專利名稱：用圖像特性映射進(jìn)行背光調(diào)制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明諸實(shí)施例包括用于顯示源光照度級(jí)選擇和濾波的方法和系統(tǒng)。背景典型的顯示設(shè)備使用固定范圍的輝度級(jí)顯示圖像。對(duì)于許多顯示器而言，輝度范 圍具有從O到255均勻間隔的256級(jí)。一般分配圖像代碼值以直接匹配這些輝度級(jí)。在許多具有大顯示器的電子設(shè)備中，顯示器是主要的功率消耗者。例如，在膝上型 計(jì)算機(jī)中，顯示器可能比系統(tǒng)中的任一其它組件都消耗更多功率?？捎霉β视邢薜脑S多顯 示器，諸如電池供電設(shè)備中的顯示器，可使用若干照度或亮度級(jí)來幫助管理功耗。當(dāng)系統(tǒng)接 入諸如交流電源的電源時(shí)可使用全功率模式，而在電池電源上操作時(shí)可使用節(jié)電模式。在一些設(shè)備中，顯示器可自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電模式，在該模式中顯示器照度降低以節(jié)電。 這些設(shè)備可具有多個(gè)節(jié)電模式，在這些節(jié)電模式中照度逐步降低。一般而言，當(dāng)顯示器照度 降低時(shí)，圖像質(zhì)量也下降。當(dāng)最大輝度級(jí)降低時(shí)，動(dòng)態(tài)顯示范圍減小且圖像對(duì)比度受損。因 此，在典型的節(jié)電模式操作期間，對(duì)比度和其它圖像質(zhì)量降低。諸如液晶顯示器(IXD)或數(shù)字微鏡器件(DMD)的許多顯示器件使用以一種或另一 種方式背面照射、側(cè)面照射或正面照射的光閥。在諸如LCD的背面照射光閥顯示器中，背光 定位于液晶面板后面。背光透過LC面板發(fā)光，LC面板調(diào)制該光以對(duì)準(zhǔn)圖像。在彩色顯示 器中輝度和色彩兩者均可被調(diào)制。單個(gè)LC像素調(diào)制從背光透過LC面板傳輸?shù)接脩粞劬?一些其它目的地的光的量。在一些情形中，該目的地可以是諸如電荷耦合器件(CCD)的光 傳感器。一些顯示器還可使用光發(fā)射器來對(duì)準(zhǔn)圖像。諸如發(fā)光二極管(LED)顯示器和等離 子顯示器的這些顯示器使用發(fā)光而不反射來自另一源的光的圖元。概述本發(fā)明的一些實(shí)施例包括用于改變光閥調(diào)制像素的輝度調(diào)制級(jí)以補(bǔ)償降低的光 源發(fā)光強(qiáng)度或在固定光源照度級(jí)上改進(jìn)圖像質(zhì)量的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的一些實(shí)施例還可供使用光發(fā)射器來對(duì)準(zhǔn)圖像的顯示器使用。諸如發(fā)光二 極管(LED)顯示器和等離子顯示器的這些顯示器使用發(fā)光而不反射來自另一源的光的圖 元。本發(fā)明的諸實(shí)施例可用來增強(qiáng)由這些設(shè)備產(chǎn)生的圖像。在這些實(shí)施例中，像素的亮度 可被調(diào)節(jié)以增強(qiáng)特定圖像頻帶的動(dòng)態(tài)范圍、輝度范圍和其它圖像細(xì)分部分。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可響應(yīng)于圖像特性將顯示光源調(diào)節(jié)至不同級(jí)。當(dāng)這些 光源級(jí)改變時(shí)，圖像代碼值可被調(diào)節(jié)以補(bǔ)償亮度的改變或以其它方式增強(qiáng)該圖像。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括環(huán)境光感測(cè)，其可在確定光源級(jí)和圖像像素值時(shí)用作輸 入。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括畸變相關(guān)的光源和電池消耗控制。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括用于產(chǎn)生和應(yīng)用圖像色階校正的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括用于以改進(jìn)色彩保真度進(jìn)行圖像色階校正的方法和系 統(tǒng)。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括用于選擇顯示源光照度級(jí)的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括用于形成面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的方法和系統(tǒng)。 這些實(shí)施例中的一部分供形成多條目標(biāo)色調(diào)曲線之用，其中每條曲線與一不同的背光或源 光照度級(jí)相關(guān)。在這些實(shí)施例中，可選擇背光照度級(jí)并將與所選背光照度級(jí)相關(guān)的目標(biāo)色 調(diào)曲線應(yīng)用于要顯示的圖像。在一些實(shí)施例中，性能目標(biāo)可影響色調(diào)曲線參數(shù)的選擇。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括用于色彩增強(qiáng)的方法和系統(tǒng)。這些實(shí)施例中的一部分包 括膚色檢測(cè)、膚色映射細(xì)化、以及色彩處理。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括用于位深擴(kuò)展的方法和系統(tǒng)。這些實(shí)施例中的一部分包 括在位深縮減之前將空間和時(shí)間高通抖動(dòng)模式(dither pattern)應(yīng)用于圖像。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括對(duì)視頻序列中場(chǎng)景刪節(jié)的存在性作出響應(yīng)的源光照度 級(jí)信號(hào)濾波器。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括基于映射至顯示模型屬性的圖像特性進(jìn)行源光照度級(jí) 選擇。一些實(shí)施例在選擇或修改將圖像特性關(guān)聯(lián)到顯示模型屬性的映射時(shí)考慮環(huán)境光狀 況、用戶亮度選擇和手動(dòng)用戶映射選擇。一些實(shí)施例還包括對(duì)選擇顯示亮度級(jí)的用戶輸入 作出響應(yīng)的時(shí)間濾波器。在考慮了以下結(jié)合附圖進(jìn)行的本發(fā)明的詳細(xì)描述之后，將更容易理解本發(fā)明的前 述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖簡(jiǎn)述

圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)背光IXD系統(tǒng)的示圖；圖2A是示出原始圖像代碼值和增大的圖像代碼值之間的關(guān)系的圖表；圖2B是示出在削波情況下原始圖像代碼值和增大的圖像代碼值之間的關(guān)系的圖 表；圖3是示出針對(duì)各個(gè)代碼值修改方案的與代碼值相關(guān)聯(lián)的輝度級(jí)的圖表；圖4是示出原始圖像代碼值和根據(jù)各個(gè)修改方案的經(jīng)修改圖像代碼值之間的關(guān) 系的圖表；圖5是示出示例性色階調(diào)節(jié)模型的產(chǎn)生的示圖；圖6是示出色階調(diào)節(jié)模型的示例性應(yīng)用的示圖7是示出示例性色階調(diào)節(jié)模型和增益映射的產(chǎn)生的示圖；圖8是示出示例性色階調(diào)節(jié)模型的圖表；圖9是示出示例性增益映射的圖表；圖10是示出其中色階調(diào)節(jié)模型和增益映射應(yīng)用于圖像的示例性處理的流程圖；圖11是示出其中色階調(diào)節(jié)模型應(yīng)用于圖像的一個(gè)頻帶且增益映射應(yīng)用于該圖像 的另一個(gè)頻帶的流程圖；圖12是示出隨MFP改變的色階調(diào)節(jié)模型變化的圖表；圖13是示出示例性的圖像相關(guān)的色階映射方法的流程圖；圖14是示出示例性的圖像相關(guān)的色階選擇實(shí)施例的示圖；圖15是示出示例性的圖像相關(guān)的色階映射計(jì)算實(shí)施例的示圖；圖16是示出包括源光級(jí)調(diào)節(jié)和圖像相關(guān)的色階映射的實(shí)施例的流程圖；圖17是示出包括源光級(jí)計(jì)算器和色階映射選擇器的示例性實(shí)施例的示圖；圖18是示出包括源光級(jí)計(jì)算器和色階映射計(jì)算器的示例性實(shí)施例的示圖；圖19是示出包括源光級(jí)調(diào)節(jié)和源光級(jí)相關(guān)的色階映射的實(shí)施例的流程圖；圖20是示出包括源光級(jí)計(jì)算器和源光級(jí)相關(guān)的色階計(jì)算或選擇的實(shí)施例的示 圖；圖21是示出原始圖像代碼值與色階斜率之間的關(guān)系的標(biāo)繪圖的示圖；圖22是示出包括單獨(dú)的色度通道分析的實(shí)施例的示圖；圖23是示出包括對(duì)圖像處理模塊的環(huán)境照度輸入的實(shí)施例的示圖；圖24是示出包括對(duì)源光處理模塊的環(huán)境照度輸入的實(shí)施例的示圖；圖25是示出包括對(duì)圖像處理模塊的環(huán)境照度輸入和器件特性輸入的實(shí)施例的示 圖；圖26是示出包括對(duì)圖像處理模塊和/或源光處理模塊以及源光信號(hào)后處理器的 替代環(huán)境照度輸入的實(shí)施例的示圖；圖27是示出包括對(duì)源光處理模塊的環(huán)境照度輸入的實(shí)施例的示圖，該源光處理 模塊將此輸入傳遞至圖像處理模塊；圖28是示出包括對(duì)圖像處理模塊的環(huán)境照度輸入的實(shí)施例的示圖，該圖像處理 模塊將此輸入傳遞至源光處理模塊；圖29是示出包括畸變自適應(yīng)電源管理的實(shí)施例的示圖；圖30是示出包括恒定電源管理的實(shí)施例的示圖；圖31是示出包括自適應(yīng)電源管理的實(shí)施例的示圖；圖32A是示出恒定功率模型與恒定畸變模型的功耗的比較的曲線圖；圖32B是示出恒定功率模型與恒定畸變模型的畸變的比較的曲線圖；圖33是示出包括畸變自適應(yīng)電源管理的實(shí)施例的示圖；圖34是示出針對(duì)示例性視頻序列在各個(gè)畸變限制下的背光功率電平的曲線圖；圖35是示出示例性功率/畸變曲線的曲線圖；圖36是示出管理與畸變標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的功耗的實(shí)施例的流程圖；圖37是示出包括基于畸變標(biāo)準(zhǔn)的源光功率電平選擇的實(shí)施例的流程圖；圖38A & B是示出包括說明亮度保持方法的效果的畸變測(cè)量值的實(shí)施例的流程
7圖；圖39是示例性圖像的功率/畸變曲線；圖40是示出固定畸變的功率曲線圖；圖41是示出固定畸變的畸變曲線圖；圖42是示例性色階調(diào)節(jié)曲線；圖43是圖42中所示的色階調(diào)節(jié)曲線的暗區(qū)的放大視圖；圖44是另一示例性色階調(diào)節(jié)曲線；圖45是圖44中所示的色階調(diào)節(jié)曲線的暗區(qū)的放大視圖；圖46是示出基于最大彩色通道值的圖像代碼值調(diào)節(jié)的圖表；圖47是示出基于最大彩色通道代碼值的多個(gè)彩色通道的圖像代碼值調(diào)節(jié)的圖 表；圖48是示出基于彩色通道之一的代碼值特性的多個(gè)彩色通道的圖像代碼值調(diào)節(jié) 的圖表；圖49是示出包括接收最大彩色通道值作為輸入的色階發(fā)生器的本發(fā)明實(shí)施例的 示圖；圖50是示出包括在色階調(diào)節(jié)的情況下進(jìn)行頻率分解和彩色通道代碼辨別的本發(fā) 明實(shí)施例的示圖；圖51是示出包括頻率分解、彩色通道辨別和色彩保留剪輯的本發(fā)明實(shí)施例的示 圖；圖52是示出包括基于彩色通道代碼值特性的色彩保留剪輯的本發(fā)明實(shí)施例的示 圖；圖53是示出包括低通/高通分頻和最大彩色通道代碼值的選擇的本發(fā)明實(shí)施例 的示圖；圖54是示出經(jīng)處理圖像和顯示模型之間的各種關(guān)系的示圖；圖55是示例性圖像的圖像代碼值的直方圖的曲線圖；圖56是與圖55的直方圖相對(duì)應(yīng)的示例性畸變曲線的曲線圖；圖57是示出將示例性最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于簡(jiǎn)短的DVD剪輯的結(jié)果的曲線圖，該曲線 圖標(biāo)繪所選背光功率與視頻幀數(shù)的關(guān)系；圖58示出針對(duì)實(shí)際顯示的不同對(duì)比率的最小MSE畸變背光確定；圖59是示出示例性面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線圖；圖60是示出針對(duì)節(jié)電配置的示例性面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線圖；圖61是示出針對(duì)較低黑色電平配置的示例性面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的曲 線圖；圖62是示出針對(duì)亮度增強(qiáng)配置的示例性面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線 圖；圖63是示出針對(duì)其中黑色電平被降低且亮度被增強(qiáng)的增強(qiáng)圖像配置的示例性面 板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線圖；圖64是示出針對(duì)黑色電平改進(jìn)的一系列示例性目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線圖；圖65是示出針對(duì)黑色電平改進(jìn)和圖像亮度增強(qiáng)的一系列示例性目標(biāo)色調(diào)曲線的曲線圖；圖66是示出包括目標(biāo)色調(diào)曲線確定和畸變相關(guān)背光選擇的示例性實(shí)施例的圖 表；圖67是示出包括性能目標(biāo)相關(guān)參數(shù)選擇、目標(biāo)色調(diào)曲線確定和背光選擇的示例 性實(shí)施例的圖表；圖68是示出包括性能目標(biāo)相關(guān)的目標(biāo)色調(diào)曲線確定和背光選擇的示例性實(shí)施例 的圖表；圖69是示出包括性能目標(biāo)相關(guān)和圖像相關(guān)的目標(biāo)色調(diào)曲線確定和背光選擇的示 例性實(shí)施例的圖表；圖70是示出包括在位深擴(kuò)展的情況下進(jìn)行頻率分解和色階處理的示例性實(shí)施例 的圖表；圖71是示出包括頻率分解和色彩增強(qiáng)的示例性實(shí)施例的圖表；圖72是示出包括色彩增強(qiáng)、背光選擇和高通增益處理的示例性實(shí)施例的圖表；圖73是示出包括色彩增強(qiáng)、直方圖生成、色階處理和背光選擇的示例性實(shí)施例的 圖表；圖74是示出包括膚色檢測(cè)和膚色映射細(xì)化的示例性實(shí)施例的圖表；圖75是示出包括色彩增強(qiáng)和位深擴(kuò)展的示例性實(shí)施例的圖表；圖76是示出包括色彩增強(qiáng)、色階處理和位深擴(kuò)展的示例性實(shí)施例的圖表；圖77是示出包括色彩增強(qiáng)的示例性實(shí)施例的圖表；圖78是示出包括色彩增強(qiáng)和位深擴(kuò)展的示例性實(shí)施例的圖表；圖79是示出目標(biāo)輸出曲線和多個(gè)面板或顯示輸出曲線的曲線圖；圖80是示出圖79的目標(biāo)和顯示輸出曲線的誤差向量曲線的曲線圖；圖81是示出直方圖加權(quán)誤差曲線的曲線圖；圖82是示出包括基于直方圖加權(quán)誤差的源光照度級(jí)選擇的本發(fā)明的示例性實(shí)施 例的圖表；圖83是示出包括基于直方圖加權(quán)誤差的源光照度級(jí)選擇的本發(fā)明的替代示例性 實(shí)施例的圖表；圖84是示出包括場(chǎng)景剪切檢測(cè)器的示例性系統(tǒng)的圖表；圖85是示出包括場(chǎng)景剪切檢測(cè)器和圖像補(bǔ)償模塊的示例性系統(tǒng)的圖表；圖86是示出包括場(chǎng)景剪切檢測(cè)器和直方圖緩沖器的示例性系統(tǒng)的圖表；圖87是示出包括場(chǎng)景剪切檢測(cè)器和對(duì)該場(chǎng)景剪切檢測(cè)器作出響應(yīng)的時(shí)間濾波器 的示例性系統(tǒng)的圖表；圖88是示出其中濾波檢測(cè)基于場(chǎng)景剪切檢測(cè)的示例性方法的圖表；圖89是示出其中比較各幀以檢測(cè)場(chǎng)景剪切的示例性方法的圖表；圖90是示出在沒有濾波器的情況下的背光響應(yīng)的圖表；圖91是示出典型的時(shí)間對(duì)比靈敏度函數(shù)的曲線圖；圖92是示出示例性濾波器的響應(yīng)的曲線圖；圖93是示出經(jīng)濾波和未經(jīng)濾波的背光響應(yīng)的曲線圖；圖94是示出場(chǎng)景剪切上的濾波響應(yīng)的曲線圖95是示出場(chǎng)景剪切上的未經(jīng)濾波響應(yīng)以及第一經(jīng)濾波響應(yīng)和第二經(jīng)濾波響應(yīng) 的曲線圖；圖95是示出未經(jīng)濾波的、經(jīng)濾波的、以及經(jīng)場(chǎng)景剪切濾波的響應(yīng)的曲線圖；圖96是示出包括直方圖緩沖器、時(shí)間濾波器和Y增益補(bǔ)償?shù)膶?shí)施例的系統(tǒng)圖；圖97是示出各種示例性Y增益曲線的曲線圖；圖98是示出示例性顯示模型的曲線圖；圖99是示出示例性顯示誤差向量曲線的曲線圖；圖100是示出示例性圖像直方圖的曲線的曲線圖；圖101是示出示例性圖像畸變與背光級(jí)的關(guān)系曲線的曲線圖；圖102是示出不同畸變度量的比較的曲線圖；圖103是示出包括場(chǎng)景剪切檢測(cè)和圖像補(bǔ)償?shù)氖纠韵到y(tǒng)的示圖；圖104是示出包括用以確定場(chǎng)景剪切的圖像分析和響應(yīng)場(chǎng)景剪切的畸變計(jì)算的 示例性方法的示圖；圖105是示出包括圖像特性映射模塊的示例性系統(tǒng)的示圖；圖106是示出包括具有手動(dòng)用戶映射選擇輸入的圖像特性映射模塊的示例性系 統(tǒng)的示圖；圖107是示出包括具有環(huán)境光傳感器輸入的圖像特性映射模塊的示例性系統(tǒng)的 示圖；圖108是示出包括具有用戶亮度選擇輸入的圖像特性映射模塊的示例性系統(tǒng)的 示圖；圖109是示出包括具有用戶亮度選擇輸入的圖像特性映射模塊和響應(yīng)于用戶亮 度選擇的時(shí)間濾波器的示例性系統(tǒng)的示圖；圖110是示出包括具有用戶亮度選擇輸入、環(huán)境傳感器輸入和手動(dòng)映射選擇的圖 像特性映射模塊的示例性系統(tǒng)的示圖；以及圖111是示出包括涉及圖像直方圖數(shù)據(jù)的圖像特性映射模塊的示例性系統(tǒng)的示 圖。示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述參照附圖本發(fā)明諸實(shí)施例將得到最佳的理解，在全部附圖中相同的部件由相同的 附圖標(biāo)記標(biāo)示。以上所列附圖被明確地納入為本說明書的一部分。將容易理解，如附圖中所一般描述和例示地，本發(fā)明的組件將以各種各樣的不同 配置進(jìn)行排列和設(shè)計(jì)。因此，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的實(shí)施例的以下更詳細(xì)描述不旨在限制 本發(fā)明的范圍，而僅僅表示本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明諸實(shí)施例的要素可用硬件、固件和/或軟件實(shí)現(xiàn)。盡管本文中所公開的示 例性實(shí)施例可能僅描述這些形式之一，但可以理解本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠以這些形式的任 一種來實(shí)現(xiàn)這些要素且落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。使用諸如LC調(diào)制器的光閥調(diào)制器和其它調(diào)制器的顯示設(shè)備可以是反射性的，其 中光被照射至正面(面對(duì)觀看者)并且在通過調(diào)制面板層之后向觀看者反射回。顯示設(shè)備 也可以是透射性的，其中光被照射至調(diào)制面板層的背面，且被允許通過調(diào)制層照向觀看者。 一些顯示設(shè)備也可以是透射反射性的，即反射性和透射性的組合，其中光可從背面向正面
10地通過調(diào)制層，同時(shí)來自另一源的光在從調(diào)制層的正面進(jìn)入之后反射。在這些情形的任一 個(gè)中，調(diào)制層中的元件(諸如各個(gè)LC元件)可控制像素的感知亮度。在背光、前光和側(cè)光顯示器中，光源可以是一串熒光管、LED陣列或某些其它源。一 旦顯示器大于約18"的典型尺寸，則該設(shè)備的大部分功耗是由光源引起的。對(duì)于特定應(yīng)用， 并且在特定市場(chǎng)中，功耗的降低是重要的。然而，功率降低意味著光源的光通量的減少，由 此意味著顯示器最大亮度的降低。使電流Y校正光閥調(diào)制器的灰度電平代碼值、CV、光源級(jí)即Lig和輸出光能級(jí)Lfli 相關(guān)的基本方程是方程1L輸出=L源*g(CV+暗)Υ+環(huán)境其中g(shù)是校準(zhǔn)增益，暗是光閥的暗電平，且環(huán)境是從室內(nèi)條件命中顯示器的光。根 據(jù)此方程，可看出減少背光光源X %也將所輸出光減少X %。可通過改變光閥的調(diào)制值，具體而言增大它們來補(bǔ)償光源級(jí)的降低。實(shí)際上，低于 (1-χ% )的任何光能級(jí)可準(zhǔn)確再現(xiàn)，而高于(1-χ% )的任何光能級(jí)在沒有附加光源或光源 強(qiáng)度不增加的情況下不能再現(xiàn)。設(shè)置從原始和簡(jiǎn)約源輸出的光給出基本代碼值校正，其可用來針對(duì)的降低 (假設(shè)暗電平和環(huán)境光為0)校正代碼值方程2L輸出=Lij^g(CV) Y = L簡(jiǎn)約*g(CV升壓)γ方程3CV升壓=CV*(L源/L蘭)Vy = CV*(l/x% )1/γ.圖2Α示出此調(diào)節(jié)。在圖2Α和2Β中，原始顯示值對(duì)應(yīng)于沿線12的點(diǎn)。當(dāng)背光或 光源被置于節(jié)能模式且該光源照度降低時(shí)，顯示代碼值需要被增大以使光閥能抵消光源照 度的降低。這些增大值與沿線14的點(diǎn)相一致。然而，此調(diào)節(jié)導(dǎo)致代碼值18高于顯示器所 能夠產(chǎn)生的代碼值(例如對(duì)8位顯示器而言為255)。因此，這些值最終被削波20，如圖2Β 所示。以此方式調(diào)節(jié)的圖像會(huì)遭受高亮模糊、偽外觀、以及一般低質(zhì)量的問題。使用此簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)模型，低于削波點(diǎn)15的代碼值(在此示例性實(shí)施例中為輸入代碼 值230)將以與用全功率光源產(chǎn)生的輝度級(jí)相等的輝度級(jí)、但以降低的源光照明模式顯示。 該相同輝度以較低功率產(chǎn)生，從而導(dǎo)致節(jié)能。如果圖像的代碼值集合受限于低于削波點(diǎn)15 的范圍，則節(jié)能模式可對(duì)用戶透明地操作。不幸地是，當(dāng)值超過削波點(diǎn)15時(shí)，輝度降低且細(xì) 節(jié)丟失。本發(fā)明諸實(shí)施例提供可改變LCD或光閥代碼值以提供增強(qiáng)亮度(或者在節(jié)能模式 下不減弱亮度)、同時(shí)減少會(huì)在輝度范圍高端發(fā)生的削波偽像的一種算法。本發(fā)明的一些實(shí)施例通過針對(duì)相當(dāng)大范圍的值使以低功率顯示的圖像亮度與以
全功率顯示的圖像輝度相匹配，可消除與降低顯示光源功率相關(guān)聯(lián)的亮度降低。在這些實(shí)
