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CN108009993B - 处理高动态范围图像的方法和模块以及使用其的显示设备 - Google Patents

处理高动态范围图像的方法和模块以及使用其的显示设备 Download PDF

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CN108009993B CN201710880733.2A CN201710880733A CN108009993B CN 108009993 B CN108009993 B CN 108009993B CN 201710880733 A CN201710880733 A CN 201710880733A CN 108009993 B CN108009993 B CN 108009993B
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Abstract

在这里公开的是一种能够依照照度来改善可视性的用于处理高动态范围(HDR)图像的方法和模块，以及使用了所述方法和模块的显示设备。在一个实施例中，接收通过照度传感器感测到的照度信息，对感知量化器电光传递函数(PQ‑EOTF)进行调节，并且通过使用经过调节的PQ‑EOTF来将第一HDR图像的灰度信息转换成第二HDR图像的亮度信息。对第二HDR图像的亮度信息进行分析，以计算第二HDR图像中具有显示设备的目标峰值亮度或更高亮度的像素的高亮度比率。通过使用依照高亮度比率而变化的映射函数，将第二HDR图像亮度映射到适合显示设备的第三HDR图像。

Description

处理高动态范围图像的方法和模块以及使用其的显示设备
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2016年10月31日提交的大韩民国专利申请10-2016-0143894的优先权，其中所述申请据此被全面引入以作为参考。
技术领域
本发明涉及一种能够依照照度来改善可视性的用于处理高动态范围(HDR)图像的方法和模块，以及使用了所述方法和模块的显示设备。
背景技术
人类可以感知大约10-6到108尼特(cd/m2)的宽亮度范围，并且考虑了这一点的高动态范围(以下将其称为HDR)技术除了摄影之外业已扩展至图像创建、显示器研发等等。
HDR图像是用电影和电视工程师协会(SMPTE)ST.2084定义的感知量化器光电传递函数(以下将其称为PQ-OETF)编码的，并且具有0-10,000尼特的高动态范围。
显示设备需要使用在SMPTE ST.2084中定义的感知量化器电光传递函数(PQ-EOTF)来执行图像处理过程，以便显示HDR图像。
然而，由于在显示设备的图像处理过程中使用的PQ-EOTF是在暗室中得到的，因此，亮室中的最小可觉差(JND)并不适用。
为此，当显示设备在明亮的房间中显示经历过使用PQ-EOTF的图像处理过程的HDR图像时将会产生亮度饱和现象，其中在高亮度区域将会导致产生灰度条纹，由此劣化可视性。
发明内容
相应地，本发明涉及一种用于处理高动态范围(HDR)图像的方法和模块以及使用了所述方法和模块的显示设备，其基本消除了因为现有技术的限制和缺陷所造成的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种用于处理高动态范围(HDR)图像的方法和模块以及使用了所述方法和模块的显示设备，其中所述方法和模块能够根据照度来自适应地提升HDR图像的可视性。
