包含的各个像素的灰度值进行运算获得各个像素新的灰度值，作为输出图像各个像素的各个灰度值。

由上装置，便可以实现将接收要显示的图像的各个像素进行灰度值处理后再进行输出显示，以类似于提高图像显示的对比度，从而提升了显示的画质。

下面参见图2示出的一种图像显示的调整方法，对上述装置的工作原理进行详细介绍，包括以下步骤：

预先，将液晶屏可实现的灰度级划分若干灰度段，并为每个灰度段分配一个扩展量。

例如，对于使用驱动芯片输入数据为8位的液晶屏，可以实现2的8次方，即256个灰度级，即灰度为0～255。本例中，将这256个灰度级划分为7个灰度段，每个灰度段对应一个扩展量。通过扩展量与图像灰度的运算使得液晶屏亮处更亮、暗处更暗。其中扩展量可以是扩展倍数，也可以是扩展函数，下表1示出了以扩展倍数为扩展量对灰度划分的例子：

灰度段	灰度级	扩展倍数
			第一段	0～31	0.5
第二段	32～63	0.75
			第三段	64～95	0.875
第四段	96～159	1
			第五段	160～191	1.05
第六段	192～223	1.08
			第七段	224～255(扩大后大于255的取255)	1.13

表1

需要说明的是，所述的扩展量采用扩展函数时，可以在每个灰度段采用不同的扩展函数来实现不同灰度段灰度变化的不同。由于函数的灵活性，不同灰度段也可以采用相同的函数，例如采用类似

的函数，同样可以实现不同灰度段对应灰度变化的不同。不难理解，也可以扩展倍数和扩展量同时存在，例如指定部分灰度段，如用户对变化不敏感的灰度段使用扩展倍数、指定部分灰度段，如用户对灰度变化敏感的灰度段使用扩展函数。

当对液晶屏进行画质改变时，需要对每帧图像进行接收和处理，具体包括以下步骤：

步骤201：接收图像数据。

本发明以帧为单位对图像数据进行处理，因此对图像数据的接收和缓存也以帧为单元进行。

具体为：进行数据接收时，在等待图像信号发出帧同步信号后，开始一帧图像的接收，将该帧图像的所有像素的灰度数据按照传输顺序存入帧存储器，同时对已存入的上一帧图像的数据进行处理；当又一帧图像到来时，在存储上上一帧图像数据的存储器空间位置存入本帧图像的数据，同时对上一帧图像数据进行处理。因此存储器总是存储相邻的两帧图像，一帧进行存储时，另一帧进行数据处理。这是因为，根据本发明的图像分块处理原则，图像各像素的处理顺序与传输顺序不一致，如果不进行存储而实时对数据进行处理，在某个像素需要处理时它可能还没有出现；如果只存储一帧，则下一帧图像的数据要覆盖掉存储器中上一帧图像的数据，这样有可能冲掉存储器中还未处理的数据。

步骤202：将接收的所待处理的图像，由图像切分单元11分成若干子图像。

本例中，由图像分切单元11将图像划分为64个大小相等的子图像。例如，对于分辨率为1920×1080的液晶电视显示器，每帧图像(即液晶面板的显示区域所显示的图像)分为相等的64个子图像，每个子图像内的像素总数为(3×1920/8)×(1080/8)＝720×135。不难理解，对于分辨率为1366×768时，则每个子图像的像素总数为(3×1366/8)×(768/8)＝513×96。本例中将以分辨率为1920×1080的液晶电视为例进行说明。

步骤203：对于各个若干子图像，灰度均值计算单元12分别将各个子图像的像素灰度值进行计算，分别取得各个子图像所包含各个图像像素的平均值。

本例中即针对64个子图像，对每个子图像中的720×135个像素灰度分别进行平均值计算，获得64个平均值。

由于本步骤计算灰度平均值是为了确定所要采用的扩展量，因此，也可以简化灰度平均值的计算方法，例如本例中，对于每个子图像中的像素数据的灰度进行累加以计算平均值时，对于二进制的灰度值，只取每个像素数据的最高3位进行计算。例如，对于0～31的灰度值，以二进制描述时恰好是最高3位数据为000，同理可以推出，表1中示出的七个灰度段内灰度值对应的最高3位数据(二进制)分别是000、001、010、011、100、101、110和111，即0、1、2、3、4、5、6和7。例如，对于灰度值为30(十进制)的像素，进行累加计算平均值时，只需取该灰度值二进制表示的最高3位，即数据000，做为像素数据累加的加数。此方法同样也适用于6位或10位数据的屏。可见，这种计算方式可以减小内存需求量，从而节省了硬件资源，也减小了运算量。

当然，如果希望计算精度较高的话，上述例子所取的数据位数需要向低位扩展，直至数据的全部位数，上述例子的3位数据就会增加位数。此时，需要的帧存储器容量就会扩大，运算量也会增大。那么，就需要增加相关的硬件资源。

本例中，预存一帧图像数据进行各个子图像像素灰度值数据的累加以计算平均值，因为每个像素数据只需要存最高3位，这样完全可以利用液晶面板控制板或时序控制(T-CON，Timing Controller)板上原有的存储器。例如，T-CON板上原有用来实现DCC(通过过压驱动来减轻动态图像拖尾)改变数据的存储器，其可以为每个像素的数据提供4位，这样该存储器完全可以用来预存一帧图像的灰度值数据。