施例中，源光或背光功率的將輸出輝度除以特定因子的降低由圖像數(shù)據(jù)增大倒數(shù)因子來補(bǔ)償。忽略動(dòng)態(tài)范圍約束，在全功率和降低功率下顯示的圖像可以是相同的，因?yàn)槌?(對(duì)于降低的光源亮度)和倍增(對(duì)于增大的代碼值)在相當(dāng)大范圍上實(shí)質(zhì)上是抵消的。 在圖像數(shù)據(jù)的倍增(對(duì)于代碼值增大)超過顯示的最大值的任何時(shí)候，動(dòng)態(tài)范圍限制可引起削波偽像。動(dòng)態(tài)范圍約束所引起的削波偽像可通過滾降在代碼值上端的該增大來消除或 減少。此滾降可在最大保真點(diǎn)(MFP)開始，超過該最大保真點(diǎn)則輝度不再與原始輝度相匹 配。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可執(zhí)行以下步驟來補(bǔ)償光源照度降低或虛擬降低以便 于圖像增強(qiáng)1)源光(背光)降低水平根據(jù)輝度減弱百分比來確定；2)確定最大保真點(diǎn)(MFP)，在該MFP處發(fā)生從匹配功率降低輸出到全功率輸出的 滾降。3)確定補(bǔ)償色階算子；a.在低于MFP之處，增大色階以補(bǔ)償顯示輝度的減弱；b.在高于MFP之處，逐漸地滾降色階(在一些實(shí)施例中，保持導(dǎo)數(shù)連續(xù))；4)將色階映射算子應(yīng)用于圖像；以及5)發(fā)送給顯示器。這些實(shí)施例的主要優(yōu)點(diǎn)是可在僅對(duì)狹窄類別的圖像有小改變的情況下實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 (差異僅在MFP之上出現(xiàn)，且由峰值亮度減弱和一些亮度細(xì)節(jié)的損失構(gòu)成)。MFP之下的圖 像值能以節(jié)能模式用與全功率模式相同的輝度顯示，從而使得圖像的這些區(qū)域不能與全功 率模式作區(qū)分。本發(fā)明的一些實(shí)施例可使用取決于功率降低和顯示Y、并且與圖像數(shù)據(jù)無關(guān)的色 階映射。這些實(shí)施例可提供兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先可能因不同地處理多個(gè)幀而產(chǎn)生的閃爍偽像沒 有產(chǎn)生，其次該算法具有極低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性。在一些實(shí)施例中，可使用離線色階設(shè)計(jì)和在線 色階映射。高亮中的削波可通過指定MFP來控制。本發(fā)明諸實(shí)施例的一些方面可相關(guān)于圖3進(jìn)行描述。圖3是示出對(duì)于若干情形的 圖像代碼值與輝度的關(guān)系的曲線圖。示為虛線的第一曲線32表示以100%功率運(yùn)行的光源 的原始代碼值。示為點(diǎn)劃線的第二曲線30表示當(dāng)光源以全功率的80%運(yùn)行時(shí)原始代碼值 的輝度。示為虛線的第三曲線36表示當(dāng)代碼值被增大以匹配光源以全功率的80%操作時(shí) 以100%光源照度提供的輝度之時(shí)的輝度。示為實(shí)線的第四曲線34表示增大的數(shù)據(jù)，但其 中滾降曲線降低了數(shù)據(jù)高端上削波的效果。在如圖3所示的該示例性實(shí)施例中，使用代碼值180處的MFP 35。注意，在低于代 碼值180處，增大曲線34匹配原始100%功率顯示的輝度輸出32。在180以上，增大曲線 平滑過渡到80%顯示上所允許的最大輸出。該平滑性減少了削波和量化偽像。在一些實(shí)施 例中，色階函數(shù)可分段定義，以在由MFP 35給出的過渡點(diǎn)處平滑匹配。在MFP 35之下，可 使用增大的色階函數(shù)。在MFP 35之上，曲線平滑擬合至該MFP處增大色階曲線的終點(diǎn)，并 擬合至最大代碼值[255]處的終點(diǎn)37。在一些實(shí)施例中，該曲線的斜率在MFP 35處與增大 色階曲線/直線的斜率相匹配。這可通過使該MFP處直線和曲線函數(shù)的導(dǎo)數(shù)相等而使MFP 之下的直線斜率與MFP之上的曲線斜率相匹配、并且使該點(diǎn)處直線和曲線函數(shù)的值相等來 實(shí)現(xiàn)。對(duì)該曲線函數(shù)的另一約束可以是它被迫使通過最大值點(diǎn)[255，255]37。在一些實(shí)施 例中，曲線的斜率在最大值點(diǎn)37處可被設(shè)置成0。在一些實(shí)施例中，180的MFP值可對(duì)應(yīng)于 20%的光源功率降低。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，色階曲線可由與最大保真點(diǎn)(MFP)之下的增益g的線
12性關(guān)系來定義。該色階可在該MFP之上進(jìn)一步定義，以使該曲線及其一階導(dǎo)數(shù)在MFP處連 續(xù)。該連續(xù)性表示關(guān)于色階函數(shù)的以下形式
g-x
x<MFP
y~ [C+ B-(χ-MFP) +A-(x-MFP)2 x>MFP
C = g · MFP
B = g
A =
A =
Max ~(C + B·(Max -MFP)
{Max-MFP)2 Max — g · Max
A = ·
{Max-MFPY Max. (1 - g) {Max-MFP)2 y =
g-x
g-x + Max.(1 _g)·
x-MFP Max-MFP
\2
x<MFP
x>MFP
方程4
該增益可通過顯示Y和亮度減弱比確定如下 方程5
g =
全功率 降低功率在一些實(shí)施例中，該MFP值可通過手動(dòng)平衡高亮細(xì)節(jié)保持和絕對(duì)亮度保持來調(diào) 諧。MFP可通過施加斜率在最大點(diǎn)應(yīng)當(dāng)為零的約束來確定。這意味著方程6
斜率=
g
g + 2·Max -(I-g)·
x-MFP (Max-MFP f
x<MFP x>MFP
斜率(Mzx) = g + 2.Mxc.(l-g)·
Max-MFP {Max-MFPf
^W(Max) = g +
2 · Max · (1 - g) Max-MFP
斜率(Max)=
g-(Max-MFP) + 2-Max-(l-g) Max-MFP
13 在一些示例性實(shí)施例中，以下方程可用來根據(jù)一示例性實(shí)施例分別計(jì)算簡(jiǎn)單增大 數(shù)據(jù)的代碼值、具有削波的增大數(shù)據(jù)、以及經(jīng)校正數(shù)據(jù)。方程7 系數(shù)A、B和C可被選擇成給出MFP處的平滑擬合以使曲線通過該點(diǎn)[255，255]。 這些函數(shù)的曲線在圖4中示出。圖4是原始代碼值與經(jīng)調(diào)節(jié)代碼值之間關(guān)系的曲線圖。原始代碼值被示為沿原始 數(shù)據(jù)線40的點(diǎn)，該數(shù)據(jù)線示出在值是原始的且沒有進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)經(jīng)調(diào)節(jié)值與原始值之間的 1 1關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明諸實(shí)施例，這些值可被增大或調(diào)節(jié)以表示更高的輝度級(jí)。根據(jù)以 上“色階增大”方程的簡(jiǎn)單增大過程可產(chǎn)生沿增大線42的值。因?yàn)檫@些值的顯示將導(dǎo)致削 波，如線46上圖形地和以上“色階削波”方程中數(shù)學(xué)地所示，調(diào)節(jié)可從最大保真點(diǎn)45沿曲 線44逐漸過渡至最大值點(diǎn)47。在一些實(shí)施例中，此關(guān)系可在以上“經(jīng)校正色階”方程中數(shù) 學(xué)地描述。使用這些概念，由具有以100%功率運(yùn)行的光源的顯示器所表示的輝度值可由具 有以低功率電平運(yùn)行的光源的顯示器來表示。這通過色階的增大來實(shí)現(xiàn)，這實(shí)質(zhì)上進(jìn)一步 打開了光閥以補(bǔ)償光源照度的損失。然而，在整個(gè)代碼值范圍上簡(jiǎn)單應(yīng)用此增大導(dǎo)致該范 圍高端上的削波偽像。為防止或減少這些偽像，色階函數(shù)可被平滑滾降。此滾降可受到MFP 參數(shù)控制。大的MFP值在寬間隔上給出輝度匹配，但增加了代碼值高端上的可視量化/削 波偽像。本發(fā)明諸實(shí)施例可通過調(diào)節(jié)代碼值來操作。在簡(jiǎn)單的Y顯示模型中，代碼值的縮 放給出具有不同縮放因子的輝度值的縮放。為了確定在更為真實(shí)的顯示模型中此關(guān)系是否 保持，可考慮Y偏移增益-雜光(GOG-F)模型?？s放背光功率對(duì)應(yīng)于線性約簡(jiǎn)方程，其中 百分比P被施加于顯示的輸出而非環(huán)境光。已觀察到，將增益縮減因子P等效于使增益不 作修改，并將數(shù)據(jù)、代碼值和偏置縮放由顯示Y確定的因子。在數(shù)學(xué)上，如果經(jīng)適當(dāng)修改， 倍乘因子可被拖入功率函數(shù)。該經(jīng)修改因子可縮放代碼值和偏置兩者。方程8G0G-F模型L = G· (CV+暗)Y+環(huán)境方程9線性輝度降低L線性約簡(jiǎn)=p-G· (CV+暗)Υ +環(huán)境Lmm= G · (p1/Y · (CV+ 暗))Υ+環(huán)境L 線性約簡(jiǎn)=G · (p1" · CV+p1/Y 暗)Y + 環(huán)境
方程10代碼值減小Lcv 約簡(jiǎn)=G · (p1" · CV+ 暗)Y + 環(huán)境本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D5進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可在圖像處理之前 離線地設(shè)計(jì)或計(jì)算色階調(diào)節(jié)，或者在對(duì)圖像進(jìn)行處理時(shí)可在線地設(shè)計(jì)或計(jì)算該調(diào)節(jié)。不考 慮操作的定時(shí)，色階調(diào)節(jié)56可基于顯示Y 50、效率因子52和最大保真點(diǎn)(MFP) 54的至少之 一來設(shè)計(jì)或計(jì)算。這些因子可在色階設(shè)計(jì)過程56中處理以產(chǎn)生色階調(diào)節(jié)模型58。色階調(diào) 節(jié)模型可采取算法、查找表(LUT)或可應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù)的某其它模型的形式。一旦已創(chuàng)建了調(diào)節(jié)模型58，它就可應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù)。該調(diào)節(jié)模型的應(yīng)用可參照?qǐng)D 6進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像被輸入(62)且色階調(diào)節(jié)模型58被應(yīng)用(64)于該圖像 以調(diào)節(jié)圖像代碼值。此過程產(chǎn)生可被發(fā)送至顯示器的輸出圖像66。色階調(diào)節(jié)的應(yīng)用64通 常是一在線過程，但可在條件允許時(shí)在圖像顯示之前進(jìn)行。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括用于增強(qiáng)在利用發(fā)光像素調(diào)制器的諸如LED顯示器、等 離子顯示器和其它類型顯示器的顯示器上顯示的圖像的系統(tǒng)和方法。這些相同的系統(tǒng)和方 法可用來增強(qiáng)在具有以全功率模式或其它方式運(yùn)行的光源的利用光閥像素調(diào)制器的顯示 器上顯示的圖像。這些實(shí)施例與前述實(shí)施例相似地工作，但是這些實(shí)施例并不對(duì)降低的光源照度作 補(bǔ)償，而是像光源已減弱一樣簡(jiǎn)單地增強(qiáng)一像素范圍的輝度。以此方式，圖像的整體亮度得 以改進(jìn)。在這些實(shí)施例中，在相當(dāng)大范圍的值上原始代碼值被增大。對(duì)于其它實(shí)施例，此代 碼值調(diào)節(jié)可如上所述地實(shí)現(xiàn)，不同之處在于不會(huì)有實(shí)際的光源照度降低發(fā)生。因此，圖像亮 度在寬泛范圍的代碼值上顯著增強(qiáng)。這些實(shí)施例的一部分也可參照?qǐng)D3進(jìn)行說明。在這些實(shí)施例中，原始圖像的代碼 值被示為沿曲線30的點(diǎn)。這些值可被增大或調(diào)節(jié)成具有更高輝度級(jí)的值。這些增大的值 可被表示為沿曲線34的點(diǎn)，其從零點(diǎn)33延伸至最大保真點(diǎn)35、然后逐漸過渡至最大值點(diǎn) 37。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括反銳化掩模(unsharp masking)處理。在這些實(shí)施例的 一部分中，反銳化掩模可使用空間變化增益。此增益可根據(jù)圖像值和經(jīng)修改色階曲線的斜 率來確定。在一些實(shí)施例中，增益陣列的使用使得甚至在圖像亮度由于對(duì)顯示功率的限制 而不能倍增時(shí)也能匹配圖像對(duì)比度。本發(fā)明的一些實(shí)施例可采取以下處理步驟
1.計(jì)算色階調(diào)節(jié)模型；
2.計(jì)算高通圖像；
3.計(jì)算增益陣列；
4.按增益加權(quán)高通圖像；
5.將低通圖像與加權(quán)高通圖像求和；以及
6.發(fā)送給顯示器。
本發(fā)明的其它實(shí)施例可采取以下處理步驟
1.計(jì)算色階調(diào)節(jié)模型；
2.計(jì)算低通圖像；
3.將高通圖像計(jì)算為圖像與低通圖像之間的差異；4.利用圖像值和經(jīng)修改色階曲線的斜率來計(jì)算增益陣列；5.按增益加權(quán)高通圖像；6.將低通圖像與加權(quán)高通圖像求和；以及7.發(fā)送給功率降低的顯示器。使用本發(fā)明的一些實(shí)施例，可在僅對(duì)狹窄類別的圖像有小改變的情況下實(shí)現(xiàn)節(jié) 能。(差異僅在MFP之上出現(xiàn)，且由峰值亮度減弱和一些亮度細(xì)節(jié)的損失組成。)MFP之下 的圖像值能以節(jié)能模式用與全功率模式相同的輝度顯示，從而使得圖像的這些區(qū)域不能與 全功率模式作區(qū)分。本發(fā)明的其它實(shí)施例通過減少亮度細(xì)節(jié)的損失來改善此性能。這些實(shí)施例可包括在空間上改變反銳化掩模以保持亮度細(xì)節(jié)。與其它實(shí)施例相 同，可使用在線和離線組件。在一些實(shí)施例中，離線組件可通過計(jì)算增益映射以及色階函數(shù) 來擴(kuò)展。該增益映射可基于圖像值來指定要應(yīng)用的反銳化濾波器。增益映射值可使用色階 函數(shù)的斜率來確定。在一些實(shí)施例中，特定點(diǎn)“P”處的增益映射值可被計(jì)算為MFP之下色 階函數(shù)的斜率與點(diǎn)“P”處的色階函數(shù)的斜率之比。在一些實(shí)施例中，色階函數(shù)在MFP之下 是線性的，因此增益在MFP之下為1。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D7進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可在圖像處理之前 離線地設(shè)計(jì)或計(jì)算色階調(diào)節(jié)，或者在對(duì)圖像進(jìn)行處理時(shí)可在線地設(shè)計(jì)或計(jì)算該調(diào)節(jié)。不考 慮操作的定時(shí)，色階調(diào)節(jié)76可基于顯示Y 70、效率因子72和最大保真點(diǎn)(MFP) 74的至少之 一來設(shè)計(jì)或計(jì)算。這些因子可在色階設(shè)計(jì)過程76中處理以產(chǎn)生色階調(diào)節(jié)模型78。色階調(diào) 節(jié)模型可采取算法、查找表(LUT)或可如上相關(guān)于其它實(shí)施例所述地應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù)的某 些其它模型的形式。在這些實(shí)施例中，還計(jì)算(75)單獨(dú)的增益映射77。該增益映射77可 應(yīng)用于特定的圖像細(xì)分部分，諸如頻率范圍。在一些實(shí)施例中，增益映射可應(yīng)用于圖像的分 頻部分。在一些實(shí)施例中，增益映射可應(yīng)用于高通圖像細(xì)分部分。它也可應(yīng)用于特定的圖 像頻率范圍或其它圖像細(xì)分部分。示例性色階調(diào)節(jié)模型可參照?qǐng)D8進(jìn)行描述。在這些示例性實(shí)施例中，函數(shù)過渡點(diǎn) (FTP) 84 (類似于光源減弱補(bǔ)償實(shí)施例中使用的MFP)被選擇，且增益函數(shù)被選擇成向低于 FTP 84的值提供第一增益關(guān)系82。在一些實(shí)施例中，該第一增益關(guān)系可以是線性關(guān)系，但 其它關(guān)系和函數(shù)可用來將代碼值轉(zhuǎn)變成增強(qiáng)代碼值。在FTP 84之上，可使用第二增益關(guān)系 86。該第二增益關(guān)系86可以是將FTP 84與最大值點(diǎn)88連結(jié)在一起的函數(shù)。在一些實(shí)施 例中，該第二增益關(guān)系86可在FTP 84處匹配第一增益關(guān)系82的值和斜率，并通過最大值 點(diǎn)88。如以上相關(guān)于其它實(shí)施例描述的其它關(guān)系以及另外的關(guān)系也可用作第二增益關(guān)系 86。在一些實(shí)施例中，增益映射77可相關(guān)于如圖8所示的色階調(diào)節(jié)模型來計(jì)算。示例 性增益映射77可相關(guān)于圖9進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，增益映射函數(shù)與色階調(diào)節(jié)模型78 相關(guān)，其作為色階調(diào)節(jié)模型的斜率的函數(shù)。在一些實(shí)施例中，特定碼值上增益映射函數(shù)的值 根據(jù)色階調(diào)節(jié)模型在FTP之下的任一代碼值處的斜率與色階調(diào)節(jié)模型在該特定代碼值處 的斜率之比來確定。在一些實(shí)施例中，此關(guān)系可用方程11來數(shù)學(xué)表達(dá)方程11增益 色階斜率(1) 増益(⑶)-色階斜率(cv)在這些實(shí)施例中，在FTP之下的增益映射函數(shù)等于1，在該FTP處色階調(diào)節(jié)模型產(chǎn) 生線性上升。對(duì)于FTP之上的代碼值，增益映射函數(shù)隨著色階調(diào)節(jié)模型的斜率遞減而快速 增大。此增益映射函數(shù)的急劇增大增強(qiáng)了其所應(yīng)用的圖像部分的對(duì)比度。圖8所示的示例性色階調(diào)節(jié)因子和圖9所示的示例性增益映射函數(shù)使用80 %的顯 示百分比(源光減弱)、2. 2的顯示、和180的最大保真度點(diǎn)來計(jì)算。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可在應(yīng)用色階調(diào)節(jié)模型之后應(yīng)用反銳化掩模操作。在 這些實(shí)施例中，用反銳化掩模技術(shù)來減少偽像。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D10進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，原始圖像102被輸 入且色階調(diào)節(jié)模型103被應(yīng)用于該圖像。該原始圖像102還被用作產(chǎn)生增益映射的增益映 射處理105的輸入。色階調(diào)節(jié)圖像然后通過低通濾波器104處理，從而產(chǎn)生低通調(diào)節(jié)圖像。 該低通調(diào)節(jié)圖像然后從色階調(diào)節(jié)圖像減去(106)以產(chǎn)生高通調(diào)節(jié)圖像。此高通調(diào)節(jié)圖像然 后乘以(107)增益映射中的適當(dāng)值以提供增益調(diào)節(jié)高通圖像，該增益調(diào)節(jié)高通圖像然后加 至(108)已用色階調(diào)節(jié)模型調(diào)節(jié)的低通調(diào)節(jié)圖像。此相加產(chǎn)生具有增強(qiáng)亮度和改善高頻對(duì) 比度的輸出圖像109。在這些實(shí)施例的一部分中，對(duì)于圖像的每個(gè)像素的每個(gè)分量，增益值根據(jù)該像素 處的增益映射和圖像值來確定。在應(yīng)用該色階調(diào)節(jié)模型之前，原始圖像102可用來確定增 益。高通圖像的每個(gè)像素的每個(gè)分量在加回至低通圖像之前還可被縮放相應(yīng)增益值。在增 益映射函數(shù)為1的點(diǎn)處，反銳化掩模操作沒有修改圖像值。在增益映射函數(shù)超過1的點(diǎn)處， 對(duì)比度增大。本發(fā)明的一些實(shí)施例通過將圖像分解成多個(gè)頻帶來解決在增大代碼值亮度時(shí)高 端代碼值中對(duì)比度的損失。在一些實(shí)施例中，色階函數(shù)可應(yīng)用于低通頻帶，從而增大圖像數(shù) 據(jù)的亮度以補(bǔ)償?shù)凸β试O(shè)置上的源光輝度降低，或簡(jiǎn)單地增大所顯示圖像的亮度。對(duì)應(yīng)地， 恒定增益可應(yīng)用于高通頻帶，從而甚至在由于較低顯示功率而使平均絕對(duì)亮度降低的區(qū)域 中保持圖像對(duì)比度。示例性算法的運(yùn)算通過以下步驟給出1.執(zhí)行原始圖像的頻率分解2.將亮度保持、色階映射應(yīng)用于低通圖像3.將常數(shù)乘法器應(yīng)用于高通圖像4.將低通圖像和高通圖像求和5.將結(jié)果發(fā)送給顯示器針對(duì)源光照度降低應(yīng)用，色階函數(shù)和恒定增益可通過創(chuàng)建原始圖像的全功率顯示 與過程圖像的低功率顯示之間的光度匹配來離線確定。色階函數(shù)還可針對(duì)亮度增強(qiáng)應(yīng)用來 離線確定。對(duì)于適中的MFP值，這些恒定高通增益實(shí)施例和反銳化掩模實(shí)施例在其性能方面 幾乎不可分辨。這些恒定高通增益實(shí)施例與反銳化掩模實(shí)施例相比具有三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)降 低的噪聲敏感度、使用較大MFP/FTP的能力、以及使用當(dāng)前顯示系統(tǒng)中的處理步驟。反銳化 掩模實(shí)施例使用作為色階曲線的斜率的倒數(shù)的增益。當(dāng)此曲線的斜率較小時(shí)，此增益招致 大的放大噪聲。此噪聲放大還可對(duì)MFP/FTP的大小設(shè)置實(shí)際限制。第二優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)展至任意MFP/FTP值的能力。第三優(yōu)點(diǎn)來自對(duì)算法在系統(tǒng)內(nèi)的放置的檢查。恒定高通增益實(shí)施例和 反銳化掩模實(shí)施例使用頻率分解。在頻率分解之前，恒定高通增益實(shí)施例首先執(zhí)行此操作， 而一些反銳化掩模實(shí)施例則首先應(yīng)用色階函數(shù)。諸如去輪廓的一些系統(tǒng)處理將在亮度保持 算法之前執(zhí)行頻率分解。在這些情形中，頻率分解可由一些恒定高通實(shí)施例使用，由此消除 轉(zhuǎn)換步驟，而一些反銳化掩模實(shí)施例必須倒轉(zhuǎn)頻率分解、應(yīng)用色階函數(shù)、以及執(zhí)行附加頻率 分解。本發(fā)明的一些實(shí)施例通過在應(yīng)用色階函數(shù)之前基于空間頻率拆分圖像來防止高 端代碼值中對(duì)比度的損失。在這些實(shí)施例中，具有滾降的色階函數(shù)可應(yīng)用于圖像的低通 (LP)分量。在光源照度降低補(bǔ)償應(yīng)用中，這將提供低通圖像分量的整體輝度匹配。在這些 實(shí)施例中，高通(HP)分量被均勻增大(恒定增益)。頻率分解信號(hào)可按需重組和削波。因 為高通分量沒有經(jīng)過色階函數(shù)的滾降，所以細(xì)節(jié)得以保留。低通色階函數(shù)的平滑滾降保持 凈空以添加增大的高通對(duì)比度。沒有發(fā)現(xiàn)可能在此最終組合中發(fā)生的削波顯著地減少了細(xì) 節(jié)。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D11進(jìn)行描述。這些實(shí)施例包括分頻或頻率分解 111、低通色階映射112、恒定高通增益或增大116、以及增強(qiáng)圖像分量的求和或重組115。在這些實(shí)施例中，輸入圖像110被分解成多個(gè)空間頻帶111。在使用兩個(gè)頻帶的示 例性實(shí)施例中，這可使用低通(LP)濾波器111來執(zhí)行。通過經(jīng)由濾波器111計(jì)算LP信號(hào) 和從原始信號(hào)減去(113)該LP信號(hào)以形成高通(HP)信號(hào)118來執(zhí)行分頻。在示例性實(shí)施 例中，可將空間5x5整流濾波器用于此分解，盡管可使用另一濾波器。該LP信號(hào)然后可通過應(yīng)用色階映射進(jìn)行處理，如對(duì)先前所述實(shí)施例所討論地。在 一示例性實(shí)施例中，這可用光度匹配LUT來實(shí)現(xiàn)。在這些實(shí)施例中，與一些先前所述的反銳 化掩模實(shí)施例相比，可使用MFP/FTP的較高值，因?yàn)榇蠖鄶?shù)細(xì)節(jié)已在濾波111時(shí)提取。通常 不應(yīng)當(dāng)使用削波，因?yàn)橥ǔ?yīng)當(dāng)保留用以添加對(duì)比度的一些凈空。在一些實(shí)施例中，MFP/FTP可自動(dòng)被確定且可被設(shè)置成使色階曲線的斜率在上限 處為0。以此方式確定的一系列色階函數(shù)在圖12中示出。在這些實(shí)施例中，MFP/FTP的最 大值可被確定為使色階函數(shù)在255處的斜率為0。這是不會(huì)引起削波的最大MFP/FTP值。在如參照?qǐng)D11所述的本發(fā)明的一些實(shí)施例中，處理HP信號(hào)118與在處理低通信 號(hào)時(shí)使用的MFP/FTP的選擇無關(guān)。該HP信號(hào)118用恒定增益116處理，該恒定增益116在功 率/光源照明降低時(shí)或圖像碼值以其它方式增大以改進(jìn)亮度時(shí)將保持對(duì)比度。按照全背光 功率(BL)或降低背光功率的HP信號(hào)增益116的公式作為高通增益方程在以下立即給出。 HP對(duì)比度增大對(duì)噪聲是穩(wěn)健的，因?yàn)樵鲆嫱ǔ］^小(例如針對(duì)80%的功率降低和γ 2. 2，增 益為1. 1)。方程12