本发明的附加优点、目标和特征部分会在后续的具体实施方式中得到阐述，并且部分可以在本领域技术人员在检查后续描述时被其清楚了解，或者也可以通过实践本发明来获悉。本发明的目标及其他优点可以通过在书面描述及其权利要求和附图中特别指出的结构而被实现和获得。
在根据一个实施例的用于处理图像的方法和模块中，通过照度传感器感测到的照度信息将被接收，感知量化器电光传递函数(PQ-EOTF)将被调节，并且第一HDR图像的灰度信息会通过使用经过调节的PQ-EOTF而被转换成第二HDR图像的亮度信息。
在根据一个实施例的用于处理图像的方法和模块中，分析第二HDR图像的亮度信息，以计算第二HDR图像中具有显示设备的目标峰值亮度或更高亮度的像素的高亮度比率。
在根据一个实施例的用于处理图像的方法和模块中，通过使用依照高亮度比率变化的映射函数来将第二HDR图像亮度映射到适合显示设备的第三HDR图像。
在根据一个实施例的用于处理图像的方法和模块中，通过使用感知量化器光电传递函数(PQ-OETF)来将第三HDR图像的亮度信息转换成第四HDR图像的灰度信息，并且输出所述灰度信息。
在根据一个实施例的用于处理图像的方法和模块中，当高亮度比率超出阈值时，在具有第二HDR图像的目标峰值亮度或更低亮度的第一亮度部分中使用第一线性映射函数，并且在具有目标峰值亮度或更高亮度的第二亮度部分中使用第二非线性映射函数，以及在高亮度比率小于等于阈值的时候使用第一映射函数。
在根据一个实施例的用于处理图像的方法和模块中，当高亮度比率超出阈值时，第二HDR图像的第二亮度部分的亮度依照第二映射函数而在介于显示设备的目标峰值亮度与显示设备的最大亮度之间的范围中增大，以及当高亮度比率小于等于阈值时，第二HDR图像的第二亮度部分被映射到目标峰值亮度。
一个实施例的显示设备使用了如上所述的图像处理模块。
在本发明的实施例中，PQ-EOTF曲线会依照照度而被调节，以便调节HDR图像的亮度，以及如果经过调整的HDR图像的高亮度比率大于等于该阈值，那么大于等于显示设备的目标峰值亮度的高亮度部分将会增大，以便增大HDR图像的灰度可区别性以及减小亮度饱和度，由此提升可视性以及图像质量。
如果依照照度调节的HDR图像的高亮度比率小于阈值，那么根据本发明实施例的显示设备会以小于等于显示设备的目标峰值亮度的亮度来显示HDR图像，由此提升可视性以及保持功耗。
应该理解的是，关于本发明的前述的概括性描述以及后续的详细描述都是例示性和说明性的，并且其目的是提供关于请求保护的本发明的更进一步的说明。
附图说明
所包括的附图提供了关于本发明的进一步的理解，这些附图被引入并构成了本申请的一部分，其示出了本发明的一个或多个实施例，并且连同说明书一起用于说明本发明的原理。
图1是显示了根据本发明实施例的HDR显示设备结构的示意性框图。
图2是示出了根据本发明实施例的HDR图像处理方法的流程图。
图3是显示了根据本发明实施例的HDR图像处理模块的框图。
图4是显示了根据本发明实施例的亮度映射函数的曲线图。
图5是显示了使用了PQ-EOTF曲线的根据本发明实施例的HDR显示设备的图像处理结果的图示。
图6是显示了在根据本发明实施例的HDR显示设备显示具有大于阈值的高亮度比率的HDR图像时的图像处理结果的图示。
图7是显示了在根据本发明实施例的HDR显示设备显示具有小于阈值的高亮度比率的HDR图像时的图像处理效果的图示。
具体实施方式
图1是显示了根据本发明的实施例的HDR显示设备的结构的示意性框图。图2是示出根据本发明的实施例的HDR图像处理方法的流程图。
图1所示的HDR显示设备包括具有图像处理模块500的定时控制器100、作为面板驱动器的数据驱动器200和栅极驱动器300、显示面板400、图像处理模块500、照度传感器600、电源、伽马电压发生器等等。
