顯示裝置的背光調(diào)光期間剪切像素的灰度級的方法和裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求2014年11月7日提交的韓國專利申請No. 10-2014-0154650的優(yōu)先 權(quán)和權(quán)益，該申請出于所有目的以引用方式并入，如同在本文中完全闡明。
技術領域
[0002] 本文獻涉及顯示裝置的背光調(diào)光期間剪切（clip)顯示裝置所顯示的像素的灰度 級的方法和裝置。
【背景技術】
[0003] 有源晶振型液晶顯示（IXD)裝置通過使用薄膜晶體管（下文中，被稱為"TFT"）作 為開關裝置來顯示圖像。由于LCD裝置不是自主發(fā)光裝置，因此LCD裝置使用背光單元將 光照射到液晶顯示面板上。背光單元的光源和用于驅(qū)動光源的逆變器電路的功耗占整體功 耗中的大部分。
[0004] 為了降低背光單元的功耗，廣泛使用背光調(diào)光方法。背光調(diào)光方法可被劃分成局 部調(diào)光方法和全局調(diào)光方法，其中，局部調(diào)光方法包括將顯示表面劃分成多個塊并且分別 控制各塊的背光亮度，而全局調(diào)光方法包括將整個顯示表面的背光亮度都一起降低。局部 調(diào)光方法可通過在一幀時段內(nèi)局部控制顯示表面的亮度來提高靜態(tài)對比度，并且可降低功 耗。然而，局部調(diào)光方法的缺陷在于，其算法和硬件是極其復雜的，該方法只可用于直下型 發(fā)光二極管（LED)背光單元。全局調(diào)光方法可提高動態(tài)對比度并且可降低功耗。另外，全 局調(diào)光方法使用復雜度低的算法和硬件，并且可應用于任何類型的背光單元。
[0005] 全局調(diào)光方法包括：背光調(diào)節(jié)過程，其通過減小背光亮度來降低功耗；圖像補償 過程，其通過使用圖像的像素數(shù)據(jù)的灰度來補償降低后的背光亮度。在全局調(diào)光方法中，增 大像素數(shù)據(jù)的灰度以補償降低后的背光亮度，但在使用像素數(shù)據(jù)的灰度進行補償方面有限 制。例如，在8位像素數(shù)據(jù)的情況下，像素數(shù)據(jù)的最高灰度是255,使得灰度可不被調(diào)節(jié)為超 過該灰度。因此，通常的全局調(diào)光方法由于像素數(shù)據(jù)的最高灰度飽和度，而導致不可適宜地 表達灰度。為了解決該問題，可按預定剪切率預先從輸入圖像中剪切具有最高灰度的像素 數(shù)據(jù)，使得可控制最高背光亮度。被剪切的像素數(shù)據(jù)是指具有由于最高灰度值的限制而不 可被表現(xiàn)的亮度的像素數(shù)據(jù)。剪切率是通過將被剪切像素的數(shù)量除以輸入圖像的像素的總 數(shù)而得到的百分比值。通常的全局調(diào)光方法可包括確定剪切率，然后生成輸入圖像的直方 圖來確定灰度，使得基于確定的灰度，可從輸入圖像中剪切灰度超過該灰度的像素數(shù)據(jù)。
[0006] 圖1是圖像樣本，圖2示出圖1中的圖像的直方圖，其中，X軸代表灰度值，y軸代 表累積的像素值。
[0007] 在該直方圖中，從最高灰度開始對像素的數(shù)量進行計數(shù)，并且通過減小該直方圖 中的灰度來重復計數(shù)，直到計數(shù)超過預定閾值。經(jīng)確定，超過閾值的灰度之前的一個灰度是 幀最大值。一旦確定了幀最大值，就通過將最高灰度值（例如，255)除以幀最大值來計算幀 增益（在本文中，也被稱為比例因子）。通過將像素數(shù)據(jù)和幀增益相乘，可調(diào)節(jié)像素數(shù)據(jù)，使 得像素的亮度可增大，背光單元的最高亮度可減小，從而降低功耗。
[0008] 為了得到幀最大值，累積計數(shù)的方法包括通過從具有最高灰度的區(qū)間（bin)開始 減小灰度對圖2的直方圖中的像素的數(shù)量進行計數(shù)，直到累積的計數(shù)超過特定閾值。累積 計數(shù)的方法包括僅僅累積針對各灰度累積的像素的數(shù)量。例如，可通過如下累積計數(shù)的方 法：C N= C N+1+PN來計算灰度N的累積計數(shù)，其中，P N (是正整數(shù)）是灰度N的像素的數(shù)量，CN+1 是灰度N+1的累積計數(shù)，CN是灰度N的累積計數(shù)。
[0009] [表 1]
[0010]
[0011] 在圖2的直方圖中，超過幀最大值的灰度是被剪切像素數(shù)據(jù)。在該直方圖中，該直 方圖中超過幀最大值的區(qū)域是被剪切像素數(shù)據(jù)的數(shù)量。
[0012] 如果存在大量被剪切像素，則觀眾可能感覺到更多的剪切偽影，這導致圖像質(zhì)量 劣化。經(jīng)計算，剪切偽影可以是韓國專利公開No. 10-2015-0039468 (2015年4月10日）中 的本公開申請人所提出的煩擾程度（annoyance level)。