(m V^
高通增益=在一些實(shí)施例中，一旦已通過LUT處理或以其它方式將色階映射112應(yīng)用于LP信 號(hào)，并且已將恒定增益116應(yīng)用于HP信號(hào)，就可對(duì)這些頻率分量求和(115)并且在一些情 形中對(duì)其削波。當(dāng)添加至LP值的增大HP值超過255時(shí)，削波可能是必要的。這通常僅對(duì)具有高對(duì)比度的明亮信號(hào)相關(guān)。在一些實(shí)施例中，通過色階LUT結(jié)構(gòu)確保LP信號(hào)不超出上 限。HP信號(hào)可引起總和中的削波，但HP信號(hào)的負(fù)值永不會(huì)削波，從而甚至在削波的確發(fā)生 時(shí)保持某個(gè)對(duì)比度。圖像相關(guān)源光實(shí)施例在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，顯示光源照度級(jí)可根據(jù)所顯示圖像、先前顯示圖像、要 在所顯示圖像之后顯示的圖像或其它組合的特征來調(diào)節(jié)。在這些實(shí)施例中，顯示光源照度 級(jí)可根據(jù)圖像特征變化。在一些實(shí)施例中，這些圖像特征可包括圖像輝度級(jí)、圖像色度級(jí)、 圖像直方圖特征以及其它圖像特征?！┮巡槊鲌D像特性，光源(背光)照度級(jí)就可變化以增強(qiáng)一個(gè)或多個(gè)圖像屬性。 在一些實(shí)施例中，光源級(jí)可減小或增大以增強(qiáng)較暗或較亮的圖像區(qū)域中的對(duì)比度。光源照 度級(jí)也可增大或減小以增大圖像的動(dòng)態(tài)范圍。在一些實(shí)施例中，光源級(jí)可被調(diào)節(jié)以最優(yōu)化 每個(gè)圖像幀的功耗。當(dāng)不管出自何因光源級(jí)已被修改時(shí)，圖像像素的代碼值可使用色階調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)以 進(jìn)一步改進(jìn)該圖像。如果光源級(jí)已被減小以保存功率，則像素值可被增大以重獲所丟失的 亮度。如果光源級(jí)已被更改以增強(qiáng)特定輝度范圍內(nèi)的對(duì)比度，則像素值可被調(diào)節(jié)以補(bǔ)償另 一范圍內(nèi)的降低對(duì)比度或進(jìn)一步增強(qiáng)該特定范圍。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如圖13所示，圖像色階調(diào)節(jié)可取決于圖像內(nèi)容。在這 些實(shí)施例中，可分析(130)圖像以確定圖像特性。圖像特性可包括輝度通道特性，諸如作為 圖像平均輝度的平均圖片級(jí)(APL)、最大輝度值、最小輝度值、諸如直方圖均值的輝度直方 圖數(shù)據(jù)、最頻繁的直方圖值等、以及其它輝度特性。圖像特性還可包括色彩特性，諸如單個(gè) 色彩通道(例如RGB信號(hào)中的R，G & B)的特性。每個(gè)色彩通道可被獨(dú)立分析以確定色彩 通道專屬圖像特性。在一些實(shí)施例中，對(duì)每個(gè)色彩通道可使用一單獨(dú)的直方圖。在其它實(shí) 施例中，結(jié)合有關(guān)于圖像數(shù)據(jù)的空間分布的團(tuán)塊直方圖(blobhistogram)數(shù)據(jù)可被用作圖 像特性。圖像特性還可包括視頻幀之間的時(shí)間改變。一旦已分析了(130)圖像且已確定了特性，就可基于該圖像特性的值計(jì)算色階映 射或從一組預(yù)先計(jì)算的映射中選擇一色階映射(132)。然后該映射可應(yīng)用于(134)圖像以 補(bǔ)償背光調(diào)節(jié)或以其它方式增強(qiáng)該圖像。本發(fā)明的一些實(shí)施例可關(guān)于圖14進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像分析器142接 收?qǐng)D像140并確定可用來選擇色階映射的圖像特性。這些特性然后被發(fā)送至色階映射選擇 器143，其基于這些圖像特性確定適當(dāng)?shù)挠成洹４擞成溥x擇然后可發(fā)送至圖像處理器145， 以供將該映射應(yīng)用于圖像140。圖像處理器145將接收映射選擇和原始圖像數(shù)據(jù)，并用所選 色階映射144處理原始圖像，由此產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)圖像，該經(jīng)調(diào)節(jié)圖像被發(fā)送至顯示器146以供 向用戶顯示。在這些實(shí)施例中，儲(chǔ)存一個(gè)或多個(gè)色階映射144以供基于圖像特性作出選擇。 這些色階映射144可預(yù)先被計(jì)算并儲(chǔ)存為表格或某其它數(shù)據(jù)格式。這些色階映射144可包 括簡(jiǎn)單的Y轉(zhuǎn)換表、利用以上相關(guān)于圖5、7、10和11所述的方法創(chuàng)建的增強(qiáng)映射、或其它 映射。本發(fā)明的一些實(shí)施例可關(guān)于圖15進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像分析器152接 收?qǐng)D像150并確定可用來計(jì)算色階映射的圖像特性。這些特性然后被發(fā)送至色階映射計(jì) 算器153，其可基于這些圖像特性計(jì)算適當(dāng)?shù)挠成?。所?jì)算的映射然后可發(fā)送至圖像處理器155，以供將該映射應(yīng)用于圖像150。圖像處理器155將接收所計(jì)算映射154和原始圖像 數(shù)據(jù)，并用該色階映射154處理該原始圖像，由此產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)圖像，該經(jīng)調(diào)節(jié)圖像被發(fā)送至 顯示器156以供向用戶顯示。在這些實(shí)施例中，基于圖像特性基本上實(shí)時(shí)地計(jì)算色階映射 154。所計(jì)算的色階映射154可包括簡(jiǎn)單的Y轉(zhuǎn)換表、利用以上相關(guān)于圖5、7、10和11所 述的方法創(chuàng)建的增強(qiáng)映射、或另一映射。本發(fā)明的其它實(shí)施例可關(guān)于圖16進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，光源照度級(jí)可取決 于圖像內(nèi)容，而色階映射也取決于圖像內(nèi)容。然而，源光計(jì)算通道和色階映射通道之間不一 定有任何通信。在這些實(shí)施例中，分析圖像(160)以確定源光或色階映射計(jì)算所需的圖像特性。 此信息然后被用來計(jì)算適于該圖像的源光照度級(jí)161。該源光數(shù)據(jù)然后被發(fā)送(162)至顯 示器以供在顯示圖像時(shí)變更源光(例如背光)。圖像特性數(shù)據(jù)還被發(fā)送至色階映射通道，在 其中基于圖像特性信息選擇或計(jì)算(163)色階映射。該映射然后被應(yīng)用于(164)圖像以產(chǎn) 生發(fā)送至顯示器(165)的增強(qiáng)圖像。為圖像計(jì)算的源光信號(hào)與增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)同步，以使源 光信號(hào)與增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)的顯示相一致。如圖17所示的這些實(shí)施例的一部分采用所儲(chǔ)存的色階映射，這些色階映射可包 括簡(jiǎn)單的、轉(zhuǎn)換表、利用以上相關(guān)于圖5、7、10和11所述的方法創(chuàng)建的增強(qiáng)映射、或另一 映射。在這些實(shí)施例中，圖像170被發(fā)送至圖像分析器172以確定與色階映射和源光計(jì)算 相關(guān)的圖像特性。這些特性然后被發(fā)送至源光計(jì)算器177以供確定適當(dāng)?shù)脑垂庹斩燃?jí)。一 些特性還可被發(fā)送至色階映射選擇器173，以供在確定適當(dāng)?shù)纳A映射174時(shí)使用。原始圖 像170和映射選擇數(shù)據(jù)然后被發(fā)送至圖像處理器175，該圖像處理器175取回所選映射174 并將該映射174應(yīng)用于圖像170以創(chuàng)建增強(qiáng)圖像。此增強(qiáng)圖像然后被發(fā)送至顯示器176，該 顯示器176還接收來自源光計(jì)算器177的源光級(jí)信號(hào)，并使用該信號(hào)來在顯示增強(qiáng)圖像時(shí) 調(diào)制源光179。圖18所示的這些實(shí)施例中的一部分可在傳輸過程中計(jì)算色階映射。這些映射可 包括簡(jiǎn)單的、轉(zhuǎn)換表、利用以上相關(guān)于圖5、7、10和11所述的方法創(chuàng)建的增強(qiáng)映射、或另 一映射。在這些實(shí)施例中，圖像180被發(fā)送至圖像分析器182以確定與色階映射和源光計(jì) 算相關(guān)的圖像特性。這些特性然后被發(fā)送至源光計(jì)算器187以供確定適當(dāng)?shù)脑垂庹斩燃?jí)。 一些特性還可被發(fā)送至色階映射計(jì)算器183，以供在計(jì)算適當(dāng)?shù)纳A映射184時(shí)使用。原始 圖像180和所計(jì)算的映射184然后被發(fā)送至圖像處理器185，該圖像處理器185將映射184 應(yīng)用于圖像180以創(chuàng)建增強(qiáng)圖像。此增強(qiáng)圖像然后被發(fā)送至顯示器186，該顯示器186還接 收來自源光計(jì)算器187的源光級(jí)信號(hào)，并使用該信號(hào)來在顯示增強(qiáng)圖像時(shí)調(diào)制源光189。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D19進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，分析圖像(190)以 確定相關(guān)于源光和色階映射計(jì)算與選擇的圖像特性。這些特性然后用來計(jì)算(192)源光照 度級(jí)。該源光照度級(jí)然后被用來計(jì)算或選擇色階調(diào)節(jié)映射(194)。此映射然后應(yīng)用于(196) 該圖像以創(chuàng)建增強(qiáng)圖像。該增強(qiáng)圖像和源光級(jí)數(shù)據(jù)然后被發(fā)送(198)至顯示器。用于相關(guān)于圖19所述方法的裝置可參照?qǐng)D20進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，在確 定圖像特性的圖像分析器202處接收?qǐng)D像200。圖像分析器202然后可將圖像特性數(shù)據(jù)發(fā) 送至源光計(jì)算器203以供確定源光級(jí)。源光級(jí)數(shù)據(jù)然后可被發(fā)送至色階映射選擇器或計(jì)算 器204，該色階映射選擇器或計(jì)算器204可基于光源級(jí)計(jì)算或選擇色階映射。所選映射207
20或所計(jì)算映射然后可連同原始圖像一起被發(fā)送至圖像處理器205，以供將該映射應(yīng)用于原 始圖像。該過程將產(chǎn)生增強(qiáng)圖像，該增強(qiáng)圖像與源光級(jí)信號(hào)一起被發(fā)送至顯示器206，該源 光級(jí)信號(hào)被用來在顯示圖像時(shí)調(diào)制顯示源光。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，源光控制單元負(fù)責(zé)選擇源光減弱，這將維持圖像質(zhì)量。 關(guān)于在自適應(yīng)階段保持圖像質(zhì)量的能力的知識(shí)用來引導(dǎo)對(duì)源光級(jí)的選擇。在一些實(shí)施例 中，重要的是意識(shí)到在圖像較亮或圖像包含高度飽和色彩即代碼值為255的藍(lán)色時(shí)需要高 源光級(jí)。僅使用輝度來確定背光級(jí)可在具有低輝度但大代碼值即飽和藍(lán)色或紅色的圖像的 情況下弓I起偽像。在一些實(shí)施例中，可檢查每個(gè)色彩面，并基于所有色彩面的最大值作出決 定。在一些實(shí)施例中，背光設(shè)置可基于經(jīng)削波的單個(gè)特定百分比的像素。在圖22所示的 其它實(shí)施例中，背光調(diào)制算法可使用兩個(gè)百分比削波像素百分比236和畸變像素百分比 235。選擇具有這些不同值的背光設(shè)置向色階計(jì)算器提供平滑滾降色階函數(shù)而非強(qiáng)加硬削 波的空間。給定輸入圖像，確定每個(gè)色彩面的代碼值的直方圖。給定兩個(gè)百分比P._s236 和P 235，檢查每個(gè)色彩面221-223的直方圖以確定對(duì)應(yīng)于這些百分比224-226的代碼 值。這給出了 (色彩)228和C (色彩)227。不同色彩面之中的最大經(jīng)削波代碼值 234和最大經(jīng)畸變代碼值233可用來確定背光設(shè)置229。此設(shè)置確保對(duì)于每個(gè)色彩面，至多 指定百分比的代碼值將被削波或畸變。方程13 通過檢查將被用于補(bǔ)償?shù)纳A(TS)函數(shù)并選擇背光(BL)百分比以使該色階函數(shù) 將在代碼值Cv9m234下在255處削波，BL百分比得以確定。該色階函數(shù)在值Cvett (此斜 率之值將對(duì)BL減弱作補(bǔ)償)之下將是線性的，在255處對(duì)Cv9m之上的代碼值將是恒定的， 且具有連續(xù)導(dǎo)數(shù)。檢查這些導(dǎo)數(shù)闡明如何選擇較低斜率并因此闡明如何選擇背光功率，以 使對(duì)低于Cvb 的代碼值而言不會(huì)有圖像畸變。在如圖21所示的TS導(dǎo)數(shù)的曲線中，值H是未知的。對(duì)于將Cv肖_波映射至255的 TS, TS導(dǎo)數(shù)之下的面積必須是255。該限制允許如下地確定H之值。方程14 BL百分比根據(jù)代碼值增大和顯示Y以及對(duì)畸變點(diǎn)之下代碼值的準(zhǔn)確補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn) 來確定。將在Cvhim處削波并允許從CVb 之下無畸變的平滑過渡的BL比由以下方程給出方程15時(shí)間低通濾波231可應(yīng)用于以上導(dǎo)出的圖像相關(guān)BL信號(hào)以補(bǔ)償IXD與BL之間同 步的缺失。示例性背光調(diào)制算法的示圖在圖22中示出，在其它實(shí)施例中可使用不同的百分 比和值。色階映射可補(bǔ)償所選背光設(shè)置，同時(shí)最小化圖像畸變。如上所述，背光選擇算法基 于對(duì)應(yīng)色階映射運(yùn)算的能力來設(shè)計(jì)。所選BL級(jí)允許色階函數(shù)補(bǔ)償背光級(jí)而對(duì)第一指定百 分比以下的代碼值無畸變，并對(duì)第二指定百分比以上的代碼值削波。該兩個(gè)指定百分比允 許色階函數(shù)在無畸變和削波范圍之間平滑轉(zhuǎn)換。環(huán)境光感測(cè)實(shí)施例本發(fā)明的一些實(shí)施例包括環(huán)境照度傳感器，其可向圖像處理模塊和/或源光控制 模塊提供輸入。在這些實(shí)施例中，包括色階調(diào)節(jié)、增益映射和其它修改的圖像處理可與環(huán)境 照度特性相關(guān)。這些實(shí)施例還可包括與環(huán)境照度特性相關(guān)的源光或背光調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施 例中，源光和圖像處理可在單個(gè)處理單元中組合。在其它實(shí)施例中，這些功能可由單獨(dú)的單 元來執(zhí)行。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D23進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，環(huán)境照度傳感器 270可被用作圖像處理方法的輸入。在一些示例性實(shí)施例中，輸入圖像260可基于來自環(huán)境 照度傳感器270和源光268級(jí)的輸入來被處理。為了節(jié)電或出于其它原因，可調(diào)制或調(diào)節(jié) 諸如用于照亮IXD顯示面板266的背光的源光268。在這些實(shí)施例中，圖像處理器262可接 收來自環(huán)境照度傳感器270和源光268的輸入?；谶@些輸入，圖像處理器262可修改輸 入圖像以應(yīng)對(duì)環(huán)境條件和源光268照度級(jí)。輸入圖像260可根據(jù)以上針對(duì)其它實(shí)施例所述 方法的任一種方法或通過其它方法來修改。在一示例性實(shí)施例中，色階映射可應(yīng)用于該圖 像以相對(duì)于降低的源光照度和環(huán)境照度變化來增大圖像像素值。經(jīng)修改圖像264然后可在 諸如LCD面板的顯示面板266上配準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)環(huán)境光低時(shí)源光照度級(jí)可降低， 并且當(dāng)色階調(diào)節(jié)或其它像素值處理技術(shù)被用來補(bǔ)償源光照度降低時(shí)，源光照度級(jí)可被進(jìn)一 步降低。在一些實(shí)施例中，當(dāng)環(huán)境照度降低時(shí)源光照度級(jí)可被降低。在一些實(shí)施例中，當(dāng)環(huán) 境照度達(dá)到上閾值和/或下閾值時(shí)，源光照度級(jí)可被提高。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D24進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，在圖像處理單元 282處接收輸入圖像280。輸入圖像280的處理還可取決于來自環(huán)境照度傳感器290的輸 入。此處理還可取決于來自源光處理單元294的輸出。在一些實(shí)施例中，源光處理單元294另外為了解決BL變化的問題，對(duì)BL比設(shè)置上限。方程16
背光比=Min({ (Cv畸變+ ■) 丫，
背光比= Μζ· (
，最大背光比)可接收來自環(huán)境照度傳感器290的輸入。一些實(shí)施例還可接收來自設(shè)備模式指示器292的 輸入，諸如可指示設(shè)備功耗模式、設(shè)備電池狀況或某些其它設(shè)備狀況的功率模式指示器。源 光處理單元294可使用環(huán)境光狀況和/或設(shè)備狀況來確定源光照度級(jí)，該源光照度級(jí)被用 來控制將照亮諸如IXD顯示器286的顯示器的源光288。源光處理單元還可將源光照度級(jí) 和/或其它信息傳遞給圖像處理單元282。圖像處理單元282可使用來自源光處理單元294的源光信息來確定用于處理輸入 圖像280的處理參數(shù)。該圖像處理單元282可應(yīng)用色階調(diào)節(jié)、增益映射或其它過程來調(diào)節(jié) 圖像像素值。在一些示例性實(shí)施例中，此過程將改進(jìn)圖像亮度和對(duì)比度，并且部分或全部地 補(bǔ)償光源照度減弱。圖像處理單元282處理的結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)圖像284，該經(jīng)調(diào)節(jié)圖像284可 被發(fā)送至可被源光288照亮的顯示器286。本發(fā)明的其他實(shí)施例可參照?qǐng)D25進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，在圖像處理單元 302處接收輸入圖像300。輸入圖像300的處理可取決于來自環(huán)境照度傳感器310的輸入。 此處理還可取決于來自源光處理單元314的輸出。在一些實(shí)施例中，源光處理單元314可 接收來自環(huán)境照度傳感器310的輸入。一些實(shí)施例還可接收來自設(shè)備模式指示器312的輸 入，諸如可指示設(shè)備功耗模式、設(shè)備電池狀況或某其它設(shè)備狀況的功率模式指示器。源光處 理單元314可使用環(huán)境光狀況和/或設(shè)備狀況來確定源光照度級(jí)，該源光照度級(jí)被用來控 制將照亮諸如IXD顯示器306的顯示器的源光308。該源光處理單元還可將源光照度級(jí)和 /或其它信息傳遞給圖像處理單元302。圖像處理單元302可使用來自源光處理單元314的源光信息來確定用于處理輸入 圖像300的處理參數(shù)。圖像處理單元302還可使用來自環(huán)境照度傳感器310的環(huán)境照度信 息來確定用于處理輸入圖像300的處理參數(shù)。該圖像處理單元302可應(yīng)用色階調(diào)節(jié)、增益 映射或其它過程來調(diào)節(jié)圖像像素值。在一些示例性實(shí)施例中，此過程將改進(jìn)圖像亮度和對(duì) 比度，并且部分或全部地補(bǔ)償光源照度減弱。圖像處理單元302處理的結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)圖像 304，該經(jīng)調(diào)節(jié)圖像304可被發(fā)送至可被源光308照亮的顯示器306。本發(fā)明的另一些實(shí)施例可參照?qǐng)D26進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，在圖像處理單元 322處接收輸入圖像320。輸入圖像320的處理可取決于來自環(huán)境照度傳感器330的輸入。 此處理還可取決于來自源光處理單元334的輸出。在一些實(shí)施例中，源光處理單元334可接 收來自環(huán)境照度傳感器330的輸入。在其它實(shí)施例中，環(huán)境信息可從圖像處理單元322接 收。源光處理單元334可使用環(huán)境光狀況和/或設(shè)備狀況來確定中間源光照度級(jí)。此中間 源光照度級(jí)可被發(fā)送至源光后處理器332，該源光后處理器332可采取量化器、定時(shí)處理器 或可修改中間源光照度級(jí)以適應(yīng)特定設(shè)備的需求的某其它模塊的形式。在一些實(shí)施例中， 源光后處理器332可針對(duì)光源328類型和/或諸如視頻應(yīng)用程序的圖像處理應(yīng)用程序所強(qiáng) 加的定時(shí)限制來修改光源控制信號(hào)。然后該經(jīng)后處理的信號(hào)可被用來控制將照亮諸如LCD 顯示器326的顯示器的源光328。源光處理單元還可將經(jīng)后處理的源光照度級(jí)和/或其它 信息傳遞給圖像處理單元322。圖像處理單元322可使用來自源光后處理器332的源光信息來確定用于處理輸入 圖像320的處理參數(shù)。圖像處理單元322還可使用來自環(huán)境照度傳感器330的環(huán)境照度信 息來確定用于處理輸入圖像320的處理參數(shù)。該圖像處理單元322可應(yīng)用色階調(diào)節(jié)、增益 映射或其它過程來調(diào)節(jié)圖像像素值。在一些示例性實(shí)施例中，此過程將改進(jìn)圖像亮度和對(duì)