显示面板400通过一个将像素排列在矩阵中的像素阵列来显示图像。基本像素可以由至少三种子像素(W/R/G、B/W/R、G/B/W、R/G/B或W/R/G/B)组成，由此能够通过对白色(W)、红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)子像素进行颜色混合来表现白色。
液晶显示器(LCD)面板或有机发光二极管(OLED)面板可作为显示面板400来使用。在下文中，假设显示面板400是OLED面板。
如果显示面板400是OLED面板，那么如图1所示，每一个子像素SP都包括连接在具有高电压EVDD的电源线PL1与具有低电压EVSS的电源线PL2之间的OLED部件以及像素电路，其中所述像素电路至少包含了第一和第二开关TFT ST1和ST2、驱动TFT DT以及存储电容器Cst，以便驱动OLED部件。像素电路的结构是各种各样的，并且不局限于图1的结构。
OLED部件包括连接到驱动TFT DT的阳极、连接到具有低电压EVSS的电源线PL2的阴极、以及介于阳极与阴极之间并且以与通过驱动TFT DT所供应的电流量成比例的方式发光的发光层。
第一开关TFT ST1由一条栅极线GLa的栅极信号驱动，以便将来自数据线DL的数据电压提供给驱动TFT DT的栅极电极，并且第二开关TFT ST2由另一条栅极线GLb的栅极信号驱动，以便将来自参考线RL的参考电压提供给驱动TFT DT的源极电极。第二开关TFT ST2可以进一步用作用于在感测模式中将电流从驱动TFT(DT)输出到参考线RL的路径。
连接在驱动TFT DT的栅极电极与源极电极之间的存储电容器Cst提供的是通过第一开关TFT ST1提供给栅极电极的数据电压与通过第二开关TFT ST2提供给源极电极的参考电压之间的差分电压，以此作为驱动TFT DT的驱动电压。
驱动TFT DT依照从存储电容器Cst接收的驱动电压来控制从具有高电压EVDD的电源线PL1接收的电流，以便向OLED部件提供与驱动电压成比例的电流，由此使得OLED部件能够发光。
数据驱动器200从定时控制器100接收数据控制信号和图像数据。该数据驱动器200被依照数据控制信号而驱动，以将接收自伽马电压发生器的参考伽马电压拆分成灰度电压，此外它还使用所拆分的灰度电压将数字图像数据转换成模拟数据信号，以及将模拟数据信号提供给显示面板400的数据线。
数据驱动器200包括用于分开驱动显示面板400的数据线的多个数据驱动IC。每一个数据驱动IC都可以安装在要使用带式自动接合(TAB)方法附着于显示面板400抑或使用玻璃上芯片(COG)方法安装在显示面板400上的电路薄膜上，例如带载封装(TCP)、膜上芯片(COF)、或是柔性印刷电路(FPC)。
栅极驱动器300使用从定时控制器100接收的栅极控制信号来驱动显示面板400的多条栅极线。响应于栅极控制信号，栅极驱动器300会在扫描时段中向每一条栅极线提供栅极导通电压扫描脉冲，并且会在其他时段中提供栅极断开电压。
栅极驱动器300可以包括至少一个栅极IC，并且可以被安装在要用TAB方法附着于显示面板400抑或是用COG方法安装在显示面板400上的电路薄膜上，例如TCP、COF、或是FPC。作为替换，栅极驱动器300可以与用于对在面板内栅极(GIP)类型的显示面板400的非显示区域中提供的显示面板400的像素阵列进行配置的TFT阵列一起形成于TDT衬底之上。
照度传感器600被安装在显示设备中，以便感测显示设备的外部照度，以及将感测到的照度信息提供给图像处理模块500。
定时控制器100从外部系统接收HDR图像数据、定时信号等等。该定时控制器100使用所接收的定时信号来控制数据驱动器200以及栅极驱动器300的驱动定时。输入定时信号包括点时钟、数据使能信号、垂直同步信号以及水平同步信号。垂直同步信号和水平同步信号是可以省略的。在这种情况下，定时控制器100可以根据点时钟来对数据使能信号进行计数，以产生和使用垂直同步信号和水平同步信号。用于控制数据驱动器200的驱动的数据控制信号可以包括源起始脉冲、源采样时钟、源输出使能信号等等。用于控制栅极驱动器300的驱动的栅极控制信号可以包括栅极起始脉冲、栅极移位时钟、栅极输出使能信号等等。