步骤204：根据所述各个子图像像素平均值，由灰度扩展量确定单元14确定所述各个子图像对应的扩展量，如根据表1所示来确定扩展倍数作为扩展量。

步骤205：将不同子图像的各个像素的灰度值与不同子图像对应的扩展量通过灰度运算单元15进行运算得到新灰度值。

其中本例中所述的运算是将不同子图像内720×135像素的各个像素灰度值与所对应子图像的扩展量(如扩展倍数)进行相乘，并进行四舍五入取整运算，来得到一帧图像所有像素的灰度值。

步骤206：将步骤204计算出的各个像素新的灰度值作为该帧图像各个像素灰度值的实际输出。

由以上实施例可见，本发明相当于将液晶显示屏划分成若干大小相等的区域，每个区域对应同一帧图像的不同子图像，计算各个区域对应的不同子图像的各个像素灰度值的平均数，再根据不同子图像对应的不同像素灰度平均数，将不同区域子图像的所有像素的灰度值缩小或扩大所述灰度平均数对应的特定的倍数，从而提高较高灰阶对应的亮度和降低较低灰阶对应的亮度，使亮的区域更亮，暗的区域更暗，提高了图像的表现力，改善了画质。本发明适用于任何背光模式，特别是在灯管背光模式下较佳。

说明的是，将表1示出的灰度级划分的约多，则对明亮度变化的控制的越精确。将图像划分的子图像越多，则图像不同位置的明亮变化越精确，尤其当图像划分到极点，即为各个像素，则本发明即变为针对各个像素，对该像素灰度进行变化控制。这样会使得对图像亮度控制更精确，但由于需要对每个像素进行所属灰度级的判断，增加了运算量，对硬件CPU、存储器都有要求。具有可以根据硬件情况进行选择。

另外，还可以对所划分的区域进行不同的加权，例如可以根据所述区域距离显示屏中心的远近乘以一个不同的加权系数，以使得远离中心位置的子图像进行亮度补偿。这是因为相对于人正视屏幕中心时，越远离屏幕中心的区域视觉越斜视，由此视觉上会感觉越远离中心区域的子画面越暗，此情况尤其适用于显示屏为超大屏幕的情况。故可以采用加权系数对灰度值的改变，以实现加强远离中心区域的子画面的亮度，使得这部分图像得以亮度补偿。例如，所乘的加权系数可以为 $f=(1+\sqrt[n]{x}),$ 其中x表示子图像中心到显示屏中心的距离。这样当判断为位于显示屏中心的子图像，即x＝0时，则所乘的加权系数为1，即对所生成的新灰度值不再变化；判断子图像中心距离显示屏中心距离为x时，所乘的加权系数为

将所生成像素的新灰度值再扩大

倍作为其像素要显示的灰度值。其中n为设定的整数。

当然，上述对远离中心位置的子图像进行亮度补偿也可以直接对亮度值进行控制，这样对灰度值的计算到步骤205执行后就结束了，而对图像亮度乘以加权系数则可以在计算灰度值时并行运算并输出。这样相对于上述对灰度值乘以加权系数来说，由于是对不同参数的并行运算因此可以缩短运算时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，例如上述 $f=(1+\sqrt[n]{x})$ 公式也可以采用 $f=\sqrt[n]{1+x}$ 等公式均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种图像显示的调整方法，其特征在于，包括步骤：

A、将要显示的图像划分成设定数量个子图像；

B、根据不同子图像包含的各个像素灰度值分别计算出不同子图像像素灰度参考值；

C、确定不同子图像像素灰度参考值对应的不同扩展量；

D、根据确定出的不同扩展量将不同子图像包含的各个像素灰度值运算生成所要显示的新灰度值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B所述分别计算出不同子图像像素灰度参考值的步骤包括：

分别计算出不同子图像所包含的各个像素的灰度平均值作为像素灰度参考值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算所述各个像素的灰度平均值的步骤包括：

选取各个像素的灰度值的设定位数的高位值进行平均值计算。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

确定各个子图像像素灰度参考值所属的灰度级；

根据灰度级对应的扩展量确定各个子图像所对应的扩展量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述扩展量包括扩展倍数、扩展函数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D所述运算包括：

将不同子图像包含的各个像素灰度值与对应的不同扩展量进行相乘并取整运算。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：

根据所述子图像距离要显示的图像中心的距离，对灰度值运算结果进行加权计算生成所要显示的新灰度值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

根据所述子图像距离要显示的图像中心的距离，对所述子图像各个像素的亮度值进行加权计算生成所要显示的新亮度值。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述加权计算包括：

将所运算的量乘以

或

；其中，所述x为子图像距离图像中心的距离。

10.一种图像显示的调整装置，其特征在于，包括：

图像切分单元(11)，用于将要显示的图像划分成设定数量个子图像；

灰度均值计算单元(12)，用于分别根据不同子图像包含的各个像素灰度值计算出不同子图像像素灰度参考值；

灰度存储单元(13)，用于存储不同像素灰度参考值对应的不同扩展量；

灰度扩展量确定单元(14)，用于确定灰度均值计算单元(12)计算出的不同子图像像素灰度参考值对应的灰度存储单元(13)中的不同扩展量；

灰度运算单元(15)，用于根据确定出的不同扩展量分别将不同子图像包含的各个像素灰度值运算生成所要显示的新灰度值。

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