23比度，并且部分或全部地補(bǔ)償光源照度減弱。圖像處理單元322處理的結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)圖像 344，該經(jīng)調(diào)節(jié)圖像344可被發(fā)送至可被源光328照亮的顯示器326。本發(fā)明的一些實(shí)施例可包括單獨(dú)的圖像分析模塊342、362和圖像處理模塊343、 363。盡管這些單元可被集成在單個(gè)組件中或單個(gè)芯片上，但它們被例示和描述為單獨(dú)的模 塊以便于更佳地描述其交互。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D27進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，在圖像分析模塊 342處接收輸入圖像340。該圖像分析模塊可分析圖像以確定圖像特性，該圖像特性可被傳 遞至圖像處理模塊343和/或源光處理模塊354。輸入圖像340的處理可取決于來自環(huán)境 照度傳感器330的輸入。在一些實(shí)施例中，源光處理模塊354可接收來自環(huán)境照度傳感器 350的輸入。源光處理單元354也可接收來自設(shè)備狀況或模式傳感器352的輸入。源光處 理單元354可使用環(huán)境光狀況、圖像特性和/或設(shè)備狀況來確定源光照度級(jí)。此源光照度 級(jí)可被發(fā)送至將照亮諸如IXD顯示器346的顯示器的源光348。源光處理模塊354還可將 經(jīng)后處理的源光照度級(jí)和/或其它信息傳遞給圖像處理模塊343。圖像處理模塊322可使用來自源光處理模塊354的源光信息來確定用于處理輸入 圖像340的處理參數(shù)。圖像處理模塊343還可使用通過源光處理模塊354從環(huán)境照度傳感 器350傳遞的環(huán)境照度信息。此環(huán)境照度信息可用來確定用于處理輸入圖像340的處理參 數(shù)。該圖像處理模塊343可應(yīng)用色階調(diào)節(jié)、增益映射或其它過程來調(diào)節(jié)圖像像素值。在一些 示例性實(shí)施例中，此過程將改進(jìn)圖像亮度和對(duì)比度，并且部分或全部地補(bǔ)償光源照度減弱。 圖像處理模塊343處理的結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)圖像344，該經(jīng)調(diào)節(jié)圖像344可被發(fā)送至可被源光 348照亮的顯示器346。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D28進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，在圖像分析模塊 362處接收輸入圖像360。該圖像分析模塊可分析圖像以確定圖像特性，該圖像特性可被傳 遞至圖像處理模塊363和/或源光處理模塊374。輸入圖像360的處理可取決于來自環(huán)境 照度傳感器370的輸入。此處理還可取決于來自源光處理模塊374的輸出。在一些實(shí)施例 中，環(huán)境信息可從圖像處理模塊363接收，該圖像處理模塊363可接收來自環(huán)境傳感器370 的環(huán)境信息。此環(huán)境信息可通過中途的圖像處理模塊363傳遞和/或處理，并傳遞給源光 處理模塊374。設(shè)備狀況或模式也可從設(shè)備模塊372被傳遞至源光處理模塊374。源光處理單元374可使用環(huán)境光狀況和/或設(shè)備狀況來確定源光照度級(jí)。此源光 照度級(jí)可被用來控制將照亮諸如IXD顯示器366的顯示器的源光368。源光處理單元374 還可將源光照度級(jí)和/或其它信息傳遞給圖像處理單元363。圖像處理模塊363可使用來自源光處理模塊374的源光信息來確定用于處理輸入 圖像360的處理參數(shù)。圖像處理模塊363還可使用來自環(huán)境照度傳感器370的環(huán)境照度信 息來確定用于處理輸入圖像360的處理參數(shù)。該圖像處理模塊363可應(yīng)用色階調(diào)節(jié)、增益 映射或其它過程來調(diào)節(jié)圖像像素值。在一些示例性實(shí)施例中，此過程將改進(jìn)圖像亮度和對(duì) 比度，并且部分或全部地補(bǔ)償光源照度減弱。圖像處理模塊363處理的結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)圖像 364，該經(jīng)調(diào)節(jié)圖像364可被發(fā)送至可被源光368照亮的顯示器366?；冏赃m應(yīng)功率管理實(shí)施例本發(fā)明的一些實(shí)施例包括用于解決包括移動(dòng)設(shè)備和應(yīng)用的顯示設(shè)備的功率需要、 顯示特性、周圍環(huán)境和電池限制的方法和系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，可使用三個(gè)族系的算法顯示功率管理算法、背光調(diào)制算法、以及亮度保持(BP)算法。盡管功率管理在電池供電的 移動(dòng)設(shè)備中具有較高優(yōu)先級(jí)，但這些系統(tǒng)和方法也可應(yīng)用于其它設(shè)備，這些設(shè)備可受益于 出于節(jié)能、熱管理和其它目的的功率管理。在這些實(shí)施例中，這些算法可相互作用，但它們 的獨(dú)特功能可包括功率管理-這些算法利用視頻內(nèi)容中的變化來管理一系列幀上的背光功率，從而 最優(yōu)化功耗。背光調(diào)制-這些算法選擇要用于單個(gè)幀的背光功率電平，并利用圖像內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)來最優(yōu)化功耗。亮度保持-這些算法處理每個(gè)圖像以補(bǔ)償降低的背光功率并保持圖像亮度，同時(shí) 避免偽像。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D29描述，圖29包括指示這些實(shí)施例的組件的交互 的簡(jiǎn)化框圖。在一些實(shí)施例中，功率管理算法406可管理視頻、圖像序列或其它顯示任務(wù)上 的固定電池資源402，并可保證指定平均功耗同時(shí)保持質(zhì)量和/或其它特性。背光調(diào)制算 法410可接收來自功率管理算法406的指令，并以功率管理算法406所定義的限制為依據(jù) 選擇功率電平來有效地表示每個(gè)圖像。亮度保持算法414可使用所選背光級(jí)415和可能的 削波值413來處理圖像，從而補(bǔ)償減弱的背光。顯示功率管理在一些實(shí)施例中，顯示功率管理算法406可管理視頻、圖像序列或其它顯示任務(wù) 上的功率使用分布。在一些實(shí)施例中，顯示功率管理算法406可分派電池的固定能量來提 供得到保證的工作壽命、同時(shí)保持圖像質(zhì)量。在一些實(shí)施例中，功率管理算法的一個(gè)目標(biāo)是 提供得到保證的對(duì)電池壽命的較低限制，以確保移動(dòng)設(shè)備的可用性。恒定功率管理符合任意目標(biāo)的一種形式的功率控制是要選擇將符合期望壽命的固定功率。示出 基于恒定功率管理的系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖在圖30中示出。要點(diǎn)在于功率管理算法436僅基于 電池充滿度432和期望壽命434來選擇恒定背光功率。針對(duì)此背光級(jí)444的補(bǔ)償442對(duì)每 個(gè)圖像446執(zhí)行。方程17恒定功率管理
D "、_初始電荷
p^w=ImI^背光級(jí)444以及因此功耗與圖像數(shù)據(jù)440無關(guān)。一些實(shí)施例可支持多個(gè)恒定功率 模式，從而允許功率電平的選擇基于功率模式作出。在一些實(shí)施例中，圖像相關(guān)的背光調(diào)制 不可用來簡(jiǎn)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在其它實(shí)施例中，一些恒定功率電平可基于工作模式或用戶偏好 設(shè)置和選擇。一些實(shí)施例可在單個(gè)降低功率電平即最大功率的75%的情況下使用此概念。簡(jiǎn)單自適應(yīng)功率管理本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D31進(jìn)行描述。這些實(shí)施例包括自適應(yīng)功率管理算 法456。因背光調(diào)制460引起的功率降低455被反饋回功率管理算法456，從而使圖像質(zhì)量 得以改進(jìn)、同時(shí)仍然提供期望系統(tǒng)壽命。在一些實(shí)施例中，通過如方程18中隨時(shí)間更新靜態(tài)最大功率計(jì)算，圖像相關(guān)背光調(diào)制情況下的節(jié)能可被包括在功率管理算法中。自適應(yīng)功率管理可包括計(jì)算剩余電池充滿 度(mA-Hr)與剩余期望壽命(Hr)之比以向背光調(diào)制算法460給出功率上限(mA)。一般而 言，背光調(diào)制460可選擇此最大值之下的實(shí)際功率，從而進(jìn)一步節(jié)能。在一些實(shí)施例中，因 背光調(diào)制導(dǎo)致的節(jié)能可用通過剩余電池電荷或運(yùn)行中平均選擇功率的變化值的反饋的形 式來反映，并因此影響后續(xù)的功率管理決定。方程18自適應(yīng)功率管理
ρ ,^_剩余電荷ω 最大值()_剩余壽命(0在一些實(shí)施例中，如果電池狀態(tài)信息不可用或不準(zhǔn)確，則通過計(jì)算顯示器所使用 的能量即平均所選功率乘以工作時(shí)間、并且從初始電池電荷減去此能量，可估計(jì)剩余電池 電荷。方程19估計(jì)剩余電池電荷顯示器所使用能量(t)=平均所選功率· t剩余電荷⑴=初始電荷_顯示器所使用能量(t)后一技術(shù)具有不與電池交互即可完成的優(yōu)點(diǎn)。功率-畸變管理發(fā)明人已觀察到，在畸變與功率之間關(guān)系的研究中，許多圖像在相同功率下展現(xiàn) 極為不同的畸變。由于高功率使用產(chǎn)生的黑電平的上升，那些諸如曝光不足照片的具有低 對(duì)比度的暗淡圖像實(shí)際上在低功率下能顯示得更好。功率控制算法可能以圖像畸變來交換 電池容量，而不是直接功率設(shè)置。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如圖29所示，功率管理技術(shù)可 包括諸如最大畸變值的畸變參數(shù)403、以及給予背光控制算法410的最大功率401。在這些 實(shí)施例中，功率管理算法406可使用來自背光調(diào)制算法410的當(dāng)前圖像的功率/畸變特性 405形式的反饋。在一些實(shí)施例中，最大圖像畸變可基于目標(biāo)功率和當(dāng)前幀的功率-畸變特 性而被修改。在這些實(shí)施例中，除關(guān)于實(shí)際所選功率的反饋之外，功率管理算法可選擇和提 供畸變目標(biāo)403，且可接收關(guān)于相應(yīng)圖像畸變405的反饋以及關(guān)于電池充滿度402的反饋。 在一些實(shí)施例中，可在功率控制算法中使用附加輸入，諸如環(huán)境電平408、用戶偏好、以及 工作模式(即視頻/圖形)。本發(fā)明的一些實(shí)施例可嘗試在一視頻序列上最佳地分派功率、同時(shí)保持顯示質(zhì) 量。在一些實(shí)施例中，對(duì)于給定視頻序列，可將兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用于在所用總功率與圖像畸變之間 選擇折衷?？墒褂米畲髨D像畸變和平均圖像畸變。在一些實(shí)施例中，這些項(xiàng)可被最小化。在 一些實(shí)施例中，最小化圖像序列上的最大畸變可通過對(duì)該序列中的每個(gè)圖像使用相同畸變 來實(shí)現(xiàn)。在這些實(shí)施例中，功率管理算法406可選擇此畸變403，從而使背光調(diào)制算法410 能選擇符合此畸變目標(biāo)403的背光級(jí)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)對(duì)每個(gè)圖像選擇的功率使得功 率畸變曲線的斜率相等時(shí)，可實(shí)現(xiàn)最小化平均畸變。在此情形中，功率管理算法406可依賴 于背光調(diào)制算法410選擇功率畸變曲線的斜率，從而選擇適當(dāng)?shù)谋彻饧?jí)。圖32A和32B可用來例示在功率管理過程中考慮畸變時(shí)的節(jié)能。圖32A是圖像序 列的連續(xù)幀的源光功率電平的曲線圖。圖32A示出維持多個(gè)幀之間的恒定畸變480所需的 源光功率電平與恒定畸變曲線的平均功率482。圖32B是圖像序列的相同連續(xù)幀的圖像畸變的曲線圖。圖32B示出因維持恒定功率設(shè)置產(chǎn)生的恒定功率畸變484、在整個(gè)序列中因維 持恒定畸變產(chǎn)生的恒定畸變電平488、以及維持恒定功率時(shí)的平均恒定功率畸變486。恒定 功率電平已被選擇為等于恒定畸變結(jié)果的平均功率。由此，兩種方法使用相同的平均功率。 通過檢查畸變發(fā)現(xiàn)，恒定功率484給出圖像畸變中的顯著變化。還注意到，盡管兩者使用相 同平均功率，但恒定功率控制的平均畸變486是恒定畸變算法的畸變488的10倍以上。實(shí)際上，對(duì)于一些應(yīng)用而言，因?yàn)樵寂c降低功率圖像之間的畸變必須在功率畸 變函數(shù)的每一點(diǎn)上計(jì)算以評(píng)估功率_畸變折衷，所以可以證明最優(yōu)化來使得一視頻序列上 的最大或平均畸變最小化過于復(fù)雜。每次畸變?cè)u(píng)估可要求計(jì)算背光減弱和相應(yīng)的補(bǔ)償性圖 像增亮，并將其與原始圖像作比較。因此，一些實(shí)施例可包括用于計(jì)算或估計(jì)畸變特性的更 簡(jiǎn)單方法。在一些實(shí)施例中，可使用一些近似。首先，觀察到諸如均方差(MSE)的逐點(diǎn)畸變度 量可根據(jù)圖像代碼值的直方圖而非圖像本身計(jì)算，如在方程20中所表達(dá)的。在此情形中， 直方圖是相對(duì)于在320x240分辨率下具有7680個(gè)樣本的圖像僅具有256個(gè)值的一維信號(hào)。 這可通過按需對(duì)直方圖進(jìn)行二次采樣來進(jìn)一步縮減。在一些實(shí)施例中，通過假設(shè)用在補(bǔ)償階段中削波而非應(yīng)用實(shí)際補(bǔ)償算法圖像得以 簡(jiǎn)單縮放，可作出近似。在一些實(shí)施例中，在畸變度量中包括黑電平升高項(xiàng)也可能是有價(jià)值 的。在一些實(shí)施例中，使用此項(xiàng)可能意味著針對(duì)全黑幀的最小畸變?cè)诹惚彻鈺r(shí)發(fā)生。方程20簡(jiǎn)化畸變計(jì)算
eve代碼值在一些實(shí)施例中，為了計(jì)算給定功率電平下的畸變，對(duì)于每個(gè)代碼值，可確定削波 情況下的線性增大所引起的畸變。該畸變?nèi)缓罂砂创a值的頻率加權(quán)并求和以給出指定功 率電平下的平均圖像畸變。在這些實(shí)施例中，用于亮度補(bǔ)償?shù)暮?jiǎn)單線性增大不會(huì)給出供圖 像顯示的可接受質(zhì)量，但用作供計(jì)算背光變化所引起的圖像畸變的估計(jì)結(jié)果的簡(jiǎn)單源。在如圖33所示的一些實(shí)施例中，為了控制功耗和圖像畸變兩者，功率管理算法 500不僅可跟蹤電池充滿度506和剩余壽命508，而且也可控制圖像畸變510。在一些實(shí)施 例中，功耗上限512和畸變目標(biāo)511可被提供給背光調(diào)制算法502。該背光調(diào)制算法502然 后可選擇符合功率限制和畸變目標(biāo)兩者的背光級(jí)512。背光調(diào)制算法(BMA)背光調(diào)制算法502負(fù)責(zé)選擇用于每個(gè)圖像的背光級(jí)。此選擇可基于要顯示的圖像 和來自功率管理算法500的信號(hào)。通過尊重功率管理算法500所提供的對(duì)增大功率的限制 512，可在期望壽命期間管理電池506。在一些實(shí)施例中，背光調(diào)制算法502可依賴于當(dāng)前圖 像的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來選擇較低功率。這可以是對(duì)具體圖像的節(jié)能之源。一旦選擇了適當(dāng)?shù)谋彻饧?jí)415，背光416即被設(shè)置成所選電平，且此電平415被給 予亮度保持算法414以確定必要補(bǔ)償。對(duì)于一些圖像和序列，允許少量的圖像畸變可大大 地降低所需背光功率。因此，一些實(shí)施例包括允許受控的圖像畸變量的算法。
圖34是示出針對(duì)若干容限的畸變作為幀數(shù)的函數(shù)的樣本DVD剪輯上節(jié)能的量的 曲線圖。具有零畸變的像素的百分比從100%變到97%再變到95%，且該視頻剪輯上的平 均功率被確定。平均功率的范圍為從95%到60%。由此允許5%的像素畸變給出了附加 35%的節(jié)能。這表明通過允許少量的圖像畸變使顯著節(jié)能成為可能。如果亮度保持算法能 在引入少量畸變的同時(shí)保持主觀質(zhì)量，則可獲得顯著的節(jié)能。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D30進(jìn)行描述。這些實(shí)施例還可包括來自環(huán)境光傳 感器438的信息，并且可針對(duì)移動(dòng)應(yīng)用降低復(fù)雜性。這些實(shí)施例包括由功率管理算法436 提供的靜態(tài)直方圖百分比限制和動(dòng)態(tài)最大功率限制。一些實(shí)施例可包括恒定功率目標(biāo)，而 其它實(shí)施例可包括更為復(fù)雜的算法。在一些實(shí)施例中，可通過計(jì)算各個(gè)色彩分量的直方圖 來分析圖像。該直方圖中出現(xiàn)指定百分比的代碼值可針對(duì)每個(gè)色彩平面來計(jì)算。在一些實(shí) 施例中，目標(biāo)背光級(jí)可被選擇成使代碼值中的線性增大將僅僅引起從直方圖中選出的代碼 值的削波。實(shí)際背光級(jí)可被選擇為此目標(biāo)電平和功率管理算法436所提供的背光級(jí)限值中 的最小值。這些實(shí)施例可提供得到保證的功率控制，并且在可達(dá)到功率控制限制的情形中 可允許有限量的圖像畸變。方程21基于直方圖百分比的功率選擇
ρ f代碼值百分比丫 P目標(biāo) ^255^JP臓=min(P目標(biāo)，P最大值)基于圖像畸變的實(shí)施例本發(fā)明的一些實(shí)施例可包括由功率管理算法提供的畸變限制和最大功率限制。圖 32B和34示出給定背光功率電平下的畸變的量根據(jù)圖像內(nèi)容來顯著地改變。每個(gè)圖像的功 率_畸變行為的屬性可在背光選擇過程中利用。在一些實(shí)施例中，可通過計(jì)算各個(gè)色彩分 量的直方圖來分析當(dāng)前圖像。通過使用方程20的第二表達(dá)式計(jì)算一功率值范圍上的畸變， 可計(jì)算限定畸變(例如MSE)的功率畸變曲線。背光調(diào)制算法可選擇具有指定畸變限值處 或之下的畸變的最小功率作為目標(biāo)電平。該背光級(jí)然后可被選擇為此目標(biāo)電平和功率管理 算法所提供的背光級(jí)限值中的最小值。此外，所選電平下的圖像畸變可被提供給功率管理 算法以引導(dǎo)畸變反饋。功率畸變曲線和圖像直方圖的采樣頻率可被降低以控制復(fù)雜性。亮度保持(BP)在一些實(shí)施例中，BP算法基于所選背光級(jí)來增亮圖像以補(bǔ)償減弱照度。BP算法可 控制引入到顯示中的畸變，并且BP算法保持質(zhì)量的能力規(guī)定背光調(diào)制算法可嘗試節(jié)約多 少功率。一些實(shí)施例可通過縮放圖像并且削波超過255的值來補(bǔ)償背光減弱。在這些實(shí)施 例中，背光調(diào)制算法必須對(duì)降低功率持保守態(tài)度，否則煩擾的削波偽像將被引入，由此限制 可能的節(jié)能。一些實(shí)施例被設(shè)計(jì)成以固定的功率降低保持要求最高的幀上的質(zhì)量。這些實(shí) 施例的一部分補(bǔ)償單個(gè)背光級(jí)(即75% )。其它實(shí)施例可被通用化以供背光調(diào)制之用。亮度保持(BP)算法的一些實(shí)施例可利用對(duì)作為背光和圖像數(shù)據(jù)的函數(shù)的從顯示 器輸出的輝度的描述。利用該模型，BP可確定對(duì)圖像的修改以補(bǔ)償背光的減弱。就透射反 射型顯示器而言，BP模型可被修改以包括顯示器反射方面的描述。從顯示器輸出的輝度成 為背光、圖像數(shù)據(jù)和環(huán)境的函數(shù)。在一些實(shí)施例中，BP算法可確定對(duì)圖像的修改以補(bǔ)償給定周圍環(huán)境中背光的減弱。環(huán)境影響由于實(shí)現(xiàn)約束，一些實(shí)施例可包括用于確定BP參數(shù)的復(fù)雜性有限的算法。例如， 開發(fā)完全在LCD模塊上運(yùn)行的算法限制了該算法可用的處理和存儲(chǔ)器。在該示例中，對(duì)不 同背光/環(huán)境組合產(chǎn)生替換Y曲線可用于一些BP實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，可能需要對(duì) Y曲線的數(shù)量和分辨度作出限制。功率/畸變曲線本發(fā)明的一些實(shí)施例可獲取、估算、計(jì)算或以其它方式確定包括但不限于視頻序 列幀的圖像的功率/畸變特性。圖35是示出4個(gè)示例性圖像的功率/畸變特性的曲線圖。 在圖35中，圖像C的曲線520對(duì)整個(gè)源光功率帶保持負(fù)斜率。圖像A、B和D的曲線522、 524和526以負(fù)斜率下降直至達(dá)到最小值，然后以正斜率上升。對(duì)于圖像A、B和D，增大源 光功率實(shí)際上將在曲線的具有正斜率528的特定范圍上增加畸變。這可能是由諸如但不限 于LCD滲漏、或使所顯示圖像在觀看者看來與代碼值始終不同的其它顯示不規(guī)則的顯示特 性引起的。本發(fā)明的一些實(shí)施例可使用這些特性來針對(duì)具體圖像或圖像類型確定適當(dāng)?shù)脑?光功率電平?？稍诨儏?shù)計(jì)算中考慮顯示特性(例如IXD滲漏)，這些顯示特性用來針對(duì) 圖像確定適當(dāng)?shù)脑垂夤β孰娖?。示例性方法本發(fā)明的一些實(shí)施例可關(guān)于圖36進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，建立功率預(yù)算 (530)。這可使用簡(jiǎn)單功率管理、自適應(yīng)功率管理和上述其它方法或通過其它方法來執(zhí)行。 通常，建立功率預(yù)算可包括估算將允許諸如顯示視頻文件的顯示任務(wù)完成的背光或源光功 率電平，同時(shí)使用諸如電池電荷的一部分的固定功率資源。在一些實(shí)施例中，建立功率預(yù)算 可包括確定將允許在固定功率量的情況下完成顯示任務(wù)的平均功率電平。在這些實(shí)施例中，還可建立初始畸變標(biāo)準(zhǔn)(532)。通過估算將符合功率預(yù)算的降低 的源光功率電平并測(cè)量該功率電平下的圖像畸變，可確定此初始畸變標(biāo)準(zhǔn)。可在未經(jīng)校正 的圖像上、已使用如上所述的亮度保持(BP)技術(shù)修改的圖像上、或已用簡(jiǎn)化BP過程修改的 圖像上測(cè)量畸變。一旦建立了該初始畸變標(biāo)準(zhǔn)，即可使用源光功率電平顯示該顯示任務(wù)的第一部 分，這使得所顯示的一個(gè)或多個(gè)圖像的畸變特性遵照該畸變標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，可針對(duì) 視頻序列的每個(gè)幀選擇源光功率電平以使每個(gè)幀符合畸變要求。在一些實(shí)施例中，光源值 可被選擇成保持恒定畸變或畸變范圍、保持畸變低于指定水平、或以其它方式符合畸變標(biāo) 準(zhǔn)。然后可估算(536)功耗以判定用來顯示顯示任務(wù)的第一部分的功率是否滿足功 率預(yù)算管理參數(shù)?？赏ㄟ^對(duì)每個(gè)圖像、視頻幀或其它顯示任務(wù)元素使用固定量功率來分派 功率。還可分派功率以使在一系列顯示任務(wù)元素上所消耗的平均功率符合要求、而對(duì)每個(gè) 顯示任務(wù)元素消耗的功率可變化。也可使用其它功率分派方案。當(dāng)功率消耗估算536顯示顯示任務(wù)的第一部分的功耗不符合功率預(yù)算要求時(shí)，可 修改畸變標(biāo)準(zhǔn)(538)。