定时控制器100使用图像处理模块500执行关于HDR图像的各种图像处理过程，并且将经过图像处理的数据提供给数据驱动器200。图像处理模块500既可以通过硬件而在定时控制器100中实施，也可以是指保存在存储器中的软件图像处理模块。同时，可以提供图像处理模块500作为与定时控制器100分离的单独的IC。在这种情况下，图像处理模块500可以位于定时控制器100的前一级。
在下文中将会参考图1和2来描述图像处理模块500的图像处理方法。
图像处理模块500依照照度来调节PQ-EOTF，由此调节HDR图像的亮度(S2和S4)。换句话说，图像处理模块500使用PQ-EOTF来将HDR图像转换成亮度信息(S2)，并且通过应用基于照度的加权来调节亮度信息(S4)。随着照度的增大，加权也会增大，并且由此HDR图像的亮度也会增大。由此，在显示设备上显示的HDR图像的可视性得到了提升。
图像处理模块500对HDR图像进行分析，以计算图像中具有显示设备的目标峰值亮度或更高亮度的高亮度部分的高亮度比率(S6)，其中所述HDR图像的亮度是依照照度调节的。
通常，OLED显示设备使用四色(W/R/G/B)子像素中的三色子像素(W/R/G、B/W/R、G/B/W或R/G/B)来实施目标峰值亮度低于最大亮度的白色，以调节色温。举例来说，当OLED显示设备的最大亮度(额定值)是800尼特时，目标峰值亮度可被设定成540尼特。
在进行HDR图像的动态范围到显示设备的动态范围的亮度映射处理时，图像处理模块500在具有目标峰值亮度或更小亮度的第一亮度部分使用第一映射函数，并且在具有目标峰值亮度或更大亮度的第二亮度部分选择性地使用第二映射函数以依照HDR图像的高亮度比率来增大亮度。
更具体地说，当HDR图像的高亮度比率超出阈值时(S8，Y)，图像处理模块500使用第一映射函数来映射具有目标峰值亮度或更小亮度的第一亮度部分，并且使用第二非线性映射函数而将具有目标峰值亮度或更大亮度的第二亮度部分(高亮度部分)的亮度增大到显示设备的最大亮度(额定值)(S10)。由此，高亮度部分的灰度的可区别性将会得到提升，并且亮度饱和度将会减小，从而提升HDR图像的质量。
与此相反，当HDR图像的高亮度比率小于阈值时，图像处理模块500使用第一映射函数来映射具有目标峰值亮度或更小亮度的第一亮度部分，并且在不使用第二映射函数的情况下将具有目标峰值亮度或更高亮度的第二亮度部分(高亮度部分)的亮度消减至目标峰值亮度(S12)。由此，HDR图像会以目标峰值亮度或更小亮度显示，从而保持功耗。
图像处理模块500通过PQ-OETF而将映射到显示设备动态范围的HDR图像的亮度信息转换成灰度信息，并且会将灰度信息提供给数据驱动器200(S16)，其中PQ-OETF是PQ-EOTF的反函数。
图像处理模块500可以进一步执行图像预处理过程，例如在如上所述的图像处理过程之前将HDR图像的三色(RGB)数据转换成四色(WRGB)数据。
根据本发明实施例的显示设备可以依照照度来调节HDR图像的亮度，并且可以在经过调节的HDR图像的高亮度比率大于等于阈值的时候增大高亮度部分的亮度，由此提升HDR图像的灰度可区别性以及减小亮度饱和度。由此，可视性和图像质量有可能会得到改善。在依照照度调整的HDR图像的高亮度比率小于阈值时，根据本发明实施例的显示设备可以用目标峰值亮度或更小亮度来显示HDR图像，从而提升可视性以及维持功耗。
图3是显示了据本发明实施例的HDR图像处理模块的框图。图4是显示了根据本发明实施例的亮度映射函数的图表。
