CN104299600B - 图像显示装置及其图像优化方法 - Google Patents

Abstract

一种图像显示装置及其图像优化方法。图像显示装置包括图像内容分析器、亮度补偿器以及图像优化处理器。图像内容分析器接收图像数据以及环境光亮度，并依据图像数据以及环境光亮度产生背光亮度调整值。亮度补偿器依据背光亮度调整值来产生图像数据亮度调整值，且依据图像数据亮度调整值来调整图像数据的亮度以产生第一图像数据。图像优化处理器依据图像数据亮度调整值来产生饱和度调整权重。图像优化处理器并依据饱和度调整权重来调整第一图像数据的亮度以产生输出图像数据。

Description

图像显示装置及其图像优化方法

技术领域

本发明涉及一种图像显示装置，且特别涉及一种可进行图像优化的图像显示装置。

背景技术

随着电子产品日益普及化，在电子装置上提供优质化的显示装置成为设计者的重要课题。为配合电子装置移动化的需求，使用者需要不论在任何环境下，都可以提供优质显示的电子装置。

在已知的技术领域中，显示装置可以依据所处环境的环境亮度来调整背光模块所产生的亮度。然而，在较明亮的户外环境中，为了抵抗强光的反射效果，背光模块所产生的亮度往往会被调到最大的亮度，造成电力消耗的浪费。此外，为了有效解省消耗功率，已知技术的显示装置可通过调高显示图像的亮度的方式，来使背光模块所产生的亮度可以适度地调降。

然而，单纯的调高显示图像的亮度，会使得显示图像的质量产生例如噪声变大及色彩失真的劣质化的现象，影响到显示装置所呈现的视觉效果。因此，如何兼顾显示质量以及电力消耗，为本领域设计者所重视的问题。

发明内容

本发明提供一种图像显示装置，可对亮度调整后的图像数据进行图像优化动作，藉以提升显示质量。

本发明还提供一种适用于图像显示装置的图像优化方法，可对亮度调整后的图像数据进行图像优化动作，藉以提升显示质量。

本发明的图像显示装置包括图像内容分析器、亮度补偿器以及图像优化处理器。图像内容分析器接收图像数据以及环境光亮度，并依据图像数据以及环境光亮度产生背光亮度调整值。亮度补偿器耦接图像内容分析器，并依据背光亮度调整值来产生图像数据亮度调整值，且依据图像数据亮度调整值来调整图像数据的亮度以产生第一图像数据。图像优化处理器耦接亮度补偿器，依据图像数据亮度调整值来产生饱和度调整权重。图像优化处理器并依据饱和度调整权重来调整第一图像数据的亮度以产生输出图像数据。

在本发明的一实施例中，上述的图像优化处理器还计算输出图像数据与第一图像数据间的亮度增幅，且计算输出图像数据的细节变异度。图像优化处理器且依据亮度增幅以及细节变异度来调整输出图像数据以产生调整后输出图像数据。

在本发明的一实施例中，上述的图像优化处理器计算输出图像数据与第一图像数据的亮度差来获得亮度增幅。

在本发明的一实施例中，上述的输出图像数据包括多个像素数据。图像优化处理器计算各像素数据与各像素数据邻近的多个邻近像素数据的亮度值的差来获得细节变异度。

在本发明的一实施例中，上述的图像优化处理器依据亮度增幅以及亮度增幅权重函数来获得亮度修正权重值。图像优化处理器并依据细节变异度以及细节变异权重函数来获得细节变异修正权重值。

在本发明的一实施例中，上述的图像优化处理器依据亮度修正权重值以及细节变异修正权重值的和来获得细节修正权重。图像优化处理器并依据细节修正权重来调整输出图像数据以产生调整后输出图像数据。

在本发明的一实施例中，上述的图像优化处理器依据饱和度调整权重函数及图像数据亮度调整值来产生饱和度调整权重。其中，饱和度调整权重与图像数据亮度调整值成反比。

本发明的种图像优化方法适用于图像显示装置。其中的步骤包括：接收图像数据以及环境光亮度，并依据图像数据以及环境光亮度产生背光亮度调整值；再依据背光亮度调整值来产生图像数据亮度调整值，并依据图像数据亮度调整值来调整图像数据的亮度以产生第一图像数据；并且，依据图像数据亮度调整值来产生饱和度调整权重，并依据饱和度调整权重来调整第一图像数据的亮度以产生输出图像数据。