在可估算、假設(shè)、計(jì)算或以其它方式確定功率/畸變曲線的一些實(shí)施 例中，畸變標(biāo)準(zhǔn)可被修改以按需允許或多或少的畸變，從而符合功率預(yù)算要求。盡管功率/畸變曲線是圖像特定的，但可使用針對(duì)一序列的第一幀、針對(duì)一序列中的示例性圖像、或針 對(duì)代表顯示任務(wù)的合成圖像的功率/畸變曲線。在一些實(shí)施例中，當(dāng)多于預(yù)算量的功率被用于顯示任務(wù)的第一部分且功率/畸變 曲線的斜率為正時(shí)，可修改畸變標(biāo)準(zhǔn)以允許更少畸變。在一些實(shí)施例中，當(dāng)多于預(yù)算量的功 率被用于顯示任務(wù)的第一部分且功率/畸變曲線的斜率為負(fù)時(shí)，可修改畸變標(biāo)準(zhǔn)以允許更 多畸變。在一些實(shí)施例中，當(dāng)少于預(yù)算量的功率被用于顯示任務(wù)的第一部分且功率/畸變 曲線的斜率為負(fù)或正時(shí)，可修改畸變標(biāo)準(zhǔn)以允許更少畸變。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D37進(jìn)行描述。這些實(shí)施例通常包括具有有限功率 的由電池供電的設(shè)備。在這些實(shí)施例中，估計(jì)或測(cè)量電池充滿度或電荷(540)。還可估計(jì)或 計(jì)算顯示任務(wù)功率要求(542)。還可估計(jì)或以其它方式確定初始光源功率電平(544)。此 初始光源功率電平可使用如以上針對(duì)恒定功率管理所述的電池充滿度和顯示任務(wù)功率要 求或通過其它方法來確定。還可確定與初始光源功率電平相對(duì)應(yīng)的畸變標(biāo)準(zhǔn)(546)。此標(biāo)準(zhǔn)可以是在初始光 源功率電平下對(duì)示例性圖像出現(xiàn)的畸變值。在一些實(shí)施例中，畸變值可基于未經(jīng)校正圖像、 用實(shí)際或經(jīng)估算BP算法修改的圖像、或另一示例性圖像。一旦確定了畸變標(biāo)準(zhǔn)(546)，就估算顯示任務(wù)的第一部分，并選擇(548)將使顯示 任務(wù)的第一部分的畸變符合畸變標(biāo)準(zhǔn)的源光功率電平。然后使用所選源光功率電平顯示 (550)該顯示任務(wù)的第一部分，并估算或測(cè)量(552)顯示該部分期間所消耗的功率。當(dāng)此功 耗不符合功率要求時(shí)，可修改(554)該畸變標(biāo)準(zhǔn)以使功耗順應(yīng)功率要求。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D38A和38B進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，建立功率 預(yù)算(560)并且還建立畸變標(biāo)準(zhǔn)(562)。這些通常都是參照諸如視頻序列的具體顯示任務(wù) 建立的。然后選擇圖像(564)，諸如視頻序列的一個(gè)幀或一組幀。然后對(duì)所選圖像估算降低 源光功率電平(566)，以使因降低源光功率電平產(chǎn)生的畸變符合畸變標(biāo)準(zhǔn)。此畸變計(jì)算可包 括將估算或?qū)嶋H亮度保持(BP)方法應(yīng)用于所選圖像的圖像值。然后可用BP方法修改所選圖像(568)以補(bǔ)償降低的光源功率電平。然后可測(cè)量 經(jīng)BP修改圖像的實(shí)際畸變(570)并可關(guān)于此實(shí)際畸變是否符合畸變標(biāo)準(zhǔn)作出判定(572)。 如果實(shí)際畸變不符合畸變標(biāo)準(zhǔn)，則可調(diào)節(jié)估算過程(574)并可重新估算降低的光源功率電 平(566)。如果實(shí)際畸變的確符合畸變標(biāo)準(zhǔn)，則可顯示所選圖像(576)。然后可測(cè)量圖像顯 示期間的功耗(578)，并將其與功率預(yù)算約束580作比較。如果功耗符合功率預(yù)算約束，則 可選擇諸如視頻幀的后續(xù)集合(584)，除非顯示任務(wù)完成(582)，此時(shí)該過程將結(jié)束。如果 選擇了下一圖像(584)，則該過程將返回至點(diǎn)“B”，在此處將針對(duì)該圖像估算降低的光源功 率電平(566)，且該過程將與對(duì)第一圖像一樣地繼續(xù)。如果所選圖像的功耗不符合功率預(yù)算約束(580)，則可如以上針對(duì)其它實(shí)施例所 述地修改畸變標(biāo)準(zhǔn)(586)并且將選擇下一圖像(584)。經(jīng)改進(jìn)的黑色電平實(shí)施例本發(fā)明的一些實(shí)施例包括用于顯示器黑色電平改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。一些實(shí)施例使 用指定背光級(jí)并產(chǎn)生與色階相匹配的輝度，這既保持了亮度又改進(jìn)了黑色電平。其它實(shí)施 例包括在其設(shè)計(jì)中包括黑色電平改進(jìn)的背光調(diào)制算法。一些實(shí)施例可被實(shí)現(xiàn)為上述實(shí)施例 的擴(kuò)展或修改。
經(jīng)改進(jìn)的輝度匹配(目標(biāo)匹配理想顯示)以上呈現(xiàn)的輝度匹配公式即方程7被用來確定代碼值的線性縮放，這對(duì)背光減弱 作出補(bǔ)償。這在功率降低至75%的試驗(yàn)中被證明是有效的。在具有圖像相關(guān)背光調(diào)制的一 些實(shí)施例中，對(duì)于暗色幀可顯著減弱背光，例如低于10%。對(duì)于這些實(shí)施例，在方程7中導(dǎo) 出的代碼值的線性縮放可能并不恰當(dāng)，因?yàn)樗蛇^度地增大暗色值。盡管采用這些方法的 實(shí)施例可倍增功率降低顯示器上的全功率輸出，但這可能不用來最優(yōu)化輸出。因?yàn)槿β?顯示具有上升的黑色電平，所以對(duì)暗色場(chǎng)景再現(xiàn)此輸出不能實(shí)現(xiàn)在較低背光功率設(shè)置的情 況下可能的降低黑色電平的益處。在這些實(shí)施例中，可修改匹配標(biāo)準(zhǔn)且可導(dǎo)出對(duì)方程7中 給出的結(jié)果的替換。在一些實(shí)施例中，理想顯示的輸出得到匹配。該理想顯示可包括零黑 色電平以及與全功率顯示相同的最大輸出，白色電平=W。此示例性理想顯示對(duì)代碼值cv 的響應(yīng)在方程22中可用最大輸出W、顯示γ和最大代碼值的項(xiàng)來表達(dá)。方程22理想顯示 在一些實(shí)施例中，示例性IXD可具有相同的最大輸出W和Y，但具有非零黑色電平 B。此示例性LCD可使用上述GOG模型針對(duì)全功率輸出建模。輸出隨功率小于100%的相關(guān) 背光功率縮放。增益和偏移模型參數(shù)可由全功率顯示的最大輸出W和黑色電平B確定，如 方程23所示。方程23全功率GOG模型 通過將全功率結(jié)果縮放相關(guān)功率倍數(shù)，可確定具有相關(guān)背光功率P的功率降低顯 示器的輸出。方程24實(shí)際LCD輸出與功率和代碼值的關(guān)系 在這些實(shí)施例中，可修改代碼值以使理想和實(shí)際顯示的輸出在可能時(shí)相等。(如果 理想輸出不小于或大于在實(shí)際顯示上給定功率情況下可能的輸出)方程25用于匹配輸出的標(biāo)準(zhǔn) 一些計(jì)算根據(jù)X，P，W，B求解文。方程26用于匹配輸出的代碼值關(guān)系 這些實(shí)施例顯示用于將實(shí)際顯示器上的理想輸出與非零黑色電平相匹配的代碼 值關(guān)系的一些屬性。在此情形中，在上端=和下端(7 = 0)處都存在削波。這些 對(duì)應(yīng)于方程27所給出的Xis和的削波輸入。方程27削波點(diǎn) 這些結(jié)果與先前對(duì)其中顯示假設(shè)具有零黑色電平即對(duì)比率為無窮的其它實(shí)施例 的開發(fā)相一致。背光調(diào)制算法在這些實(shí)施例中，結(jié)合有黑色電平考慮的輝度匹配理論通過實(shí)現(xiàn)給定功率下顯示 和具有零黑色電平的基準(zhǔn)顯示之間的匹配來確定背光調(diào)制算法。這些實(shí)施例使用輝度匹配 理論來確定在圖像以功率P顯示時(shí)相比于在理想顯示器上顯示而必須具有的畸變。背光調(diào) 制算法可使用最大功率限制和最大畸變限制來選擇產(chǎn)生低于指定最大畸變的畸變的最小 功率。功率畸變?cè)谝恍?shí)施例中，給定由全功率下黑色電平和最大亮度所指定的目標(biāo)顯示和要求 顯示的圖像，可計(jì)算給定功率P下顯示圖像時(shí)的畸變。通過削波大于受限功率顯示的亮度 的值并削波小于理想基準(zhǔn)的黑色電平的值，可在理想基準(zhǔn)顯示器上仿真顯示的受限功率和 非零黑色電平。圖像的畸變可被定義為原始圖像代碼值和經(jīng)削波代碼值之間的MSE，然而也 可在一些實(shí)施例中使用其它畸變度量。
削波情況下的圖像由功率相關(guān)代碼值定義，且方程27中引入的削波限值在方程 28中給出。方程28經(jīng)削波圖像
~ 、低(/>)I(x,y,c)< χκ(Ρ) I(x,y,C,P) = < Ι(χ,y,C) X^ (P) < Ι(χ，γ,c) < χ高(尸)
xm(P)xn(P)<I(x,y,c)理想顯示上的圖像與像素域中以功率P顯示的圖像之間的畸變變成D(I,P) = j^-· ^ max c\ (χ, γ, c) - I {χ, y, c, P)^
x,y,c觀察到這可使用圖像代碼值的直方圖來計(jì)算。D{I,P) = Y4 A( ,c)-max c|( - 7{η,P))^
η,c色階函數(shù)的定義可用來推導(dǎo)此畸變度量的等效形式，如方程29所示。方程29畸變度量
D(I,P)= J] f("，c)-maxc|( -cvffi|2+ ^^( ,c). max c|( - cv高)|2
n<cv 低n>cv 高此度量包括高代碼值和低代碼值處削波誤差的加權(quán)和。功率/畸變曲線可使用方 程29的表達(dá)式對(duì)圖像構(gòu)建。圖39是示出各個(gè)示例性圖像的功率/畸變曲線的曲線圖。圖 39示出針對(duì)整體白色圖像的功率/畸變曲線590、針對(duì)黃花的明亮特寫的功率/畸變曲線 592、針對(duì)一群人的暗色低對(duì)比度圖像的功率/畸變曲線594、針對(duì)整體黑色圖像的功率/畸 變曲線596、以及針對(duì)沖浪者在浪尖上的明亮圖像的功率/畸變曲線598。如從圖39可以看出，不同圖像可具有相當(dāng)不同的/功率_畸變關(guān)系。在極值處， 黑色幀596在零背光功率下具有最小畸變，其中畸變?cè)诠β试鲋?0%時(shí)急劇上升。相反，白 色幀590在零背光下具有最大畸變，其中畸變穩(wěn)定下降直到在100%功率下快速降低為零。 明亮沖浪圖像598示出隨功率增加的畸變的穩(wěn)定下降。另兩個(gè)圖像592和594在中間功率 電平下顯示最小畸變。本發(fā)明的一些實(shí)施例可包括如下運(yùn)算的背光調(diào)制算法1.計(jì)算圖像直方圖2.計(jì)算圖像的功率畸變函數(shù)3.計(jì)算具有低于畸變限值的畸變的最低功率4.(可任選)基于所提供的功率上限和下限限制所選功率5.選擇計(jì)算出的用于背光的功率在關(guān)于圖40和41所述的一些實(shí)施例中，BL調(diào)制算法所選擇的背光值604可被提 供給BP算法并用于色階設(shè)計(jì)。示出了平均功率602和畸變606。還示出了在此試驗(yàn)中使用 的對(duì)平均功率的上限600。因?yàn)樗褂玫钠骄β曙@著低于此上限，所以背光調(diào)制算法使用 比簡(jiǎn)單使用等于此平均限值的固定功率低的功率。平滑色階函數(shù)的導(dǎo)出
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在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，平滑色階函數(shù)包括兩個(gè)設(shè)計(jì)方面。第一個(gè)方面設(shè)想色 階參數(shù)給定，并確定符合那些參數(shù)的平滑色階函數(shù)。第二個(gè)方面包括用于選擇設(shè)計(jì)參數(shù)的 算法。設(shè)想?yún)?shù)的色階設(shè)計(jì)方程26所定義的代碼值關(guān)系在削波至有效范圍[cvMin，cvMax]時(shí)具有斜率不連 續(xù)性。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，暗端處的平滑滾降可與方程7中明端處相似地定義。這些 實(shí)施例設(shè)想其間色階符合方程26的最大保真度點(diǎn)(MFP)和最小保真度點(diǎn)(LFP)兩者。在 一些實(shí)施例中，色階可被構(gòu)建為連續(xù)并在MFP和LFP兩處具有連續(xù)一階導(dǎo)數(shù)。在一些實(shí)施 例中，色階可通過極值點(diǎn)(ImageMinCV，cvMin)和(ImageMaxCV，cvMax)。在一些實(shí)施例中， 在高端和低端兩處可從仿射增大修改色階。此外，圖像代碼值的限制可用來確定極值點(diǎn)而 不使用固定限值。有可能在此結(jié)構(gòu)中使用固定限值，但在大功率降低的情況下會(huì)產(chǎn)生問題。 在一些實(shí)施例中，這些條件唯一地定義了分段二次色階，推導(dǎo)如下。條件方程30色階定義 TS(x)=
cvMin 、2
cvMin <x< ImageMinCV ImageMinCV <x< LFP
LFP <x< MFP MFP <x< ImageMaxCV ImageMaxCV <x< cvMax
A-(x-LFPy +B-(x-LFP) + C α·χ + β
D-(x-MFP)2 +E-(χ-MFP) +F cvMax方程31色階斜率
‘2-A-(X-LFP) +B 0 < χ < LFPTS'(χ) = ‘a(chǎn)LFP <x< MFP
2-D-(x-MFP) + E x>MFPLFP和MFP處的色階與一階導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性的快速觀察產(chǎn)生。方程32色階參數(shù)B，C，E，F(xiàn)的解B = αC = α · LFP+ βE = αF = α · MFP+ β端點(diǎn)將常數(shù)A和D確定為方程33色階參數(shù)A和D的解
A =
D =
cvMin - B. (ImageMinCV - LFP) - C
(ImageMinCV -LFP)2 cvMax - E · (ZmageMaxCV - MFP) - F (ZmageMaxCV -MFP)2在一些實(shí)施例中，設(shè)想MFP/LFP和ImageMaxCV/ImageMinCV可用，這些關(guān)系式定義 色階的平滑擴(kuò)展。這使得選擇這些參數(shù)的需要懸而未決。其它實(shí)施例包括用于選擇這些設(shè) 計(jì)參數(shù)的方法和系統(tǒng)。參數(shù)選擇(MFP/LFP)
以上所述的相關(guān)應(yīng)用中的本發(fā)明的一些實(shí)施例僅解決ImageMaxCV等于255、 cvMax用來替換這些實(shí)施例中所引入的ImageMaxCV的情況下的MFP。那些前述實(shí)施例由于 基于全功率顯示而非理想顯示的匹配而在低端具有線性色階。在一些實(shí)施例中，MFP被選擇 成使平滑色階在上限即ImageMaxCV處具有零斜率。在數(shù)學(xué)上，MFP通過以下方程來定義
方程34MFP選擇標(biāo)準(zhǔn)TS' (ImageMaxCV) = 02 · D · (ImageMaxCV-MFP) +E = 0此標(biāo)準(zhǔn)的解使MFP相關(guān)于上削波點(diǎn)和最大代碼值方程35預(yù)先MFP選擇標(biāo)準(zhǔn)MFP = 2 · χ ^-ImageMaxCVMFP = 2 · cvMax ■ (p)7 — ZmageMaxCV對(duì)于諸如P = 80%的適度功率降低，此預(yù)先MFP選擇標(biāo)準(zhǔn)適用。對(duì)于大功率降低， 這些實(shí)施例可基于前述實(shí)施例的結(jié)果改進(jìn)。在一些實(shí)施例中，選擇適于大功率降低的MFP選擇標(biāo)準(zhǔn)。直接在方程35中使用值 ImageMaxCV會(huì)引起問題。在功率低的圖像中，期望低的最大代碼值。如果圖像中的最大代 碼值ImageMaxCV已知為小，則方程35給出MFP的合理值，但在一些情形中ImageMaxCV為未 知或較大，其可導(dǎo)致不合理即負(fù)的MFP值。在一些實(shí)施例中，如果最大代碼值未知或過高， 則可為ImageMaxCV選擇替換值并應(yīng)用于以上結(jié)果。在一些實(shí)施例中，k可被定義為定義MFP可具有的經(jīng)削波值的最小部分的參數(shù)。 然后，k可被用來判定通過方程35計(jì)算的MFP是否合理，即 方程36 “合理” MFP標(biāo)準(zhǔn)MFP 彡 k· χ髙如果所計(jì)算的MFP不合理，則該MFP可被定義為最小合理值，并且可確定 ImageMaxCV的必要值(方程37)。MFP和ImageMaxCV的值然后可用來通過如上所述地確定 色階。方程37 校正 ImageMaxCVMFP = k*x髙
ι
k-x高=2.cvMax.(Ρ)γ -ImageMaxCVImageMaxCV = (2~k) ‘ χ ^一些實(shí)施例的MFP選擇步驟歸納如下1.利用ImageMaxCV (或在其不可用時(shí)利用CVMax)計(jì)算候選MFP2.利用方程36測(cè)試合理性3.如果不合理，則基于削波代碼值的分?jǐn)?shù)k定義MFP4.利用方程37計(jì)算新的ImageMaxCV5.利用MFP、ImageMaxCV和功率計(jì)算平滑色階函數(shù)可應(yīng)用類似的技術(shù)來使用ImageMinCV和1低來選擇暗端處的LFP?；谏A設(shè)計(jì)算法和自動(dòng)參數(shù)選擇的示例性色階設(shè)計(jì)如圖42-45所示。圖42和
3543示出其中已選擇11%的背光功率電平的示例性色階設(shè)計(jì)。示出與MFP 610與LFP 612 之間的色階設(shè)計(jì)的線性部分相對(duì)應(yīng)的線616。色階設(shè)計(jì)614在MFP 610之上和LFP 612之 下偏離線616，但在LFP 612與MFP 610之間與線616—致。圖43是圖42的色階設(shè)計(jì)的暗 區(qū)的放大圖像。LFP 612清晰可見，且可看到色階設(shè)計(jì)的較低部分曲線620偏離線性延伸部 分 622。圖44和45示出背光級(jí)選擇為89%的最大功率的示例性色階設(shè)計(jì)。圖44示出與 色階設(shè)計(jì)的線性部分相一致的線634。線634表示理想顯示響應(yīng)。色階設(shè)計(jì)636在MFP 630 以上和LFP 632以下偏離(636、638)理想線性顯示表示634。圖45示出LFP 640以下的色 階設(shè)計(jì)636的暗端的放大視圖，其中色階設(shè)計(jì)642偏離理想顯示延伸部分644。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，畸變計(jì)算可通過改變理想和實(shí)際顯示圖像之間的誤差 計(jì)算來修改。在一些實(shí)施例中，可用畸變像素之和來替代MSE。在一些實(shí)施例中，高區(qū)和低 區(qū)的削波誤差可不同地加權(quán)。本發(fā)明的一些實(shí)施例可包括環(huán)境光傳感器。如果環(huán)境光傳感器可用，則該傳感器 可用來修改畸變度量，包括環(huán)境照明和屏幕反射的效果。這可用來修改畸變度量并因此修 改背光調(diào)制算法。環(huán)境信息可用來通過在黑端指示相關(guān)感知削波點(diǎn)來控制色階設(shè)計(jì)。色彩保持實(shí)施例本發(fā)明的一些實(shí)施例包括用于保持色彩特性同時(shí)增強(qiáng)圖像亮度的系統(tǒng)和方法。在 一些實(shí)施例中，亮度保持包括將全功率色域體(gamut solid)映射成功率降低顯示的較小 色域體。在一些實(shí)施例中，不同方法用來進(jìn)行色彩保持。一些實(shí)施例保持色彩的色度/飽 和度，以替換輝度增大的減少。上述一些非色彩保持實(shí)施例獨(dú)立地處理各個(gè)色彩通道，從而用來給出關(guān)于每個(gè)色 彩通道的輝度匹配。在那些非色彩保持實(shí)施例中，高度飽和或高亮色彩可變得飽和度降低 和/或在色度仿效處理中改變。色彩保持實(shí)施例解決了這些色彩偽像，但在一些情形中會(huì) 略微地降低輝度增大。在重組低通和高通通道時(shí)，一些色彩保持實(shí)施例也可采用削波操作。單獨(dú)地削波 每個(gè)色彩通道可再次產(chǎn)生色彩變化。在采用色彩保持削波的實(shí)施例中，削波操作可用來保 持色度/飽和度。在一些情形中，此色彩保持削波可將經(jīng)削波值的輝度降至其它非色彩保 持實(shí)施例的輝度之下。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D46進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，讀取輸入圖像650 并確定指定像素位置的對(duì)應(yīng)于不同色彩通道的代碼值(652)。在一些實(shí)施例中，輸入圖像可 以是具有記錄在圖像文件中的單獨(dú)色彩通道信息的格式。在一示例性實(shí)施例中，可就紅綠 藍(lán)(RGB)色彩通道記錄圖像。在其它實(shí)施例中，可以青、品紅、黃、黑(CMYK)格式、Lab(暗 室)、YUV或另一格式記錄圖像文件。輸入圖像可以是包括單獨(dú)輝度通道的諸如Lab的格 式、或沒有單獨(dú)輝度通道的諸如RGB的格式。當(dāng)圖像文件沒有單獨(dú)的色彩通道數(shù)據(jù)可用時(shí)， 該圖像文件可被轉(zhuǎn)換成具有色彩通道數(shù)據(jù)的格式。一旦確定了每個(gè)色彩通道的代碼值(652)，就確定色彩通道代碼值中的最大代碼 值(654)。然后此最大代碼值可用來確定代碼值調(diào)節(jié)模型的參數(shù)(656)。該代碼值調(diào)節(jié)模型 可用許多方式產(chǎn)生。在一些實(shí)施例中，可使用色階調(diào)節(jié)曲線、增益函數(shù)或其它調(diào)節(jié)模型。在 一示例性實(shí)施例中，可使用響應(yīng)于降低的背光功率設(shè)置增強(qiáng)圖像亮度的色階調(diào)節(jié)曲線。在括如上所述相關(guān)于其它實(shí)施例的色階調(diào)節(jié)曲線。代碼 值調(diào)節(jié)曲線然后可應(yīng)用于(658)色彩通道代碼值的每一個(gè)。在這些實(shí)施例中，代碼值調(diào)節(jié) 曲線的應(yīng)用將導(dǎo)致相同的增益值被應(yīng)用于每個(gè)色彩通道。一旦執(zhí)行調(diào)節(jié)，就對(duì)圖像中的每 個(gè)像素繼續(xù)該處理(660)。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D47進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，讀取輸入圖像 (670)并選擇第一像素位置(672)。對(duì)所選像素位置確定第一色彩通道的代碼值(674)，并 對(duì)所選像素位置確定第二色彩通道的代碼值(676)。然后分析這些代碼值并基于代碼值 選擇標(biāo)準(zhǔn)選擇這些代碼值之一(678)。在一些實(shí)施例中，可選擇最大代碼值。此所選代碼 值然后可被用作將產(chǎn)生模型的代碼值調(diào)節(jié)模型發(fā)生器680的輸入。然后該模型可被應(yīng)用 于(682)第一和第二色彩通道代碼值，其中基本相等的增益被應(yīng)用于每個(gè)通道。在一些實(shí) 施例中，從調(diào)節(jié)模型獲得的增益值可被應(yīng)用于所有色彩通道。然后處理可繼續(xù)至下一像素 (684)，直至處理了整個(gè)圖像。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D48進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像690被輸 入至系統(tǒng)。該圖像然后被濾波(692)以創(chuàng)建第一頻率范圍圖像。在一些實(shí)施例中，這可以 是低通圖像或某其它頻率范圍圖像。還可產(chǎn)生第二頻率范圍圖像(694)。在一些實(shí)施例中， 可通過從輸入圖像減去第一頻率范圍圖像來創(chuàng)建第二頻率范圍圖像。在一些實(shí)施例中，當(dāng) 第一頻率范圍圖像是低通(LP)圖像時(shí)，第二頻率范圍圖像可以是高通(HP)圖像。第一頻 率范圍圖像中第一色彩通道的代碼值然后可針對(duì)像素位置確定(696)，并且第一頻率范圍 圖像中第二色彩通道的代碼值也可在該像素位置上確定(698)。然后通過比較代碼值或其 特性來選擇(700)色彩通道代碼值之一。在一些實(shí)施例中，可選擇最大代碼值。然后可使 用所選代碼值作為輸入來產(chǎn)生或訪問(702)調(diào)節(jié)模型。這可產(chǎn)生可應(yīng)用于(704)第一色彩 通道代碼值和第二色彩通道代碼值的增益乘法器。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D49進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像710可被 輸入至可標(biāo)識(shí)要調(diào)節(jié)像素的像素選擇器712。第一色彩通道代碼值讀取器714可讀取所選 像素的第一色彩通道的代碼值。第二色彩通道代碼值讀取器716也可讀取所選像素位置上 第二色彩通道的代碼值。這些代碼值可在分析模塊718中分析，其中將基于代碼值特性來 選擇代碼值之一。在一些實(shí)施例中，可選擇最大代碼值。此所選代碼值然后可被輸入至模型 生成器720或可確定增益值或模型的模型選擇器。此增益值或模型然后可被應(yīng)用于(722) 兩個(gè)色彩通道的代碼值，而不管該代碼值是否被分析模塊718選擇。在一些實(shí)施例中，可在 應(yīng)用該模型時(shí)訪問(728)輸入圖像。然后控制可被傳遞(726)回像素選擇器712以遍歷圖 像中的其它像素。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D50進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像710可被 輸入至濾波器730以獲取第一頻率范圍圖像732和第二頻率范圍圖像734。該第一頻率范 圍圖像可被轉(zhuǎn)換以允許訪問單獨(dú)的色彩通道代碼值736。在一些實(shí)施例中，輸入圖像可允許 在不經(jīng)任何轉(zhuǎn)換的情況下訪問色彩通道代碼值?？纱_定第一頻率范圍的第一色彩通道的代 碼值738并且可確定第一頻率范圍的第二色彩通道的代碼值740。這些代碼值可被輸入至可確定代碼值特性的代碼值特性分析器742。然后代碼值 選擇器744可基于代碼值分析來選擇代碼值之一。此選擇然后可被輸入至調(diào)節(jié)模型選擇器 或發(fā)生器746，其將基于代碼值選擇產(chǎn)生或選擇增益值或增益映射。該增益值或映射然后