图3显示的图像处理模块500包括EOTF处理器502、亮度分析器504、亮度映射单元506以及OETF处理器508。本说明书中描述的术语“单元”以及“部件”/“组件”指示的是用于处理至少一个功能或操作的部件，其中所述部件既可以通过硬件来实施，也可以是指保存在存储器中的软件映像处理模块。
EOTF处理器502使用包含了以下等式1和2的PQ-EOTF来将所接收的HDR图像的灰度信息转换成亮度信息，并且通过依照从照度传感器600接收的照度信息应用加权来调节亮度信息。
等式1
Figure GDA0003538728350000071
等式2
C＝10000L
在等式1中，N表示非线性颜色值，其是指通过将每一个子像素的颜色灰度值除以通过比特深度决定的最大值(例如10比特的情况下的1023)并执行0到1的归一化处理而得到的值，以及L表示处于0到1范围之中的线性颜色值。m1到m2和c1到c3都是常数。举例来说，m1＝(2610/4096)×(1/4)＝0.1593017578125，m2＝(2523/4096)×128＝78.84375，c1＝3424/4096＝0.8359375＝c3-c2+1，c2＝(2413/4096)×32＝18.8515625，以及c3＝(2392/4096)×32＝18.6875。
EOTF处理器502通过使用等式1而将每一个子像素的灰度信息转换为线性色值L，并且将线性颜色值L缩放成处于0到10,000尼特的HDR范围中的绝对亮度C，由此将每一个子像素的灰度信息转换成亮度信息。
EOTF处理器502将每一个子像素的亮度信息与依照照度信息的加权相乘，以便执行调节。具有依照接收自照度传感器600的照度区间信息而改变的加权的查找表(LUT)被保存在图像处理模块500使用的存储器中。EOTF处理器502从LUT中选择依照照度区间信息的加权，将每一个子像素的亮度信息与所选择的加权相乘，并且依照照度来调节亮度信息。当照度增大时，加权也增大，由此亮度也增大。即使照度很高，可视性也会得到提升。
亮度分析器504分析从EOTF处理器502接收的HDR图像的亮度信息，并且计算HDR图像中具有显示设备的目标峰值亮度或更高亮度的高亮度部分的高亮度比率。该亮度分析器504至少以帧为单位来分析HDR图像的亮度信息，并且计数该图像中具有目标峰值亮度或更高亮度的高亮度像素的数量。该亮度分析器504计算高亮度像素数量与像素总数的比值，并且输出高亮度比率。该亮度分析器504可以检测每一个像素的子像素亮度值的最大值，以此作为每一个像素的典型值，将每一个像素的典型值与目标峰值亮度相比较，并且计数具有大于等于目标峰值亮度的典型值的像素，以此作为高亮度像素。
亮度映射单元506接收来自亮度分析器504的HDR图像以及高亮度比率。该亮度映射单元506依照高亮度比率来将HDR图像的亮度信息映射成显示设备的动态范围。
更具体地说，亮度映射单元506将作为亮度映射处理之前的输入亮度Yin的HDR图像的绝对亮度除以显示设备的最大亮度Ymax_display，并且执行转换成归一化亮度(相对亮度)Ypg的处理。该亮度映射单元506使用依照高亮度比率变化的映射函数来将与HDR图像的归一化亮度Ypq相对应的输入亮度Yin映射成与显示设备的归一化亮度Ydisplay相对应的输出亮度Yout。举例来说，如果显示设备的最大亮度是800尼特，那么HDR的归一化亮度Ypq的范围是0到12.5，并且显示设备的归一化亮度Ydisplay的范围是0到1。
亮度映射单元506使用图4所示的映射函数来将HDR图像的输入亮度Yin映射成显示设备的输出亮度Yout。该映射函数包括依照显示设备的目标峰值亮度Ytp划分的第一和第二映射函数MF1和MF2。该亮度映射单元506依照高亮度比率来有选择地应用第二映射函数MF2。