基于上述，本发明的图像显示装置进一步针对依据背光亮度的调整来调整图像数据的亮度，并增对调整后的图像数据进行饱和度的调整动作，以进一步优化所要显示的图像，提升图像显示装置的显示效能。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1绘示本发明一实施例的图像显示装置100的示意图。

图2绘示本发明实施例的饱和度调整权重函数的曲线图。

图3绘示本发明实施例的亮度增幅权重函数的示意图。

图4则绘示本发明实施例的细节变异权重函数的示意图。

图5绘示本发明实施例的图像优化方法的流程图。

【符号说明】

100：图像显示装置

110：图像内容分析器

120：亮度补偿器

130：图像优化处理器

ENL：环境光亮度

BLT：背光亮度调整值

IMG1：第一图像数据

IMGD：图像数据

IMGO：输出图像数据

dY：亮度调整值

210～230、310、410：曲线

S510～S530：图像优化步骤

具体实施方式

请参照图1，图1绘示本发明一实施例的图像显示装置100的示意图。图像显示装置100包括图像内容分析器110、亮度补偿器120以及图像优化处理器130。图像内容分析器110接收图像数据IMGD以及环境光亮度ENL。图像内容分析器110依据图像数据IMGD以及环境光亮度ENL产生背光亮度调整值BLT。

背光亮度调整值BLT被传送至与图像内容分析器110相耦接的亮度补偿器120。亮度补偿器120依据背光亮度调整值BLT来产生图像数据亮度调整值以及图像数据亮度调整比例。亮度补偿器120并依据图像数据亮度调整值以及图像数据亮度调整比例来调整图像数据IMGD的亮度以产生第一图像数据IMG1。举例来说明，以图像数据IMGD包括第一色光图像数据RIN、第二色光图像数据GIN以及第三色光图像数据BIN为例，亮度补偿器120并依据背光亮度调整值BLT来产生图像数据亮度调整值dY以及图像数据亮度调整比例RATIO，并据以产生包括第一色光图像数据RIN1、第二色光图像数据GIN1以及第三色光图像数据BIN1的第一图像数据IMG1。其中，第一色光图像数据RIN1、第二色光图像数据GIN1以及第三色光图像数据BIN1的计算方式如下式(1)所示：

RIN1＝RATIO×RIN+dY

GIN1＝RATIO×GIN+dY

BIN1＝RATIO×BIN+dY (1)

以背光亮度调整值BLT用来调低图像显示装置100的背光亮度为例，图像数据亮度调整比例RATIO可以是一个大于1的值并用以调高图像数据IMGD的亮度以产生第一图像数据IMG1。而图像数据亮度调整值dY则可用来决定是否调整图像数据IMGD的饱和度。其中，当图像数据亮度调整值dY大于0时，表示图像数据IMGD的饱和度会被调低；当图像数据亮度调整值dY小于0时，表示图像数据IMGD的饱和度会被调高；而当图像数据亮度调整值dY等于0时，表示图像数据IMGD的饱和度不会被调整。

图像优化处理器130耦接亮度补偿器120。图像优化处理器130依据图像数据亮度调整值dY来产生饱和度调整权重W_sat。图像优化处理器130并依据所计算出的饱和度调整权重W_sat来调整第一图像数据IMG1的亮度以产生输出图像数据IMGO。其中，饱和度可以由下列的式(2)来计算获得：

其中Max表示取其对应的括号中数值的最大值的运算，Min取其对应的括号中数值的最小值的运算。

以下请同时参照图1以及图2，其中，图2绘示本发明实施例的饱和度调整权重函数的曲线图。上述的饱和度调整权重W_sat可以由图2绘示的饱和度调整权重函数来获得。在图2中，曲线210表示数据亮度调整值dY大于0时的图像亮度与饱和度调整权重W_sat的关系曲线；曲线220表示数据亮度调整值dY等于0时的图像亮度与饱和度调整权重W_sat的关系曲线；而曲线230则表示数据亮度调整值dY小于0时的图像亮度与饱和度调整权重W_sat的关系曲线。曲线210～230都会随着图像亮度往饱和度调整权重W_sat等于1的位置收敛。也就是说，当饱和度调整权重W_sat大于1时，会增强图像数据IMGD的饱和度，当饱和度调整权重W_sat等于1时，图像数据IMGD的饱和度保持不变；当饱和度调整权重W_sat小于1时，会降低图像数据IMGD的饱和度。饱和度调整权重W_sat与图像数据IMGD亮度调整值成反比。