37可應(yīng)用于(748)所調(diào)節(jié)像素處的兩個(gè)色彩通道的第一頻率范圍代碼值。此過程可重復(fù)，直 至已調(diào)節(jié)了整個(gè)第一頻率范圍圖像(750)。增益映射也可應(yīng)用于(753)第二頻率范圍圖像 734。在一些實(shí)施例中，恒定增益因數(shù)可被應(yīng)用于第二頻率范圍圖像中的所有像素。在一些 實(shí)施例中，第二頻率范圍圖像可以是輸入圖像710的高通版本。經(jīng)調(diào)節(jié)的第一頻率范圍圖 像750和經(jīng)調(diào)節(jié)的第二頻率范圍圖像753可相加或以其它方式組合(754)以創(chuàng)建經(jīng)調(diào)節(jié)的 輸出圖像756。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D51進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像710可被 發(fā)送至濾波器760或其它某處理器，以供將該圖像分成多個(gè)頻率范圍圖像。在一些實(shí)施例 中，濾波器760可包括低通(LP)濾波器和處理器，該處理器用于從輸入圖像減去用LP濾波 器創(chuàng)建的LP圖像以創(chuàng)建高通(HP)圖像。濾波器模塊760可輸出兩個(gè)或多個(gè)頻率特定圖像 762、764，每個(gè)圖像具有特定的頻率范圍。第一頻率范圍圖像762可具有第一色彩通道766 和第二色彩通道768的色彩通道數(shù)據(jù)。這些色彩通道的代碼值可被發(fā)送至代碼值特性估計(jì) 器770和/或代碼值選擇器772。此過程將導(dǎo)致色彩通道代碼值之一的選擇。在一些實(shí)施 例中，將從特定像素位置的色彩通道數(shù)據(jù)選擇最大代碼值。此所選代碼值可被傳遞至將產(chǎn) 生代碼值調(diào)節(jié)模型的調(diào)節(jié)模型生成器774。在一些實(shí)施例中，此調(diào)節(jié)模型可包括增益映射或 增益值。然后此調(diào)節(jié)模型可被應(yīng)用于(776)所分析像素的每個(gè)色彩特定代碼值。此過程可 對(duì)圖像中的每個(gè)像素重復(fù)，從而產(chǎn)生第一頻率范圍經(jīng)調(diào)節(jié)圖像778?？扇芜x地第二頻率范圍圖像764可用單獨(dú)的增益函數(shù)765來調(diào)節(jié)以增大其代碼 值。在一些實(shí)施例中可不應(yīng)用調(diào)節(jié)。在其它實(shí)施例中，恒定增益因數(shù)可被應(yīng)用于第二頻率 范圍圖像中的所有代碼值。此第二頻率范圍圖像可與經(jīng)調(diào)節(jié)的第一頻率范圍圖像778組合 以形成經(jīng)調(diào)節(jié)的組合圖像781。在一些實(shí)施例中，調(diào)節(jié)模型對(duì)第一頻率范圍圖像的應(yīng)用和/或增益函數(shù)對(duì)第二頻 率范圍圖像的應(yīng)用可使一些圖像代碼值超過顯示設(shè)備或圖像格式的范圍。在這些情形中， 代碼值可能需要被“削波”至所需范圍。在一些實(shí)施例中，可使用色彩保持削波過程782。 在這些實(shí)施例中，落于指定范圍外的代碼值可用保持這些色彩值之間的關(guān)系的方式來削 波。在一些實(shí)施例中，可針對(duì)所分析像素計(jì)算乘數(shù)，其不大于最大所需范圍值除以最大色彩 通道代碼值。這將導(dǎo)致“增益”因數(shù)小于1且將“過大”代碼值減至所需范圍的最大值。此 “增益”或削波值可被應(yīng)用于所有色彩通道代碼值以保持像素的色彩，同時(shí)將所有代碼值減 至小于或等于最大值或指定范圍的值。應(yīng)用此削波過程產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出圖像784，其具有 在指定范圍內(nèi)的所有代碼值并且維持代碼值的色彩關(guān)系。本發(fā)明的一些實(shí)施例可關(guān)于圖52進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，色彩保持削波被用 于保持色彩關(guān)系，同時(shí)將代碼值限制于指定范圍。在一些實(shí)施例中，經(jīng)組合的調(diào)節(jié)圖像792 可對(duì)應(yīng)于相關(guān)于圖51所述的經(jīng)組合的調(diào)節(jié)圖像781。在其它實(shí)施例中，經(jīng)組合的調(diào)節(jié)圖像 792可以是具有需要被削波至指定范圍的代碼值的任何其它圖像。在這些實(shí)施例中，針對(duì)指定像素位置確定第一色彩通道代碼值794并確定第二色 彩通道代碼值796。這些色彩通道代碼值794和796在代碼值特性估算器798中估算以確 定選擇性代碼值特性并選擇色彩通道代碼值。在一些實(shí)施例中，該選擇性特性將是最大值， 而較高代碼值將被選擇為調(diào)節(jié)生成器800的輸入。所選代碼值可被用作輸入以生成削波調(diào) 節(jié)800。在一些實(shí)施例中，此調(diào)節(jié)將把最大代碼值減小為指定范圍內(nèi)的值。然后可將此削波調(diào)節(jié)應(yīng)用于所有色彩通道代碼值。在一示例性實(shí)施例中，第一色彩通道和第二色彩通道的 代碼值將減小(802)相同倍數(shù)，由此保持兩個(gè)代碼值之比。此過程對(duì)圖像中所有像素的應(yīng) 用將產(chǎn)生代碼值落于指定范圍內(nèi)的輸出圖像804。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D53進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，通過基于最大色彩 分量操縱應(yīng)用于所有三個(gè)色彩分量的增益，在RGB域中實(shí)現(xiàn)方法。在這些實(shí)施例中，輸入圖 像810通過頻率分解812被處理。在一示例性實(shí)施例中，低通(LP)濾波器814被應(yīng)用于該 圖像以創(chuàng)建LP圖像820，該LP圖像然后從輸入圖像810減去以創(chuàng)建高通(HP)圖像826。 在一些實(shí)施例中，空間5x5整流濾波器可用于該LP濾波器。在LP圖像820中的每個(gè)像素 上，選擇(816)最大值或三個(gè)色彩通道(R、G和B)并輸入至LP增益映射818，該LP增益映 射818選擇要應(yīng)用于該特定像素的所有色彩通道值的適當(dāng)增益函數(shù)。在一些實(shí)施例中，具 有值[r，g，b]的像素上的增益可根據(jù)由max(r，g，b)索引的1維LUT確定。值χ處的增益 可從如上所述值χ處的光度匹配色階曲線的值除以χ來推導(dǎo)。增益函數(shù)834還可應(yīng)用于HP圖像826。在一些實(shí)施例中，增益函數(shù)834可以是恒 定增益因數(shù)。此經(jīng)修改的HP圖像與經(jīng)調(diào)節(jié)的LP圖像組合(830)以形成輸出圖像832。在 一些實(shí)施例中，輸出圖像832可包括在應(yīng)用范圍之外的代碼值。在這些實(shí)施例中，削波過程 可如上相關(guān)于圖51和52所述地應(yīng)用。在如上所述的本發(fā)明的一些實(shí)施例中，LP圖像的代碼值調(diào)節(jié)模型可被設(shè)計(jì)成使 得對(duì)于其最大色彩分量低于例如最大保真度點(diǎn)的參數(shù)的像素，增益補(bǔ)償背光功率電平的降 低。在色域邊界，以經(jīng)處理的低通信號(hào)在色域內(nèi)保持的方式低通增益平滑滾降至1。在一些實(shí)施例中，處理HP信號(hào)可與處理低通信號(hào)的選擇無關(guān)。在補(bǔ)償降低背光功 率的實(shí)施例中，HP信號(hào)可用恒定增益處理，這將在功率降低時(shí)保持對(duì)比度。用全背光功率 和降低背光功率以及顯示Y來表示的HP信號(hào)增益的公式在5中給出。在這些實(shí)施例中， HP對(duì)比度增大對(duì)噪聲是穩(wěn)健的，因?yàn)樵鲆嫱ǔ］^小(例如針對(duì)80%的功率降低和Υ2.2增 益為1. 1)。在一些實(shí)施例中，將處理LP信號(hào)和HP信號(hào)的結(jié)果求和并削波。削波可應(yīng)用于每 個(gè)像素處的RGB樣本的整個(gè)向量，從而相等地縮放三個(gè)分量以使最大分量縮放至255。當(dāng) 添加至LP值的增大HP值超過255時(shí)削波發(fā)生，并且削波通常僅對(duì)具有高對(duì)比度的明亮信 號(hào)相關(guān)。通常，通過LUT結(jié)構(gòu)確保LP信號(hào)不超出上限。HP信號(hào)可引起總和中的削波，但HP 信號(hào)的負(fù)值永不會(huì)削波，從而甚至在削波的確發(fā)生時(shí)保持某對(duì)比度。本發(fā)明諸實(shí)施例可嘗試最優(yōu)化圖像的亮度，或者它們可嘗試最優(yōu)化色彩保持或匹 配同時(shí)增大亮度。通常在最大化輝度或亮度時(shí)會(huì)有色移的折衷。在防止色移時(shí)，通常亮度 會(huì)受損。本發(fā)明的一些實(shí)施例可通過形成應(yīng)用于每個(gè)色彩分量的加權(quán)增益來嘗試平衡色移 與亮度之間的折衷，如方程38所示。方程38加權(quán)增益加權(quán)增益(cvx，α) = α ·增益(cvx) + (l_a ) ·增益(max(cvE, cvG, cvB)此加權(quán)增益在α 0處的最大輝度與α 1處的最小色彩偽像之間變化。注意，當(dāng)所 有代碼值低于MFP參數(shù)時(shí)，所有三個(gè)增益相等?；陲@示模型的畸變相關(guān)實(shí)施例術(shù)語“背光縮放”可指用于減弱IXD背光且同時(shí)修改發(fā)送至IXD的數(shù)據(jù)以補(bǔ)償背光減弱的技術(shù)。此技術(shù)的主要方面是選擇背光級(jí)。本發(fā)明諸實(shí)施例可利用背光調(diào)制來選擇 LCD中的背光照度級(jí)，以節(jié)能或改進(jìn)動(dòng)態(tài)對(duì)比度。用來解決此問題的方法可被分成圖像相關(guān) 技術(shù)和圖像無關(guān)技術(shù)。這些圖像相關(guān)技術(shù)可具有約束由后續(xù)背光補(bǔ)償圖像處理所強(qiáng)加的削 波量的目標(biāo)。本發(fā)明的一些實(shí)施例可利用最優(yōu)化來選擇背光級(jí)。給定一圖像，最優(yōu)化例程可選 擇背光級(jí)，以使假設(shè)基準(zhǔn)顯示上顯現(xiàn)的圖像與實(shí)際顯示上顯現(xiàn)的圖像之間的畸變最小。以下項(xiàng)可用來描述本發(fā)明諸實(shí)施例的元素1.基準(zhǔn)顯示模型基準(zhǔn)顯示模型可表示來自諸如IXD的顯示器的期望輸出。在一 些實(shí)施例中，基準(zhǔn)顯示模型可建模具有零黑色電平的理想顯示或具有不受限動(dòng)態(tài)范圍的顯
7J\ ο2.實(shí)際顯示模型實(shí)際顯示的輸出的模型。在一些實(shí)施例中，實(shí)際顯示輸出可對(duì) 不同背光級(jí)建模，并且實(shí)際顯示可被建模為具有非零黑色電平。在一些實(shí)施例中，背光選擇 算法可通過此參數(shù)取決于顯示對(duì)比率。3.亮度保持(BP)處理原始圖像以補(bǔ)償降低的背光級(jí)。實(shí)際顯示上顯現(xiàn)的圖像是 增亮圖像上給定背光級(jí)上顯示模型的輸出。一些示例性情形為 無亮度保持未經(jīng)處理的圖像數(shù)據(jù)被發(fā)送至IXD面板。在此情形中，背光選擇算 法僅改變背光，相應(yīng)地不保持亮度。 線性增大亮度補(bǔ)償。使用簡(jiǎn)單仿射變換處理圖像以補(bǔ)償背光減弱。盡管此簡(jiǎn)單 亮度保持算法在實(shí)際用于背光補(bǔ)償時(shí)犧牲了圖像質(zhì)量，但這是選擇背光值的有效工具。 色階映射使用色階映射來處理圖像，該色階映射可包括線性和非線性分段。分 段可用來限制削波并增強(qiáng)對(duì)比度。4.畸變度量。顯示模型和亮度保持算法可用來確定在實(shí)際顯示上所顯現(xiàn)的圖像。 然后可計(jì)算此輸出和基準(zhǔn)顯示上的圖像之間的畸變。在一些實(shí)施例中，畸變可僅基于圖像 代碼值來計(jì)算。此畸變?nèi)Q于對(duì)誤差度量的選擇，在一些實(shí)施例中可使用均方差。5.最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)?；兛梢勒詹煌s束來最小化。例如，在一些實(shí)施例中，可使用以 下標(biāo)準(zhǔn) 最小化視頻序列的每一幀上的畸變 依據(jù)平均背光約束來最小化最大畸變 依據(jù)平均背光約束來最小化平均畸變顯示模型在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可將GoG模型用于基準(zhǔn)顯示模型和實(shí)際顯示模型兩 者。此模型可被修改以基于背光級(jí)縮放。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)顯示可被建模為具有零背 光級(jí)和最大輸出W的理想顯示。實(shí)際顯示可被建模為具有全背光下的相同最大輸出W和全 背光下的黑色電平B。對(duì)比率為W/B。當(dāng)黑色電平為零時(shí)對(duì)比率為無窮。這些模型可使用 cvMax來在數(shù)學(xué)上表達(dá)，以表示以下方程中的最大圖像代碼值。方程39基準(zhǔn)(理想)顯示輸出的模型
f
Ymmicv) = w'
V cvMax J
40
對(duì)于在全背光級(jí)即P = 1下具有最大輸出W和最小輸出B的實(shí)際LCD，輸出被建模 為隨相關(guān)背光級(jí)P縮放。對(duì)比率CR = ff/Β與背光級(jí)無關(guān)。方程40實(shí)際LCD的模型 B(P) = P · Bff(P) = P · WCR = ff/B亮度保持在此示例性實(shí)施例中，使用基于簡(jiǎn)單增大和削波的BP過程，其中升壓被選擇以在 可能時(shí)補(bǔ)償背光減弱。以下推導(dǎo)示出色階修改，其提供給定背光下基準(zhǔn)顯示和實(shí)際顯示之 間的輝度匹配。實(shí)際顯示的最大輸出和黑色電平兩者隨背光縮放。注意，實(shí)際顯示的輸出 被限制成低于經(jīng)縮放的輸出最大值且高于經(jīng)縮放的黑色電平。這對(duì)應(yīng)于將輝度匹配色階輸 出削波成0和CVmax。方程41用于匹配輸出的標(biāo)準(zhǔn)Y理想(cv) =Y實(shí)際(P，Cv') 對(duì)CV’的削波限制表示對(duì)輝度匹配的范圍的削波限制t 方程42削波限制CV'≥0 cv > cvMax
'B、
丄 丄
cv'< cvMax
=>
-CV-
1-
、
W
cvMax
ι\
< cvMax
/ D Λ
1-
kW,
cv < cvMax · P 7
方程43削波點(diǎn) ι 低(P) = CvMax
P
~CR
xM{P) = cvMax-{P)y色階提供最小值以上最大值以下代碼值的輸出的匹配，其中最小值和最大值取決 于相關(guān)背光功率P和實(shí)際顯示對(duì)比率CR = W/B?；冇?jì)算在本發(fā)明諸實(shí)施例中創(chuàng)建和使用的各個(gè)經(jīng)修改圖像可參照?qǐng)D54進(jìn)行描述。在創(chuàng) 建這些示例性修改圖像的每一個(gè)時(shí)，原始圖像I 840可被用作輸入。在一些實(shí)施例中，原始 輸入圖像840被處理(842)以產(chǎn)生理想輸出YaiI844。理想圖像處理器即基準(zhǔn)顯示842可 假設(shè)理想顯示具有零黑色電平。此輸出YaiI844可表示在基準(zhǔn)(理想)顯示上看到的原始 圖像840。在一些實(shí)施例中，假設(shè)給定背光級(jí)，可計(jì)算通過將具有此背光級(jí)的圖像呈現(xiàn)在實(shí) 際IXD上所引起的畸變。在一些實(shí)施例中，亮度保持846可用來從圖像I 840產(chǎn)生圖像1，850。圖像1，850 然后可連同所選背光級(jí)被發(fā)送至實(shí)際IXD處理器854。所得輸出被標(biāo)記為Yipi 858。該基準(zhǔn)顯示模型可通過使用輸入圖像Γ852來仿真實(shí)際顯示的輸出。實(shí)際IXD 854的輸出是通過輝度匹配色階函數(shù)846傳遞原始圖像I 840以獲取圖 像I’ 850的結(jié)果。這實(shí)際上不會(huì)根據(jù)背光級(jí)來再現(xiàn)基準(zhǔn)輸出。然而，實(shí)際顯示輸出可在基 準(zhǔn)顯示842上仿真。圖像Γ852表示發(fā)送至基準(zhǔn)顯示842以仿真實(shí)際顯示輸出從而創(chuàng)建Y 仿》860的圖像數(shù)據(jù)。通過將圖像I 840削波至由以上相關(guān)于方程43和在他處定義的削波 點(diǎn)確定的范圍而產(chǎn)生圖像Γ852。在一些實(shí)施例中，Γ在數(shù)學(xué)上可描述為方程44經(jīng)削波圖像
I (cv,P) =
cv
^ < Xfs(P) x^(P)< cv < X^3(P) 在一些實(shí)施例中，畸變可被定義為具有圖像I的基準(zhǔn)顯示的輸出與具有背光級(jí)P 和圖像I’的實(shí)際顯示的輸出之間的差異。因?yàn)閳D像Γ仿真基準(zhǔn)顯示器上實(shí)際顯示的輸出， 所以基準(zhǔn)和實(shí)際顯示之間的畸變等于基準(zhǔn)顯示上圖像ι和Γ之間的畸變。
方程45D(Y_，Y實(shí)際)=D(Y理想，Y仿真)因?yàn)閮蓚€(gè)圖像都在基準(zhǔn)顯示上，所以可在僅圖像數(shù)據(jù)之間測(cè)量畸變而不需要顯示 輸出。方程46D(Y理想，Y仿真)=D(I，Γ)圖像畸變測(cè)量以上分析示出了圖像I 840在基準(zhǔn)顯示上的呈現(xiàn)與在實(shí)際顯示上的呈現(xiàn)之間的 畸變等效于圖像I 840和Γ852在基準(zhǔn)顯示上的呈現(xiàn)之間的畸變。在一些實(shí)施例中，逐點(diǎn) 畸變度量可用來定義圖像之間的畸變。給定逐點(diǎn)畸變d，可通過對(duì)圖像I和Γ之間的差異 求和來計(jì)算圖像之間的畸變。因?yàn)閳D像Γ仿真輝度匹配，所以誤差由上限和下限處的削波 組成。在一些實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)化的圖像直方圖h(x)可被用來定義圖像畸變與背光功率之間 的關(guān)系方程47 背光與畸變關(guān)系曲線給定基準(zhǔn)顯示、實(shí)際顯示、畸變定義和圖像，畸變可在一背光級(jí)范圍上計(jì)算。在組 合時(shí)，此畸變數(shù)據(jù)可形成背光與畸變關(guān)系曲線。背光與畸變關(guān)系曲線可使用樣本幀以及具 有零黑色電平的理想實(shí)際模型、具有1000 1對(duì)比率的實(shí)際IXD模型、以及均方差MSE誤 差度量來例示，該樣本幀是從暗室中向外看的視圖的昏暗圖像。圖55是示例性圖像的圖像 代碼值的直方圖的圖表。在一些實(shí)施例中，畸變曲線可通過利用直方圖計(jì)算一背光值范圍的畸變來計(jì)算。 圖56是與圖55的直方圖相對(duì)應(yīng)的示例性畸變曲線的圖表；對(duì)于此示例性圖像，在低背光值 處，亮度保持不能有效地補(bǔ)償減弱的背光，從而導(dǎo)致畸變的急劇增加880。在高背光級(jí)處，受 限的對(duì)比率使黑色電平相比于理想顯示升高882。最小畸變范圍存在，并且在一些實(shí)施例 中，給出此最小畸變884的最低背光值可通過最小畸變算法來選擇。最優(yōu)化算法在一些實(shí)施例中，諸如圖56所示畸變曲線的畸變曲線可被用來選擇背光值。在一 些實(shí)施例中，可選擇每個(gè)幀的最小畸變功率。在一些實(shí)施例中，當(dāng)最小畸變值不唯一時(shí)，可 選擇給出此最小畸變的最低功率884。將此最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于簡(jiǎn)短DVD剪輯的結(jié)果在圖57 中示出，其標(biāo)繪出所選背光功率對(duì)視頻幀數(shù)的關(guān)系。在此情形中，平均所選背光890大致為 50%。圖像相關(guān)性為了例示本發(fā)明一些實(shí)施例的圖像相關(guān)性質(zhì)，具有變化內(nèi)容的示例性測(cè)試圖像被 選擇，并且對(duì)一背光值范圍計(jì)算這些圖像中的畸變。圖39是針對(duì)這些示例性圖像的背光與 畸變關(guān)系曲線的曲線圖。圖39包括多個(gè)曲線圖圖像A 596，全黑圖像；圖像B 590，全白圖
43像；圖像C 594，一群人的極暗照片；以及圖像D 598，沖浪者在浪尖上的明亮圖像。注意該曲線的形狀極大地取決于圖像內(nèi)容。這可在背光級(jí)平衡因亮度損失引起的 畸變和因黑色電平升高引起的畸變時(shí)預(yù)期。黑色圖像596在低背光時(shí)具有最小畸變。白色 圖像590在全背光時(shí)具有最小畸變?；璋祱D像594在中等背光級(jí)下具有最小畸變，其將有 限對(duì)比率作為升高黑色電平與亮度減弱之間的有效平衡。對(duì)比率顯示對(duì)比率可進(jìn)入實(shí)際顯示的定義。圖58示出針對(duì)實(shí)際顯示的不同對(duì)比率的最 小MSE畸變背光確定。注意在1 1對(duì)比率限制900下，最小畸變背光取決于圖像平均信 號(hào)電平(ASL)。在無窮對(duì)比率(零黑色電平)的相反極值下，最小畸變背光取決于圖像最大 值 902。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)顯示模型可包括具有理想零黑色電平的顯示模 型。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)顯示模型可包括由視覺亮度模型選擇的基準(zhǔn)顯示，并且在一些實(shí) 施例中，基準(zhǔn)顯示模型可包括環(huán)境光傳感器。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，實(shí)際顯示模型可包括具有有限黑色電平的透射GoG模 型。在一些實(shí)施例中，實(shí)際顯示模型可包括用于透射反射型顯示器的模型，其中輸出被建模 為取決于環(huán)境光和顯示器的反射部分。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，背光選擇過程中的亮度保持(BP)可包括具有削波的 線性增大。在其它實(shí)施例中，背光選擇過程可包括用平滑滾降和/或雙通道BP算法的色階