举例来说，如果显示设备的最大亮度是800尼特，并且目标峰值亮度是540尼特，那么在图4所示的映射函数中，目标峰值点Ytp可以变成540/800＝0.675。
依照高亮度比率是否超出阈值TH，亮度映射单元506会使用第一和第二映射函数MF1和MF2来将输入亮度Yin映射成输出亮度Yout，或者会使用第一映射函数来将输入亮度Yin映射成输出亮度Yout。
如果HDR图像的高亮度比率小于等于阈值TH，那么亮度映射单元506会使用第一映射函数(MF1：Yout＝kYin)来将输入亮度Yin映射成输出亮度Yout。如果在第一映射函数MF1中将梯度k设定成1，那么对属于目标峰值亮度Ytp或更小亮度的子像素的输入亮度Yin所要映射的显示设备的输出亮度Yout来说，该输出亮度可以等于输入亮度Yin。亮度映射单元506会将超出目标峰值亮度Ytp的子像素的输入亮度Yin映射成显示设备的目标峰值亮度Ytp。由此，具有HDR图像的目标峰值的亮度会以消减至显示设备的目标峰值亮度的状态显示，从而保持功耗。
如果HDR图像的高亮度比率超出阈值TH，那么亮度映射单元506会使用第一和第二映射函数MF1和MF2来将输入亮度Yin映射到输出亮度Yout。如上所述，亮度映射单元506会使用第一线性映射函数MF1来将属于目标峰值亮度Ytp或更小亮度的子像素输入亮度Yin映射到输出亮度Yout(Yout＝kYin)。
亮度映射单元506会使用第二非线性映射函数MF2而将属于目标峰值亮度Ytp与最大亮度Ymax之间的高亮度部分的子像素输入亮度Yin映射成在显示设备的目标峰值亮度Ytp与最大亮度Ymax之间的范围中逐渐增大的输出亮度Yout。由此，HDR图像的亮度将会增大，以便在目标峰值亮度Ytp与最大亮度Ymax之间的高亮度部分没有饱和的情况下可以区分灰度，从而提升了HDR图像的质量。
图4显示的第二非线性映射函数MF2可以用以下的等式3中显示的方式来定义。
等式3
Yout＝Ytp+a(Yin-Ytp)1/b
a＝(1-Ytp)/(Ycp-Ytp)1/b
在等式3中，Ytp表示显示设备的归一化目标峰值亮度，Ycp表示输入亮度Yin的归一化消减亮度，b是常数。随着b值的减小，曲线会变得平缓。因此，b值通过实验而被设置成是能够获取自然曲线的值。输入亮度Yin的消减亮度Ycp是通过将HDR图像的最大亮度除以显示设备的最大亮度以及执行归一化处理而获得的。HDR图像的最大亮度是10000尼特。考虑到显示设备的亮度限制，在将通常用于内容创作公司的母带处理的4,000尼特除以显示设备的最大亮度(例如800尼特)以及执行归一化处理的时候，消减亮度Ycp可被设置成4,000/800＝5。输入亮度Yin的消减亮度Ycp可被设置成是显示设备的最大亮度Ymax。大于最大亮度Ymax的消减亮度Ycp或输入亮度Yin将被映射成显示设备的最大亮度Ymax。
OETF处理器508通过使用PQ-OETF来将接收自亮度映射单元506的每一个子像素的亮度信息Yout转换成灰度信息，然后输出所述灰度信息，其中PQ-OETF是PQ-EOTF的反函数。
图5是显示了使用了PQ-EOTF曲线的根据本发明的实施例的HDR显示设备的图像处理结果的图示。
参考图5，HDR显示设备可以沿着基本PQ-EOTF曲线来显示输入灰度的输出亮度，并且可以表现上至显示设备的目标峰值亮度的灰度。如果通过应用基于照度的加权来调节PQ-EOTF曲线，那么随着基于照度的加权的增大，PQ-EOTF曲线会向左移动。在以基于照度的加权为基础而被移动的PQ-EOTF1曲线中可以看出，与基本PQ-EOTF曲线相比，依照灰度的输出亮度将会增大。如果HDR图像中超出显示设备的目标峰值亮度(例如540尼特)的像素的高亮度比率超过了阈值TH，那么目标峰值亮度会在与大于等于目标峰值亮度的高亮度相对应的高灰度部分没有饱和的情况下，从目标峰值亮度沿着衰减曲线逐渐增大到最大亮度，由此提升HDR图像的灰度的可区别性以及减小亮度饱和度。