[0013] 如果當調(diào)節(jié)像素數(shù)據(jù)時幀增益過高，則被剪切像素數(shù)據(jù)的數(shù)量增加，以致觀眾可 能感覺到圖像質(zhì)量劣化。由于數(shù)據(jù)剪切導致觀眾感覺到的圖像質(zhì)量的劣化程度可根據(jù)灰度 而變化。例如，在幀最大值被設置成200的情況下，將幀增益與被剪切原始圖像的灰度255 和201中的每個相乘，然后灰度255和201變化成255。一旦背光亮度減小達通過幀增益和 像素數(shù)據(jù)相乘而得到的冗余亮度的值從而使功耗降低，灰度201和255就都用灰度200來 表示。因此，相比于具有灰度201的原始圖像的圖像質(zhì)量的劣化，具有灰度255的原始圖像 的圖像質(zhì)量的劣化似乎更嚴重。
[0014] 為了解決以上問題，本公開的發(fā)明人在韓國專利申請No. 10-2013-0118088 (2013 年10月2日）中提出了一種在考慮到煩擾程度的深度因子和寬度因子二者的情況下調(diào)整 幀增益的方法，其中，深度因子是關于由于剪切偽影而導致的觀眾感覺到的圖像質(zhì)量劣化 程度的指示，寬度因子是關于由于剪切偽影而導致觀眾可能感覺到圖像質(zhì)量劣化所處的灰 度的指示。然而，該方法需要額外的存儲器容量和大量的操作。
[0015] 在累積計數(shù)的方法中，可估計煩擾程度的寬度因子，但不可得到煩擾程度的深度 因子，以下將參照圖3和圖4對此進行描述。圖3和圖4中的圖像具有不同的灰度分布。
[0016] 在閾值被設置成25, 000的情況下，在圖3和圖4的圖像中超過閾值的灰度是128。 在圖3的圖像中，可如下地計算像素數(shù)據(jù)的剪切量：（255-128) X 1/5+(192 - 128) X 1/5 = 38. 2,其中，1/5代表圖像中的具有灰度255和192的像素的面積。相比之下，在圖4的圖像 中，可如下地計算像素數(shù)據(jù)的剪切量：（255-128) X 2/5 = 50. 8,其中，2/5代表圖像中的具 有灰度255的像素的面積比。因此，圖4的圖像中的剪切量大于圖3的圖像中的剪切量，使 得圖4的圖像中的圖像質(zhì)量劣化比圖3的圖像中的圖像質(zhì)量劣化更嚴重。
[0017] 因此，在累積計數(shù)的方法中，圖4的圖像和圖3的圖像中的幀最大值和幀增益相 同，從而導致圖像質(zhì)量的劣化程度不同。然而，為了減少這種圖像質(zhì)量劣化，如果通過增大 閾值來減小像素數(shù)據(jù)的剪切量，則改進功耗的效果變?nèi)酢?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本公開提供了數(shù)據(jù)剪切方法和裝置，其中，可更準確地估計由于被剪切像素數(shù)據(jù) 而導致觀眾感覺到的圖像質(zhì)量劣化，使得可根據(jù)減少圖像質(zhì)量劣化的輸入圖像來調(diào)節(jié)幀增 益。在一個總體方面，確定LCD的輸入圖像的各灰度的像素的數(shù)量。累積確定的各灰度的 像素的數(shù)量，以生成各灰度的像素的數(shù)量的累積分布。過濾各灰度的像素的數(shù)量的累積分 布，以生成過濾后的像素的數(shù)量的累積分布。確定閾值灰度級，在閾值灰度級，過濾后的像 素的數(shù)量的累積分布超過閾值，基于確定的所述閾值灰度級，確定縮放因子?；谒隹s放 因子，升高輸入圖像的具有低于或等于確定的所述閾值灰度級的灰度級的像素的灰度級， 將輸入圖像的具有大于所述閾值灰度級的灰度級的像素的灰度值設置成具有預定的剪切 灰度級，基于所述縮放因子，將所述LCD的背光調(diào)光。
【附圖說明】
[0019] 附圖被包括以提供對本發(fā)明的進一步理解，并入且構(gòu)成本說明書的部分，附圖示 出本發(fā)明的實施方式并且與描述一起用于說明本發(fā)明的原理。在附圖中：
[0020] 圖1是相關技術中用于得到直方圖的圖像的樣本；
[0021] 圖2示出相關技術中圖1中的圖像的直方圖；
[0022] 圖3和圖4是示出相關技術中累積計數(shù)的方法的示圖；
[0023] 圖5和圖6是示出根據(jù)本公開的示例性實施方式的累積二次計數(shù)的方法的示圖；
[0024] 圖7是示出根據(jù)本公開的示例性實施方式的顯示裝置的示圖；
[0025] 圖8是示出數(shù)據(jù)剪切裝置的示圖；
[0026] 圖9是示出將根據(jù)本公開的示例性實施方式的顯示裝置提出的剪切偽影水平（或 煩擾程度）與固定比進行比較的實驗的結(jié)果的示圖。
【具體實施方式】
[0027] 下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施方式。在整個說明書中，類似的參考 標號指代基本上類似的組件。
[0028] 根據(jù)本公開的示例性實施方式的數(shù)據(jù)剪切裝置和方法提供了一種累積直方圖的 計數(shù)以估計由于被剪切像素數(shù)據(jù)而使觀眾感覺到的剪切偽影的方法。另外，基于通過累積 直方圖的二次計數(shù)方法而估計的剪切偽影，本公開的顯示裝置可根據(jù)圖像特性來調(diào)整幀增 益，使得剪切偽影可減少并且背光單元的功耗可進一步降低。
[0029] 在本公開中，準備輸入圖像的直方圖，其中，當從直方圖的最高級灰度開始通過減 小灰度對像素的累積數(shù)量進行計數(shù)時，本