運(yùn)算器。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，畸變度量可包括圖像代碼值中的均方差(MSE)作為逐 點(diǎn)度量。在一些實(shí)施例中，畸變度量可包括含絕對(duì)差之和的逐點(diǎn)誤差度量、多個(gè)削波像素和 /或基于直方圖的百分比度量。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可包括選擇使每一幀中的畸變最小化的背 光級(jí)。在一些實(shí)施例中，最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可包括使最大畸變最小化或使平均畸變最小化的平均 功率限制。IXD動(dòng)態(tài)對(duì)比度實(shí)施例液晶顯示器(IXD)通常因有限對(duì)比率而受損。例如，顯示器的黑色電平可因?yàn)楸?光泄漏或其它問題而被升高。這可導(dǎo)致黑色區(qū)域看起來是灰色而非黑色。通過降低背光級(jí) 和相關(guān)聯(lián)泄漏從而也降低黑色電平，背光調(diào)制可減輕此問題。然而，在不補(bǔ)償?shù)那闆r下使用 時(shí)，該技術(shù)將具有降低顯示亮度的非期望效果。圖像補(bǔ)償可用來恢復(fù)因背光調(diào)暗而損失的 顯示亮度。補(bǔ)償通常已被約束為恢復(fù)全功率顯示的亮度。如上所述的本發(fā)明的一些實(shí)施例包括集中于節(jié)能的背光調(diào)制。在那些實(shí)施例中， 目標(biāo)是以低背光級(jí)呈現(xiàn)全功率輸出。這可通過同時(shí)調(diào)暗背光并增亮圖像來實(shí)現(xiàn)。黑色電平 或動(dòng)態(tài)對(duì)比度的改進(jìn)是那些實(shí)施例中的有利副作用。在這些實(shí)施例中，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì) 量改進(jìn)。一些實(shí)施例可產(chǎn)生以下的圖像質(zhì)量改進(jìn)1.由于背光減弱的低黑色電平，2.通過減弱背光引起的泄漏減少而改進(jìn)暗色的飽和度3.在使用比背光減弱強(qiáng)的補(bǔ)償時(shí)，亮度改進(jìn)4.動(dòng)態(tài)對(duì)比度即一序列的明亮幀中的最大值除以暗幀中的最小值的改進(jìn)
44
5.暗幀中的幀內(nèi)對(duì)比度本發(fā)明的一些實(shí)施例可經(jīng)由兩種基本技術(shù)實(shí)現(xiàn)這些益處的一種或多種背光選擇 和圖像補(bǔ)償。一種挑戰(zhàn)是避免視頻中的閃爍偽像，因?yàn)楸彻夂徒?jīng)補(bǔ)償圖像兩者在亮度上都 將有變化。本發(fā)明的一些實(shí)施例可使用目標(biāo)色調(diào)曲線來降低閃爍的可能性。在一些實(shí)施例 中，目標(biāo)曲線可具有超過面板(具有固定背光)對(duì)比率的對(duì)比率。目標(biāo)曲線可用于兩個(gè)目 的。首先，目標(biāo)曲線可在選擇背光時(shí)使用。其次，目標(biāo)曲線可用來確定圖像補(bǔ)償。目標(biāo)曲線 影響以上提及的圖像質(zhì)量方面。目標(biāo)曲線可從全背光亮度下的顯示峰值延伸至最低背光亮 度下的最小顯示值。因此，目標(biāo)曲線將延伸至用全背光亮度實(shí)現(xiàn)的典型顯示值的范圍之下。在一些實(shí)施例中，背光輝度或亮度級(jí)的選擇可對(duì)應(yīng)于與自然面板對(duì)比率相對(duì)應(yīng)的 目標(biāo)曲線的區(qū)間的選擇。此區(qū)間隨背光變化而移動(dòng)。在全背光下，目標(biāo)曲線的暗區(qū)不能在 面板上呈現(xiàn)。在低背光下，目標(biāo)曲線的亮區(qū)不能在面板上呈現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，為了確定 背光，給出面板色調(diào)曲線、面板色調(diào)曲線、以及要顯示的圖像。背光級(jí)可被選擇成使具有所 選背光的面板的對(duì)比度范圍最接近地匹配目標(biāo)色調(diào)曲線下圖像值的范圍。在一些實(shí)施例中，圖像可被修改或補(bǔ)償以使顯示輸出盡可能多地落在目標(biāo)曲線 上。如果背光過高，則目標(biāo)曲線的暗區(qū)不能實(shí)現(xiàn)。同樣如果背光低，則目標(biāo)曲線的亮區(qū)不能 實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，可通過將固定目標(biāo)用于補(bǔ)償來最小化閃爍。在這些實(shí)施例中，背光 亮度與圖像補(bǔ)償兩者變化，但顯示輸出逼近固定的目標(biāo)色調(diào)曲線。在一些實(shí)施例中，目標(biāo)色調(diào)曲線可歸納以上列出的圖像質(zhì)量改進(jìn)的一個(gè)或多個(gè)。 背光選擇與圖像補(bǔ)償兩者可通過目標(biāo)色調(diào)曲線來控制?？蓤?zhí)行背光亮度選擇以“最優(yōu)地”呈 現(xiàn)圖像。在一些實(shí)施例中，上述的基于畸變的背光選擇算法可用指定目標(biāo)色調(diào)曲線和面板 色調(diào)曲線來應(yīng)用。在一些示例性實(shí)施例中，增益-偏移-Y雜光(GOGF)模型可用于色調(diào)曲線，如方 程49所示。在一些實(shí)施例中，2. 2的值可用于γ且0可用于偏移，從而留下兩個(gè)參數(shù)—— 增益和雜光。面板和目標(biāo)色調(diào)曲線兩者都可用這兩個(gè)參數(shù)來指定。在一些實(shí)施例中，增益 確定最大亮度，而對(duì)比率確定加性雜光項(xiàng)。方程48色調(diào)曲線模型
其中CR是顯示的對(duì)比率，M是最大面板輸出，c是圖像代碼值，T是色調(diào)曲線值，而 Y是伽瑪值。為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)對(duì)比度改進(jìn)，目標(biāo)色調(diào)曲線與面板色調(diào)曲線不同。在最簡(jiǎn)單應(yīng)用中，目 標(biāo)的對(duì)比率CR大于面板的對(duì)比率。示例性面板色調(diào)曲線在方程49中示出，方程49示例性面板色調(diào)曲線 其中CR是面板的對(duì)比率，M是最大面板輸出，c是圖像代碼值，T是面板色調(diào)曲線 值，而Y是伽瑪值。示例性面板色調(diào)曲線在方程50中示出，
方程50示例性目標(biāo)色調(diào)曲線
丫 1 ^ 1 、
；標(biāo)(C)=似目標(biāo).其中CR是目標(biāo)的對(duì)比率，M是最大目標(biāo)輸出(例如全背光亮度下的最大面板輸 出)，c是圖像代碼值，T是目標(biāo)色調(diào)曲線值，而γ是伽瑪值。一些示例性色調(diào)曲線的方面可相關(guān)于圖60進(jìn)行描述。圖59是水平軸上代碼值和 垂直軸上相對(duì)輝度的雙對(duì)數(shù)標(biāo)繪圖。其中示出了三條色調(diào)曲線面板色調(diào)曲線1000、目標(biāo) 色調(diào)曲線1001和冪定律曲線1002。面板色調(diào)曲線1000從面板黑色點(diǎn)1003延伸至最大面 板值105。目標(biāo)色調(diào)曲線從目標(biāo)黑色點(diǎn)1004延伸至最大目標(biāo)/面板值1005。目標(biāo)黑色點(diǎn) 1004因?yàn)槭芤嬗谳^低背光亮度而低于面板黑色點(diǎn)1003，但是，目標(biāo)色調(diào)曲線的整個(gè)范圍不 能用于單個(gè)圖像，因?yàn)閷?duì)于任意給定幀背光可僅具有一個(gè)亮度級(jí)，因此當(dāng)背光亮度被減弱 以獲得較低目標(biāo)黑色點(diǎn)1004時(shí)不能實(shí)現(xiàn)最大目標(biāo)/面板值1005。本發(fā)明諸實(shí)施例選擇目 標(biāo)色調(diào)曲線最適于所顯示圖像和期望性能目標(biāo)的范圍?？僧a(chǎn)生多條目標(biāo)色調(diào)曲線以實(shí)現(xiàn)不同優(yōu)先級(jí)。例如，如果節(jié)能是主要目標(biāo)，則針對(duì) 目標(biāo)曲線M和CR的值可被設(shè)置成等于面板色調(diào)曲線中的相應(yīng)值。在該節(jié)能實(shí)施例中，目標(biāo) 色調(diào)曲線等于自然面板色調(diào)曲線。背光調(diào)制被用來節(jié)能，同時(shí)除該范圍的頂端外，所顯示圖 像實(shí)質(zhì)上與全功率下顯示上的圖像相同，這在低背光設(shè)置下是不可獲得的。示例性節(jié)能色調(diào)曲線在圖60中示出。在這些實(shí)施例中，面板和目標(biāo)色調(diào)曲線相同 1010。背光亮度被減弱，由此允許更低可能目標(biāo)曲線1011的可能性，但是此可能性在這些 實(shí)施例中不使用。相反，通過補(bǔ)償圖像代碼值，圖像被增亮以匹配面板色調(diào)曲線1010。當(dāng)這 不可能時(shí)，在由于為節(jié)能而減弱背光的面板限制1013下，補(bǔ)償可被舍入1012以避免削波偽 像。此舍入可根據(jù)以上相關(guān)于其它實(shí)施例描述的方法來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，可允許削 波或者可由于圖像中的受限動(dòng)態(tài)范圍而不進(jìn)行削波。在那些情形中，舍入1012可能不是必 要的，并且目標(biāo)色調(diào)曲線在范圍頂端1014處可簡(jiǎn)單地跟隨面板色調(diào)曲線。在另一示例性實(shí)施例中，當(dāng)較低黑色電平是主要目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)曲線的M的值可被 設(shè)置成等于面板色調(diào)曲線中的相應(yīng)值，但目標(biāo)曲線的CR的值可被設(shè)置成等于面板色調(diào)曲 線中相應(yīng)值的4倍。在這些實(shí)施例中，目標(biāo)色調(diào)曲線被選擇成降低黑色電平。顯示亮度相 對(duì)于全功率顯示不變。目標(biāo)色調(diào)曲線具有與面板相同的最大值Μ，但具有更高的對(duì)比率。在 以上示例中，對(duì)比率是自然面板對(duì)比率的4倍。或者，目標(biāo)色調(diào)曲線可包括其范圍頂端處的 舍入曲線。假設(shè)背光可被調(diào)制4 1的倍數(shù)。優(yōu)先考慮黑色電平降低的一些實(shí)施例可相關(guān)于附圖61進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例 中，如上所述地例如利用方程49計(jì)算面板色調(diào)曲線1020。目標(biāo)色調(diào)曲線1021也針對(duì)降低 背光亮度級(jí)和更高對(duì)比率來計(jì)算。在該范圍的頂端，目標(biāo)色調(diào)曲線1024可沿面板色調(diào)曲線 延伸。可選地，目標(biāo)色調(diào)曲線可采用舍入曲線1023，其可減少針對(duì)降低背光級(jí)的顯示限制 1022附近的削波。在另一示例性實(shí)施例中，當(dāng)更明亮圖像是主要目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)曲線的M的值可被設(shè) 置成等于面板色調(diào)曲線中的相應(yīng)值的1.2倍，但目標(biāo)曲線的CR的值可被設(shè)置成等于面板色 調(diào)曲線中的相應(yīng)值。目標(biāo)色調(diào)曲線被選擇成增加亮度，從而保持相同的對(duì)比率。(注意黑色
46電平升高。)目標(biāo)最大值M比面板最大值大。圖像補(bǔ)償將被用來增亮圖像以實(shí)現(xiàn)該增亮。優(yōu)先考慮圖像亮度的一些實(shí)施例可相關(guān)于附圖62進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，面 板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線在范圍底端1030附近基本上相似。然而，在此區(qū)域之上，面板 色調(diào)曲線1032跟隨至最大顯示輸出1033的典型路徑。然而，目標(biāo)色調(diào)曲線跟隨升高路徑 1031，其在此區(qū)域中提供更明亮的圖像代碼值。朝向該范圍的頂端，目標(biāo)曲線1031可包括 舍入曲線1035，其將目標(biāo)曲線舍入至點(diǎn)1033，在該點(diǎn)處顯示因?yàn)榻档捅彻饧?jí)而不再跟隨目 標(biāo)曲線。在另一示例性實(shí)施例中，當(dāng)具有較低黑色電平和更明亮中頻的增強(qiáng)圖像是主要目 標(biāo)時(shí)，目標(biāo)曲線的M的值可被設(shè)置成等于面板色調(diào)曲線中相應(yīng)值的1.2倍，但目標(biāo)曲線的CR 的值可被設(shè)置成等于面板色調(diào)曲線中相應(yīng)值的4倍。目標(biāo)色調(diào)曲線被選擇成增大亮度并降 低黑色電平兩者。目標(biāo)最大值大于面板最大值M且對(duì)比率也大于面板對(duì)比率。此面板色調(diào) 曲線可影響背光選擇和圖像補(bǔ)償兩者。背光將在暗幀中減弱以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的降低黑色電平。 甚至在全背光下可使用圖像補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)增大亮度。優(yōu)先考慮圖像亮度和較低黑色電平的一些實(shí)施例可相關(guān)于附圖63進(jìn)行描述。在 這些實(shí)施例中，如上所述地例如利用方程49計(jì)算面板色調(diào)曲線1040。也計(jì)算目標(biāo)色調(diào)曲線 1041，但是目標(biāo)色調(diào)曲線1041可在較低黑色點(diǎn)1045處開始以負(fù)責(zé)降低背光級(jí)。目標(biāo)色調(diào) 曲線1041還可跟隨升高路徑來增亮色階中程和上程中的圖像代碼值。因?yàn)榫哂薪档捅彻?級(jí)的顯示不能達(dá)到最大目標(biāo)值1042甚至最大面板值1043，所以可采用舍入曲線1044。此 舍入曲線1044可在最大降低背光面板值1046處終止面板色調(diào)曲線1041。以上相關(guān)于其它 實(shí)施例所述的各種方法可用來確定舍入曲線特性。本發(fā)明的一些實(shí)施例可關(guān)于圖64進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可計(jì)算多條目標(biāo) 色調(diào)曲線，并且可基于圖像特性、性能目標(biāo)或某其它標(biāo)準(zhǔn)來從所計(jì)算曲線集合中作出選擇。 在這些實(shí)施例中，面板色調(diào)曲線1127可針對(duì)具有升高黑色電平1120的全背光亮度情形產(chǎn) 生。目標(biāo)色調(diào)曲線1128和1129也可產(chǎn)生。這些目標(biāo)色調(diào)曲線1128和1129包括黑色電平 轉(zhuǎn)換區(qū)1122，其中曲線轉(zhuǎn)換至諸如黑色電平點(diǎn)1121的黑色電平點(diǎn)。這些曲線還包括公用 區(qū)，其中來自任一目標(biāo)色調(diào)曲線的輸入點(diǎn)被映射至相同輸出點(diǎn)。在某實(shí)施例中，這些目標(biāo)色 調(diào)曲線還可包括亮度舍入曲線1126，其中曲線舍入至諸如以上針對(duì)其它實(shí)施例所述的最大 亮度級(jí)1125。曲線可基于圖像特性從該目標(biāo)色調(diào)曲線集中選擇。作為示例而非限制，具有 許多極暗像素的圖像可受益于較低黑色電平，且具有調(diào)暗背光和較低黑色電平的曲線1128 可被選擇用于此圖像。具有許多明亮像素值的圖像可影響具有更高最大亮度1124的曲線 1127的選擇。視頻序列的每個(gè)幀可影響對(duì)不同目標(biāo)色調(diào)曲線的選擇。如果沒有受管制，不 同色調(diào)曲線的使用可引起序列中的閃爍和非期望偽像。然而，由這些實(shí)施例的所有目標(biāo)色 調(diào)曲線所共享的公用區(qū)1123用來穩(wěn)定瞬時(shí)效應(yīng)并減少閃爍和類似偽像。本發(fā)明的一些實(shí)施例可關(guān)于圖65進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可產(chǎn)生諸如目標(biāo)色 調(diào)曲線1105的目標(biāo)色調(diào)曲線集合。這些目標(biāo)色調(diào)曲線可包括不同的黑色電平轉(zhuǎn)換區(qū)1102， 其可對(duì)應(yīng)于不同的背光亮度級(jí)。該目標(biāo)色調(diào)曲線的集合還包括該集合中的所有曲線共享相 同映射的增強(qiáng)公用區(qū)1101。在一些實(shí)施例中，這些曲線還可包括從公用區(qū)轉(zhuǎn)換至最大亮度 級(jí)的亮度舍入曲線1103。在示例性增強(qiáng)目標(biāo)色調(diào)曲線1109中，曲線可在黑色電平點(diǎn)1105 開始并轉(zhuǎn)換至增強(qiáng)公用區(qū)1101，該曲線然后可從增強(qiáng)公用區(qū)隨舍入曲線轉(zhuǎn)換至最大亮度級(jí)
471106。在一些實(shí)施例中，可能不出現(xiàn)亮度舍入曲線。這些實(shí)施例與參照?qǐng)D65所述的那些實(shí) 施例的不同之處在于公用區(qū)在面板色調(diào)曲線之上。這將輸入像素值映射至更高輸出值，由 此增亮所顯示圖像。在一些實(shí)施例中，增強(qiáng)目標(biāo)色調(diào)曲線的集合可產(chǎn)生并選擇性地用于圖 像序列的幀。這些實(shí)施例共享用來減少閃爍和相似偽像的公用區(qū)。在一些實(shí)施例中，可計(jì) 算目標(biāo)色調(diào)曲線集合和增強(qiáng)目標(biāo)色調(diào)曲線集合并儲(chǔ)存，以供根據(jù)圖像特性和/或性能目標(biāo) 選擇性地使用。本發(fā)明的一些實(shí)施例可關(guān)于圖66進(jìn)行描述。在圖66的方法中，確定目標(biāo)色調(diào)曲 線參數(shù)(1050)。在一些實(shí)施例中，這些參數(shù)可包括最大目標(biāo)面板輸出、目標(biāo)對(duì)比率和/或目 標(biāo)面板Y值。其它參數(shù)還可被用來定義可用來調(diào)節(jié)或補(bǔ)償圖像以產(chǎn)生性能目標(biāo)的目標(biāo)色 調(diào)曲線。在這些實(shí)施例中，還可計(jì)算面板色調(diào)曲線(1051)。面板色調(diào)曲線被示出以例示典 型面板輸出與目標(biāo)色調(diào)曲線之間的差異。面板色調(diào)曲線1051關(guān)聯(lián)要用于顯示的顯示面板 的特性，并且可用來創(chuàng)建根據(jù)其可作出誤差或畸變測(cè)量的基準(zhǔn)圖像。此曲線1051可基于給 定顯示器的最大面板輸出M和面板對(duì)比率CR來計(jì)算。在一些實(shí)施例中，此曲線可基于最大 面板輸出M、面板對(duì)比率CR、面板伽瑪值γ、以及圖像代碼值C?？捎?jì)算一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)色調(diào)曲線(TTC) (1052)。在一些實(shí)施例中，TTC族可在該 族的每一成員基于不同背光級(jí)的情況下計(jì)算。在其它實(shí)施例中，其它參數(shù)可不同。在一些 實(shí)施例中，可使用最大目標(biāo)輸出M和目標(biāo)對(duì)比率CR計(jì)算目標(biāo)色調(diào)曲線。在一些實(shí)施例中， 此目標(biāo)色調(diào)曲線可基于最大面板輸出M、面板對(duì)比率CR、面板伽瑪值γ、以及圖像代碼值C。 在一些實(shí)施例中，目標(biāo)色調(diào)曲線可呈現(xiàn)圖像的期望變體。例如，目標(biāo)色調(diào)曲線可呈現(xiàn)較低黑 色電平、較明亮圖像區(qū)域、經(jīng)補(bǔ)償區(qū)域、和/或舍入曲線中的一個(gè)或多個(gè)。目標(biāo)色調(diào)曲線可 被呈現(xiàn)為查尋表(LUT)、可經(jīng)由硬件或軟件計(jì)算、或可通過其它手段來表示?？纱_定背光亮度級(jí)(1053)。在一些實(shí)施例中，背光級(jí)選擇可受諸如節(jié)能的性能目 標(biāo)、黑色電平標(biāo)準(zhǔn)或其它目標(biāo)影響。在一些實(shí)施例中，背光級(jí)可被確定成最小化經(jīng)處理或增 強(qiáng)圖像與如在假設(shè)基準(zhǔn)顯示器上顯示的原始圖像之間的畸變或誤差。當(dāng)圖像值主要極暗 時(shí)，較低背光級(jí)對(duì)于圖像顯示可能是最適當(dāng)?shù)?。?dāng)圖像值主要明亮?xí)r，更高的背光級(jí)對(duì)于圖 像顯示可能是最佳選擇。在一些實(shí)施例中，用面板色調(diào)曲線處理的圖像可與用多個(gè)TTC處 理的圖像作比較以確定適當(dāng)?shù)腡TC和相應(yīng)的背光級(jí)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，也可在背光選擇和圖像補(bǔ)償選擇方法中考慮具體性能 目標(biāo)。例如，當(dāng)節(jié)能已被標(biāo)識(shí)為性能目標(biāo)時(shí)，較低背光級(jí)可具有優(yōu)于圖像性能最優(yōu)化的優(yōu)先 級(jí)。相反，當(dāng)圖像亮度是性能目標(biāo)時(shí)，較低背光級(jí)可具有較低優(yōu)先級(jí)。背光級(jí)可被選擇(1053)成使圖像相對(duì)于目標(biāo)色調(diào)曲線、假設(shè)基準(zhǔn)顯示或某其它 標(biāo)準(zhǔn)的誤差或畸變最小化。在一些實(shí)施例中，在2006年7月28日提交的題為“用于畸變相 關(guān)源光管理的方法和系統(tǒng)”(Methods and Systems forDistortion-Related Source Light Management)的美國(guó)專利申請(qǐng)11/460，768中揭示的方法可用來選擇背光級(jí)和補(bǔ)償方法，該 專利申請(qǐng)通過引用結(jié)合于此。在目標(biāo)色調(diào)曲線計(jì)算之后，可用目標(biāo)色調(diào)曲線調(diào)節(jié)或補(bǔ)償(1054)圖像以實(shí)現(xiàn)性 能目標(biāo)或?qū)档捅彻饧?jí)作補(bǔ)償。此調(diào)節(jié)或補(bǔ)償可參照目標(biāo)色調(diào)曲線執(zhí)行。在背光選擇1053和補(bǔ)償或調(diào)節(jié)1054之后，經(jīng)調(diào)節(jié)或補(bǔ)償?shù)膱D像可在所選背光級(jí)