图6是显示了在根据本发明实施例的HDR显示设备显示具有大于阈值的高亮度比率的HDR图像时的图像处理结果的图示。
参考图6，在根据该实施例的HDR显示设备中，如果在没有应用基于照度的加权(b)的情况下在明亮的室外环境中显示原始HDR图像a，那么可视性将会劣化，但是作为通过应用基于照度的加权来调节PQ-EOTF曲线的结果(c)，明亮的室外环境中的可视性将会得到改善。此外，由于图像中超出显示设备目标峰值亮度(540尼特)的像素的高亮度比率(2％或27％)超出了阈值TH(1.5％)，因此，作为执行了将高亮度(高灰度)部分的亮度从显示设备的目标峰值亮度提升至最大亮度的图像处理过程的结果d，可视性改善，并且灰度条纹减少，由此提升了图像质量。
图7是显示了在根据本发明实施例的HDR显示设备显示具有小于阈值的高亮度比率的HDR图像时的图像处理效果的图示。
参考图7，在根据本实施例的HDR显示设备中，如果在没有应用基于照度的加权(b)的情况下在明亮的室外环境中显示原始HDR图像a，那么可视性将会劣化，但是作为通过应用基于照度的加权来调节PQ-EOTF曲线的结果(c)，在明亮的室外环境中的可视性改善。由于图像的高亮度比率(0.5％)小于阈值TH(1.5％)，因此不会执行用于增大亮度的图像处理过程。
在本发明的实施例中，PQ-EOTF曲线会依照照度而被调整，以便调节HDR图像的亮度，并且如果经过调整的HDR图像的高亮度比率大于等于阈值，那么大于等于显示设备的目标峰值亮度的高亮度部分的亮度将会增大，以便提升HDR图像的灰度可区分性以及减小亮度饱和度，由此提升可视性以及图像质量。
如果依照照度调节的HDR图像的高亮度比率小于阈值，那么根据本发明实施例的显示设备会以小于等于该显示设备的目标峰值亮度的亮度来显示HDR图像，由于提升可视性以及保持功耗。
本领域技术人员将会了解，在不脱离附加权利要求所公开的本发明的范围和实质的情况下，各种修改和应用都是可能的。此外，本发明的技术范围不限于具体实施方式部分，而是应该依照附加权利要求来确定。

Claims (8)

1.一种图像处理方法，包括：
接收通过照度传感器感测到的照度信息；
通过应用基于照度的加权来调节感知量化器电光传递函数PQ-EOTF，以及使用经过调节的PQ-EOTF来将第一HDR图像的灰度信息转换成第二HDR图像的亮度信息；
分析所述第二HDR图像的所述亮度信息，以及计算所述第二HDR图像中具有显示设备的目标峰值亮度或更高亮度的像素的高亮度比率；
使用依照所述高亮度比率变化的映射函数将所述第二HDR图像亮度映射到所述显示设备的第三HDR图像；以及
使用感知量化器光电传递函数PQ-OETF来将所述第三HDR图像的亮度信息转换成第四HDR图像的灰度信息，以及输出所述灰度信息,
其中在亮度映射中，
当高亮度比率超出阈值时，在第二HDR图像的具有目标峰值亮度或更小亮度的第一亮度部分中使用第一线性映射函数，以及在具有目标峰值亮度或更高亮度的第二亮度部分使用第二非线性映射函数，以及
当高亮度比率小于等于所述阈值时，使用所述第一线性映射函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
当高亮度比率超出阈值时，依照第二映射函数而在介于显示设备的目标峰值亮度与显示设备的最大亮度之间的范围中增大第二HDR图像的第二亮度部分的亮度，以及
当高亮度比率小于等于阈值时，将第二HDR图像的第二亮度部分映射到目标峰值亮度。
3.一种图像处理模块，包括：