图像优化处理器130可以依据式(2)以算术运算的方式来计算出饱和度调整权重W_sat。当然，图2中的曲线210～230中关于饱和度调整权重W_sat与亮度的关系也可以被纪录在一个或多个查找表中。图像优化处理器130也可以通过这个查找表来查找出饱和度调整权重W_sat。

在另一方面，依据饱和度调整权重W_sat来计算出图像数据IMGO的方式可以由下述输出图像数据IMGO与饱和度调整权重W_sat的关系式(3)来完成：

$RO=W\_sat*RIN1+\frac{1}{2}*(1-W\_sat)*(GIN1+BIN1)$

$GO=W\_sat*GIN1+\frac{1}{2}*(1-W\_sat)*(RIN1+BIN1)$

$BO=W\_sat*BIN1+\frac{1}{2}*(1-W\_sat)*(GIN1+RIN1)---\left(3\right)$

其中，RO、GO及BO为输出图像数据IMGO所包括的三个色光的图像数据。当然，图像优化处理器130可以直接进行式(3)的算术运算来获得输出图像数据IMGO，图像优化处理器130或也可以依据式(3)来建立记录输出图像数据IMGO、第一图像数据IMG1以及饱和度调整权重W_sat的查找表，并依据所建立的查找表来依据饱和度调整权重W_sat以产生输出图像数据IMGO。

在另一方面，图像优化处理器130可以针对输出图像数据IMGO进行更进一步的调整动作。其中，图像优化处理器130还计算输出图像数据IMGO与第一图像数据IMG1间的亮度增幅dY2，并且，图像优化处理器130也计算输出图像数据IMGO的细节变异度。图像优化处理器130再依据亮度增幅dY2以及细节变异度来产生调整后输出图像数据。

值得注意的是，亮度增幅dY2可以通过图像优化处理器130计算输出图像数据IMGO与第一图像数据IMG1的亮度差来获得。而细节变异度则可以由图像优化处理器130针对输出图像数据IMGO所包括的多个像素数据计算进行计算来获得。其中，图像优化处理器130可以计算各该像素数据与各该像素数据邻近的邻近像素数据的亮度值的差来获得细节变异度。

以下请同时参照图1、图3及图4，其中图3绘示本发明实施例的亮度增幅权重函数的示意图，图4则绘示本发明实施例的细节变异权重函数的示意图。图3绘示的曲线310表示本发明实施例的亮度增幅权重函数所呈现的亮度增幅与亮度增幅权重的关系曲线，其中，曲线310所显示的亮度增幅与亮度增幅权重是成反比的。图像优化处理器130可以通过曲线310来依据所计算出的亮度增幅dY2来计算出亮度增幅权重。在图4的绘示中，曲线410则表示本发明实施例的细节变异权重函数所呈现的细节变异度与细节变异权重的关系曲线，其中，曲线410所显示的细节变异度与细节变异权重是成正比，且当细节变异度过大时，细节变异权重会趋近于一个稳定值。

此外，图像优化处理器130会将所获得的细节变异权重以及亮度增幅权重进行相加以产生细节修正权重，并通过细节修正权重来对输出图像数据IMGO进行调整以产生调整输出图像数据IMGTO。

图像优化处理器130可依据式(4)进行调整输出图像数据IMGTO的产生，式(4)如下所示：

RTO＝RO+dY2×EDW

GTO＝GO+dY2×EDW

BTO＝BO+dY2×EDW (4)

其中，RTO、GTO及BTO为输出图像数据IMGTO所包括的三个色光的图像数据，EDW则为细节修正权重。

以下请参照图5，图5绘示本发明实施例的图像优化方法的流程图。图像优化方法的步骤包括：在步骤S510中，接收图像数据以及环境光亮度，并依据图像数据以及环境光亮度产生背光亮度调整值；接着，在步骤S520中，依据背光亮度调整值来产生图像数据亮度调整值，并依据图像数据亮度调整值来调整图像数据的亮度以产生第一图像数据；最后，在步骤S530中，依据图像数据亮度调整值来产生饱和度调整权重，并依据饱和度调整权重来调整第一图像数据的亮度以产生输出图像数据。