电光传递函数(EOTF)处理器，其被配置成接收由照度传感器感测的照度信息，以通过应用基于照度的加权来调整感知量化器电光传递函数PQ-EOTF，以及使用经过调节的PQ-EOTF来将第一HDR图像的灰度信息转换成第二HDR图像的亮度信息；
亮度分析器，其被配置成分析所述第二HDR图像的所述亮度信息，以计算所述第二HDR图像中具有显示设备的目标峰值亮度或更高亮度的像素的高亮度比率；
亮度映射单元，其被配置成使用依照所述高亮度比率变化的映射函数来将所述第二HDR图像映射到所述显示设备的第三HDR图像；以及
光电传递函数(OETF)处理器，其被配置成使用感知量化器光电传递函数PQ-OETF来将所述第三HDR图像的亮度信息转换成第四HDR图像的灰度信息，以及输出所述灰度信息,
其中亮度映射单元：
当高亮度比率超出阈值时，在第二HDR图像的具有目标峰值亮度或更小亮度的第一亮度部分中使用第一线性映射函数，以及在具有目标峰值亮度或更高亮度的第二亮度部分使用第二非线性映射函数，以及
当高亮度比率小于等于所述阈值时，使用所述第一线性映射函数。
4.根据权利要求3所述的图像处理模块，其中亮度映射单元：
当高亮度比率超出阈值时，依照第二映射函数而在介于显示设备的目标峰值亮度与显示设备的最大亮度之间的范围中增大第二HDR图像的第二亮度部分的亮度，以及
当高亮度比率小于等于阈值时，将第二HDR图像的第二亮度部分映射到目标峰值亮度。
5.根据权利要求3所述的图像处理模块，其中亮度映射单元：
在将第二HDR图像亮度映射到第三HDR图像之前，执行转换成输入亮度的处理，其中所述输入亮度通过将第二HDR图像的亮度信息除以显示设备的最大亮度而被归一化，以及
将使用第一或第二映射函数将输入亮度映射到显示设备的归一化输出亮度。
6.一种显示设备，包括：
显示面板；
图像处理模块；以及
显示面板驱动器，其被配置成驱动显示面板显示从所述图像处理模块接收的HDR图像，
其中该图像处理模块包括：
电光传递函数(EOTF)处理器，其被配置成接收由照度传感器感测的照度信息，以通过应用基于照度的加权来调整感知量化器电光传递函数PQ-EOTF，以及使用经过调节的PQ-EOTF来将第一HDR图像的灰度信息转换成第二HDR图像的亮度信息；
亮度分析器，其被配置成分析所述第二HDR图像的所述亮度信息，以计算所述第二HDR图像中具有显示设备的目标峰值亮度或更高亮度的像素的高亮度比率；
亮度映射单元，其被配置成使用依照所述高亮度比率变化的映射函数来将所述第二HDR图像映射到所述显示设备的第三HDR图像；以及
光电传递函数(OETF)处理器，其被配置成使用感知量化器光电传递函数PQ-OETF来将所述第三HDR图像的亮度信息转换成第四HDR图像的灰度信息，以及输出所述灰度信息,
其中亮度映射单元：
当高亮度比率超出阈值时，在第二HDR图像的具有目标峰值亮度或更小亮度的第一亮度部分中使用第一线性映射函数，以及在具有目标峰值亮度或更高亮度的第二亮度部分使用第二非线性映射函数，以及
当高亮度比率小于等于所述阈值时，使用所述第一线性映射函数。
7.根据权利要求6所述的显示设备，其中亮度映射单元：
当高亮度比率超出阈值时，依照第二映射函数而在介于显示设备的目标峰值亮度与显示设备的最大亮度之间的范围中增大第二HDR图像的第二亮度部分的亮度，以及
当高亮度比率小于等于阈值时，将第二HDR图像的第二亮度部分映射到目标峰值亮度。
8.根据权利要求6所述的显示设备，其中亮度映射单元：
在将第二HDR图像亮度映射到第三HDR图像之前，执行转换成输入亮度的处理，其中所述输入亮度是通过将第二HDR图像的亮度信息除以显示设备的最大亮度而被归一化的，以及
使用第一或第二映射函数来将输入亮度映射到显示设备的归一化输出亮度。
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