关于本实施例的动作细节的部分，在前述的实施例及实施方式都有详细的说明，以下恕不赘述。

综上所述，本发明不仅针对背光亮度调整值进行图像数据的亮度调整外，还会兼顾到图像的饱和度来进行图像数据的调整。如此一来，显示装置除了会针对背光模块的亮度进行控管以节省电能外，还兼顾到图像显示的质量，有效达到节省且影响优化的功效。

Claims (13)

1.一种图像显示装置，包括：

一图像内容分析器，接收一图像数据以及一环境光亮度，依据该图像数据以及该环境光亮度产生一背光亮度调整值；

一亮度补偿器，耦接该图像内容分析器，依据该背光亮度调整值来产生一图像数据亮度调整值以及一图像数据亮度调整比例，并依据该图像数据亮度调整值及该图像数据亮度调整比例来调整该图像数据的亮度以产生一第一图像数据；以及

一图像优化处理器，耦接该亮度补偿器，依据该图像数据亮度调整值来产生一饱和度调整权重，该图像优化处理器并依据该饱和度调整权重来调整该第一图像数据的亮度以产生一输出图像数据。

2.如权利要求1所述的图像显示装置，其中该图像优化处理器还计算该输出图像数据与该第一图像数据间的一亮度增幅，且计算该输出图像数据的一细节变异度，该图像优化处理器且依据该亮度增幅以及该细节变异度来调整该输出图像数据以产生一调整后输出图像数据。

3.如权利要求2所述的图像显示装置，其中该图像优化处理器计算该输出图像数据与该第一图像数据的亮度差来获得该亮度增幅。

4.如权利要求2所述的图像显示装置，其中该输出图像数据包括多个像素数据，该图像优化处理器计算各该像素数据与各该像素数据邻近的多个邻近像素数据的亮度值的差来获得该细节变异度。

5.如权利要求2所述的图像显示装置，其中该图像优化处理器依据该亮度增幅以及一亮度增幅权重函数来获得一亮度修正权重值，该图像优化处理器并依据该细节变异度以及一细节变异权重函数来获得一细节变异修正权重值。

6.如权利要求5所述的图像显示装置，其中该图像优化处理器依据该亮度修正权重值以及该细节变异修正权重值的和来获得一细节修正权重，该图像优化处理器并依据该细节修正权重来调整该输出图像数据以产生该调整后输出图像数据。

7.如权利要求1所述的图像显示装置，其中该图像优化处理器依据一饱和度调整权重函数及该图像数据亮度调整值来产生该饱和度调整权重，其中，该饱和度调整权重与该图像数据亮度调整值成反比。

8.一种图像优化方法，适用于图像显示装置，包括：

接收一图像数据以及一环境光亮度，依据该图像数据以及该环境光亮度产生一背光亮度调整值；

依据该背光亮度调整值来产生一图像数据亮度调整值以及一图像数据亮度调整比例，并依据该图像数据亮度调整值及该图像数据亮度调整比例来调整该图像数据的亮度以产生一第一图像数据；以及

依据该图像数据亮度调整值来产生一饱和度调整权重，并依据该饱和度调整权重来调整该第一图像数据的亮度以产生一输出图像数据。

9.如权利要求8所述的图像优化方法，其中还包括：

计算该输出图像数据与该图像数据间的一亮度增幅；

计算该输出图像数据的一细节变异度；以及

依据该亮度增幅以及该细节变异度来调整该输出图像数据以产生一调整后输出图像数据。

10.如权利要求9所述的图像优化方法，其中还包括：

计算该输出图像数据与该图像数据的亮度差来获得该亮度增幅。

11.如权利要求9所述的图像优化方法，其中，该输出图像数据包括多个像素数据，该图像优化方法还包括：

计算各该像素数据及与各该像素数据邻近的多个邻近像素数据的亮度值的差来获得该细节变异度。

12.如权利要求9所述的图像优化方法，其中，依据该饱和度调整权重来调整该第一图像数据的亮度以产生该输出图像数据的步骤包括：

依据该亮度增幅以及一亮度增幅权重函数来获得一亮度修正权重值；

依据该细节变异度以及一细节变异权重函数来获得一细节变异修正权重值；以及

依据该亮度修正权重值以及该细节变异修正权重值的和来调整该输出图像数据以产生该调整后输出图像数据。

13.如权利要求8所述的图像优化方法，其中，依据该图像数据亮度调整值来产生该饱和度调整权重的步骤包括：

依据一饱和度调整权重函数及该图像数据亮度调整值来产生该饱和度调整权重，

其中，该饱和度调整权重与该图像数据亮度调整值成反比。