481055下顯示。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D67進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，建立圖像增強(qiáng)或處 理目標(biāo)(1060)。此目標(biāo)可包括節(jié)能、較低黑色電平、圖像增亮、色階調(diào)節(jié)、或其它處理或增強(qiáng) 目標(biāo)?；谠撎幚砘蛟鰪?qiáng)目標(biāo)，可選擇目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)(1061)。在一些實(shí)施例中，參數(shù)選 擇可被自動(dòng)化并基于這些增強(qiáng)或處理目標(biāo)。在一些示例性實(shí)施例中，這些參數(shù)可包括最大 目標(biāo)輸出M和目標(biāo)對(duì)比率CR。在一些實(shí)施例中，這些參數(shù)可包括最大目標(biāo)輸出M、目標(biāo)對(duì)比 率CR、顯示伽瑪值Y、以及圖像代碼值C。可基于所選目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)來計(jì)算目標(biāo)色調(diào)曲線(TTC) (1062)。在一些實(shí)施例 中，可計(jì)算一個(gè)集合的TTC。在一些實(shí)施例中，該集合包括對(duì)應(yīng)于變化背光級(jí)但具有公用 TTC參數(shù)的曲線。在其它實(shí)施例中，其它參數(shù)可不同?？蛇x擇背光亮度級(jí)(1063)。在一些實(shí)施例中，背光級(jí)可參照?qǐng)D像特性來選擇。在 一些實(shí)施例中，背光級(jí)可基于性能目標(biāo)來選擇。在一些實(shí)施例中，背光級(jí)可基于性能目標(biāo)和 圖像特性來選擇。在一些實(shí)施例中，背光級(jí)可通過選擇與性能目標(biāo)或誤差標(biāo)準(zhǔn)相匹配的TTC 并使用與該TTC相對(duì)應(yīng)的背光級(jí)來選擇。一旦選擇了背光級(jí)(1063)，就可通過關(guān)聯(lián)選擇與該級(jí)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)色調(diào)曲線?，F(xiàn) 在可用目標(biāo)色調(diào)曲線來調(diào)節(jié)、增強(qiáng)或補(bǔ)償(1064)該圖像。然后可使用所選背光級(jí)在顯示器 上顯示(1065)經(jīng)調(diào)節(jié)圖像。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D68進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，標(biāo)識(shí)圖像顯示性能 目標(biāo)(1070)。這可通過用戶界面執(zhí)行，用戶通過該用戶界面直接選擇性能目標(biāo)。這也可通 過用戶查詢執(zhí)行，用戶通過該用戶查詢標(biāo)識(shí)根據(jù)其產(chǎn)生性能目標(biāo)的優(yōu)先級(jí)。性能目標(biāo)也可 基于圖像分析、顯示設(shè)備特性、設(shè)備使用歷史或其它信息來自動(dòng)標(biāo)識(shí)。基于該性能目標(biāo)，可自動(dòng)選擇或產(chǎn)生目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)(1071)。在一些示例性實(shí) 施例中，這些參數(shù)可包括最大目標(biāo)輸出M和目標(biāo)對(duì)比率CR。在一些實(shí)施例中，這些參數(shù)可包 括最大目標(biāo)輸出M、目標(biāo)對(duì)比率CR、顯示伽瑪值、、以及圖像代碼值C?？筛鶕?jù)目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)產(chǎn)生(1072) —個(gè)或多個(gè)目標(biāo)色調(diào)曲線。目標(biāo)色調(diào)曲線 可被表示為方程、一系列方程、表格(例如LUT)或某其它表示。在一些實(shí)施例中，每個(gè)TTC將對(duì)應(yīng)于一背光級(jí)。可通過發(fā)現(xiàn)符合標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)TTC來 選擇背光級(jí)(1073)。在一些實(shí)施例中，背光選擇可通過其它方法來作出。如果背光與TTC 無關(guān)地選擇，則也可選擇對(duì)應(yīng)于該背光級(jí)的TTC?！┻x擇了最終的TTC(1073)，其就可應(yīng)用于(1074)圖像以增強(qiáng)、補(bǔ)償或以其它 方式處理該圖像以供顯示。然后可顯示經(jīng)處理圖像(1075)。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D69進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，標(biāo)識(shí)圖像顯示性能 目標(biāo)(1080)。這可通過用戶界面執(zhí)行，用戶通過該用戶界面直接選擇性能目標(biāo)。這也可通 過用戶查詢執(zhí)行，用戶通過該用戶查詢標(biāo)識(shí)根據(jù)其產(chǎn)生性能目標(biāo)的優(yōu)先級(jí)。性能目標(biāo)也可 基于圖像分析、顯示設(shè)備特性、設(shè)備使用歷史或其它信息來自動(dòng)標(biāo)識(shí)。還可執(zhí)行圖像分析 (1081)以標(biāo)識(shí)圖像特性。基于該性能目標(biāo)，可自動(dòng)選擇或產(chǎn)生目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)(1082)。還可選擇背光級(jí)， 該背光級(jí)可被直接標(biāo)識(shí)或者可經(jīng)由最大顯示輸出值和對(duì)比率來表示。在一些示例性實(shí)施例 中，這些參數(shù)可包括最大目標(biāo)輸出M和目標(biāo)對(duì)比率CR。在一些實(shí)施例中，這些參數(shù)可包括最大目標(biāo)輸出M、目標(biāo)對(duì)比率CR、顯示伽瑪值Y、以及圖像代碼值C?？筛鶕?jù)目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)產(chǎn)生(1083)目標(biāo)色調(diào)曲線。目標(biāo)色調(diào)曲線可被表示為 方程、一系列方程、表格(例如LUT)或某其它表示。一旦產(chǎn)生了此曲線(1083)，其就可應(yīng) 用于(1084)圖像以增強(qiáng)、補(bǔ)償或以其它方式處理該圖像以供顯示。然后可顯示經(jīng)處理圖像 (1085)。色彩增強(qiáng)和亮度增強(qiáng)本發(fā)明的一些實(shí)施例包括色彩增強(qiáng)和亮度增強(qiáng)或保持。在這些實(shí)施例中，具體色 彩值、范圍或區(qū)域可被修改以增強(qiáng)色彩方面以及亮度增強(qiáng)或保持。在一些實(shí)施例中，這些修 改或增強(qiáng)可對(duì)圖像的低通(LP)版本執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，可使用具體色彩增強(qiáng)過程。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D70進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可用低通(LP)濾 波器對(duì)圖像1130濾波(1131)以產(chǎn)生LP圖像1125。此LP圖像1125可被減去(1134)或 以其它方式與原始圖像1130組合以產(chǎn)生高通(HP)圖像1135。然后用諸如亮度保持(BP) 過程或用于增亮圖像特征的相似過程的色階過程1133來處理該LP圖像，從而補(bǔ)償降低的 背光級(jí)或以其它方式如以上相關(guān)于其它實(shí)施例所述地修改LP圖像1125。所得的經(jīng)處理LP 圖像然后可與HP圖像1135組合以產(chǎn)生色階增強(qiáng)圖像，該色階增強(qiáng)圖像然后可用位深擴(kuò)展 (BDE)過程1139處理。在BDE過程1139中，特別設(shè)計(jì)的噪聲模式或抖動(dòng)模式可被應(yīng)用于 圖像，以降低對(duì)因減少圖像位深的后續(xù)處理產(chǎn)生的等高線偽像的敏感性。一些實(shí)施例可包 括如2004年2月9日提交的且發(fā)明人為Scott J. Daly和Xiao-Fan Feng的題為“用于自 適應(yīng)抖動(dòng)結(jié)構(gòu)的方法禾口系統(tǒng)” (Methods and Systems for Adaptive Dither Structures) 的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 10/775,012中所述的BDE過程，所述申請(qǐng)由此通過引用納入于此。一 些實(shí)施例可包括如2003年8月22日提交的且發(fā)明人為Xiao-Fan Feng和Scott J. Daly 的題為“用于抖動(dòng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)建和應(yīng)用的系統(tǒng)和方法”(Systems and Methods forDither Structure Creation and Application)的美國(guó)專利申請(qǐng) No. 10/645，952 中所述的 BDE 過 程，所述申請(qǐng)通過引用納入于此。一些實(shí)施例可包括如2003年9月30日提交的且發(fā)明 人為Xiao-Fan Feng和Scott J. Daly的題為“用于多維抖動(dòng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)建和應(yīng)用的系統(tǒng)和方
(Systems and Methods for Dither StructureCreation and Application)白勺美 15專 利申請(qǐng)No. 10/676,891中所述的BDE過程，所述申請(qǐng)由此通過引用納入于此。然后可顯示 或進(jìn)一步處理所得的BDE增強(qiáng)圖像1129。BDE增強(qiáng)圖像1129將不太可能在其位深如以上 通過引用結(jié)合于此的申請(qǐng)中所述地減少時(shí)示出等高線偽像。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D71進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可對(duì)圖像1130低 通(LP)濾波(1131)以產(chǎn)生圖像的LP版本。此LP版本可被發(fā)送至色彩增強(qiáng)模塊1132以 供處理。該色彩增強(qiáng)模塊1132可包括色彩檢測(cè)功能、色彩映射細(xì)化功能、色彩區(qū)域處理功 能和其它功能。在一些實(shí)施例中，色彩增強(qiáng)模塊1132可包括膚色檢測(cè)功能、膚色映射細(xì)化 功能和膚色區(qū)域處理以及非膚色區(qū)域處理。色彩增強(qiáng)模塊1132中的功能可導(dǎo)致圖像元的 修改色彩值，諸如像素強(qiáng)度值。在色彩修改之后，經(jīng)色彩修改的LP圖像可被發(fā)送至亮度保持或亮度增強(qiáng)模塊 1133。該模塊1133與以上所述的其中圖像值用色階曲線或類似方法調(diào)節(jié)或修改以改進(jìn)亮 度特性的許多實(shí)施例相似。在一些實(shí)施例中，色階曲線可與源光或背光級(jí)相關(guān)。在一些實(shí) 施例中，色階曲線可對(duì)降低背光級(jí)作出補(bǔ)償。在一些實(shí)施例中，色階曲線可增亮圖像或以其它方式與任何背光級(jí)無關(guān)地修改圖像。然后經(jīng)色彩增強(qiáng)、亮度增強(qiáng)的圖像可與圖像的高通(HP)版本組合。在一些實(shí)施例 中，圖像的HP版本可通過從原始圖像1130減去(1134) LP版本創(chuàng)建，從而產(chǎn)生圖像的HP版 本1135。經(jīng)色彩增強(qiáng)、亮度增強(qiáng)的圖像與圖像的HP版本1135的組合1137產(chǎn)生經(jīng)增強(qiáng)圖像 1138。本發(fā)明的一些實(shí)施例可包括圖像相關(guān)的背光選擇和/或?qū)P圖像的單獨(dú)增益處 理。這兩個(gè)附加元件是不相關(guān)的獨(dú)立元件，但可相關(guān)于包括圖72中所示兩個(gè)元件的實(shí)施例 進(jìn)行描述。在此示例性實(shí)施例中，圖像1130可被輸入至其中可產(chǎn)生LP圖像1145的濾波器 模塊1131。然后可從原始圖像1130減去LP圖像1145以產(chǎn)生HP圖像1135。LP圖像1145 還可被發(fā)送至色彩增強(qiáng)模塊1132。在一些實(shí)施例中，原始圖像1130還可被發(fā)送至背光選擇 模塊1140，以用于確定背光亮度級(jí)。該色彩增強(qiáng)模塊1132可包括色彩檢測(cè)功能、色彩映射細(xì)化功能、色彩區(qū)域處理功 能和其它功能。在一些實(shí)施例中，色彩增強(qiáng)模塊1132可包括膚色檢測(cè)功能、膚色映射細(xì)化 功能和膚色區(qū)域處理以及非膚色區(qū)域處理。色彩增強(qiáng)模塊1132中的功能可導(dǎo)致圖像元的 修改色彩值，諸如像素強(qiáng)度值。亮度保持(BP)或亮度增強(qiáng)色階模塊1141可接收LP圖像1145，以供用色階操作進(jìn) 行處理。色階操作可取決于從背光選擇模塊1140接收的背光選擇信息。當(dāng)用色階操作實(shí) 現(xiàn)亮度保持時(shí)，背光選擇信息在確定色階曲線時(shí)有用。當(dāng)在沒有背光補(bǔ)償?shù)那闆r下僅執(zhí)行 亮度增強(qiáng)時(shí)，可能不需要背光選擇信息。也可使用以上對(duì)相似實(shí)施例所述的方法在HP增益模塊1136中處理HP圖像1135。 HP增益模塊中的增益處理將產(chǎn)生經(jīng)修改HP圖像1147。因色階模塊1141中的色階處理所產(chǎn) 生的經(jīng)修改LP圖像1146然后可與經(jīng)修改HP圖像1147組合(1142)以產(chǎn)生增強(qiáng)圖像1143。增強(qiáng)圖像1143可利用用背光1144的背光調(diào)制在顯示器上顯示，背光1144已從背 光選擇模塊1140處接收到背光選擇數(shù)據(jù)。因此，圖像可以降低的或以其它方式調(diào)制的背光 設(shè)置、但以補(bǔ)償背光調(diào)制的經(jīng)修改圖像值顯示。類似地，可以全背光亮度顯示包括LP色階 處理和HP增益處理的亮度增強(qiáng)圖像。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D73進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，原始圖像1130被 輸入至可產(chǎn)生LP圖像1155的濾波器模塊1150。在一些實(shí)施例中，濾波器模塊也可產(chǎn)生直 方圖1151。LP圖像1155可被發(fā)送至色彩增強(qiáng)模塊1156以及減法過程1157，在該減法過程 1157中將從原始圖像1130中減去LP圖像1155以形成HP圖像1158。在一些實(shí)施例中，HP 圖像1158也可進(jìn)行去核(coring)處理1159，其中從HP圖像1158中去除一些高頻成分。 該去核處理將產(chǎn)生經(jīng)去核的HP圖像1160，其然后可用增益映射1162處理(1161)以實(shí)現(xiàn)亮 度保持、增強(qiáng)或以上針對(duì)其它實(shí)施例所述的其它處理。增益映射處理1161將產(chǎn)生經(jīng)增益映 射的HP圖像1168?？稍谏试鰪?qiáng)模塊1156中用色彩檢測(cè)功能、色彩映射細(xì)化功能、色彩區(qū)域處理功 能和其它功能來處理發(fā)送至該模塊的LP圖像1155。在一些實(shí)施例中，色彩增強(qiáng)模塊1156 可包括膚色檢測(cè)功能、膚色映射細(xì)化功能和膚色區(qū)域處理以及非膚色區(qū)域處理。色彩增強(qiáng) 模塊1156中的功能可產(chǎn)生針對(duì)圖像元的經(jīng)修改色彩值，諸如像素強(qiáng)度值，這些經(jīng)修改色彩 值可被記錄為經(jīng)色彩增強(qiáng)的LP圖像1169。
經(jīng)色彩增強(qiáng)的LP圖像1169然后可在BP色階或增強(qiáng)色階模塊1163中被處理。亮 度保持(BP)或亮度增強(qiáng)色階模塊1163可接收經(jīng)色彩增強(qiáng)的LP圖像1169，以供用色階操作 進(jìn)行處理。色階操作可取決于從背光選擇模塊1154接收的背光選擇信息。當(dāng)用色階操作 實(shí)現(xiàn)亮度保持時(shí)，背光選擇信息在確定色階曲線時(shí)有用。僅當(dāng)亮度增強(qiáng)在沒有背光補(bǔ)償?shù)?情況下執(zhí)行時(shí)，可能不需要背光選擇信息。在色階模塊1163內(nèi)執(zhí)行的色階操作可取決于圖 像特性、應(yīng)用的性能目標(biāo)以及其它參數(shù)，但與背光信息無關(guān)。在一些實(shí)施例中，圖像直方圖1151可被延遲(1152)以使色彩增強(qiáng)模塊1156和色 階模塊1163有時(shí)間執(zhí)行其功能。在這些實(shí)施例中，經(jīng)延遲的直方圖1153可被用來影響背 光選擇1154。在一些實(shí)施例中，來自前一幀的直方圖可被用來影響背光選擇1154。在一些 實(shí)施例中，來自當(dāng)前幀的前兩個(gè)幀的直方圖可被用來影響背光選擇1154。一旦執(zhí)行背光選 擇，就可由色階模塊1163使用背光選擇數(shù)據(jù)。一旦經(jīng)色彩增強(qiáng)的LP圖像1169通過色階模塊1163處理，所得的經(jīng)色彩增強(qiáng)、亮 度增強(qiáng)的LP圖像1176可與經(jīng)增益映射的HP圖像1168組合(1164)。在一些實(shí)施例中，此 過程1164可以是一加法過程。在一些實(shí)施例中，從該組合過程1164產(chǎn)生的經(jīng)組合的增強(qiáng) 圖像1177將是供圖像顯示的最終產(chǎn)物。此經(jīng)組合的增強(qiáng)圖像1177可利用以從背光選擇模 塊1154接收的背光設(shè)置調(diào)制的背光1166在顯示器上顯示。本發(fā)明的一些色彩增強(qiáng)模塊可參照?qǐng)D74進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，LP圖像 1170可被輸入至色彩增強(qiáng)模塊1171。在色彩增強(qiáng)模塊1171中各種處理可被應(yīng)用于LP圖 像1170。膚色檢測(cè)處理1172可應(yīng)用于LP圖像1170。膚色檢測(cè)處理1172可包括分析LP 圖像1170中每個(gè)像素的色彩并基于該像素色彩指派膚色可能性值。該處理可產(chǎn)生膚色可 能性映射。在一些實(shí)施例中，查找表(LUT)可用來確定色彩是一膚色的可能性。其它方法 也可用來確定膚色可能性。一些實(shí)施例可包括以上所述以及在通過引用結(jié)合于此的其它申 請(qǐng)中所述的膚色檢測(cè)方法。所得的膚色可能性映射可通過膚色映射細(xì)化處理1173來處理。LP圖像1170也 可被輸入至此細(xì)化處理1173或被其訪問。在一些實(shí)施例中，此細(xì)化處理1173可包括圖像 驅(qū)動(dòng)的非線性低通濾波器。在一些實(shí)施例中，細(xì)化處理1173可包括當(dāng)相應(yīng)圖像色彩值離 相鄰像素色彩值在特定色彩空間距離內(nèi)時(shí)并且當(dāng)圖像像素和相鄰像素在特定空間距離內(nèi) 時(shí)對(duì)膚色映射值應(yīng)用的取平均處理。通過此處理修改或細(xì)化的膚色映射然后可被用來標(biāo)識(shí) LP圖像內(nèi)的膚色區(qū)域。該膚色區(qū)域外的區(qū)域也可被標(biāo)識(shí)為非膚色區(qū)域。在色彩增強(qiáng)模塊1171中，LP圖像1170然后可通過僅對(duì)膚色區(qū)域應(yīng)用色彩修改處 理1174來進(jìn)行微分處理。在一些實(shí)施例中，色彩修改處理1174可僅應(yīng)用于非膚色區(qū)域。在 一些實(shí)施例中，第一色彩修改處理可被應(yīng)用于膚色區(qū)域，而第二色彩修改處理可被應(yīng)用于 非膚色區(qū)域。這些色彩修改處理的每一個(gè)將產(chǎn)生經(jīng)色彩修改或增強(qiáng)的LP圖像1175。在一 些實(shí)施例中，經(jīng)增強(qiáng)的LP圖像可在色階模塊(例如BP)或增強(qiáng)色階模塊1163中進(jìn)一步處 理。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D75進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可對(duì)圖像1130低 通(LP)濾波(1131)以產(chǎn)生圖像的LP版本。此LP版本可被發(fā)送至色彩增強(qiáng)模塊1132以 供處理。該色彩增強(qiáng)模塊1132可包括色彩檢測(cè)功能、色彩映射細(xì)化功能、色彩區(qū)域處理功 能以及其它功能。在一些實(shí)施例中，色彩增強(qiáng)模塊1132可包括膚色檢測(cè)功能、膚色映射細(xì)
52化功能和膚色區(qū)域處理以及非膚色區(qū)域處理。色彩增強(qiáng)模塊1132中的功能可導(dǎo)致圖像元 的經(jīng)修改色彩值，諸如像素強(qiáng)度值。在色彩修改之后，經(jīng)色彩修改的LP圖像可被發(fā)送至亮度保持或亮度增強(qiáng)模塊 1133。該模塊1133與以上所述的其中圖像值用色階曲線或類似方法調(diào)節(jié)或修改以改進(jìn)亮 度特性的許多實(shí)施例相似。在一些實(shí)施例中，色階曲線可與源光或背光級(jí)相關(guān)。在一些實(shí) 施例中，色階曲線可對(duì)降低背光級(jí)作出補(bǔ)償。在一些實(shí)施例中，色階曲線可增亮圖像或以其 它方式與任何背光級(jí)無關(guān)地修改圖像。然后經(jīng)色彩增強(qiáng)、亮度增強(qiáng)的圖像可與圖像的高通(HP)版本組合。在一些實(shí)施例 中，圖像的HP版本可通過從原始圖像1130減去(1134)LP版本來創(chuàng)建，從而產(chǎn)生圖像的HP 版本1135。經(jīng)色彩增強(qiáng)、亮度增強(qiáng)的圖像與圖像的HP版本1135的組合1137產(chǎn)生經(jīng)增強(qiáng)圖 像 1138。在這些實(shí)施例中，可對(duì)經(jīng)增強(qiáng)圖像1138執(zhí)行位深擴(kuò)展(BDE)處理1139。此BDE處 理1139可減少當(dāng)位深受限制時(shí)產(chǎn)生的可見偽像。一些實(shí)施例可包括如以上提及的通過引 用結(jié)合于此的專利申請(qǐng)中所述的BDE處理。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D76進(jìn)行描述。這些實(shí)施例與參照?qǐng)D73所述的那些 實(shí)施例相似，但包括附加的位深擴(kuò)展處理。在這些實(shí)施例中，原始圖像1130被輸入至可產(chǎn)生LP圖像1155的濾波器模塊 1150。在一些實(shí)施例中，濾波器模塊也可產(chǎn)生直方圖1151。LP圖像1155可被發(fā)送至色彩 增強(qiáng)模塊1156以及減法過程1157，在該減法過程1157中將從原始圖像1130中減去LP圖 像1155以形成HP圖像1158。在一些實(shí)施例中，HP圖像1158也可進(jìn)行去核(coring)處 理1159，其中從HP圖像1158中去除一些高頻成分。該去核處理將產(chǎn)生經(jīng)去核的HP圖像 1160，其然后可用增益映射1162處理(1161)以實(shí)現(xiàn)亮度保持、增強(qiáng)或以上針對(duì)其它實(shí)施例 所述的其它處理。增益映射處理1161將產(chǎn)生經(jīng)增益映射的HP圖像1168。發(fā)送至色彩增強(qiáng)模塊1156的LP圖像1155可在該模塊中用色彩檢測(cè)功能、色彩映 射細(xì)化功能、色彩區(qū)域處理功能和其它功能來處理。在一些實(shí)施例中，色彩增強(qiáng)模塊1156 可包括膚色檢測(cè)功能、膚色映射細(xì)化功能和膚色區(qū)域處理以及非膚色區(qū)域處理。色彩增強(qiáng) 模塊1156中的功能可產(chǎn)生針對(duì)圖像元的經(jīng)修改色彩值，諸如像素強(qiáng)度值，這些經(jīng)修改色彩 值可被記錄為經(jīng)色彩增強(qiáng)的LP圖像1169。經(jīng)色彩增強(qiáng)的LP圖像1169然后可在BP色階或增強(qiáng)色階模塊1163中處理。亮度 保持(BP)或亮度增強(qiáng)色階模塊1163可接收經(jīng)色彩增強(qiáng)的LP圖像1169，以供用色階操作進(jìn) 行處理。色階操作可取決于從背光選擇模塊1154接收的背光選擇信息。當(dāng)用色階操作實(shí) 現(xiàn)亮度保持時(shí)，背光選擇信息在確定色階曲線時(shí)有用。當(dāng)在沒有背光補(bǔ)償?shù)那闆r下僅執(zhí)行 亮度增強(qiáng)時(shí)，可能不需要背光選擇信息。在色階模塊1163內(nèi)執(zhí)行的色階操作可取決于圖像 特性、應(yīng)用的性能目標(biāo)以及其它參數(shù)，但與背光信息無關(guān)。在一些實(shí)施例中，圖像直方圖1151可被延遲(1152)以使色彩增強(qiáng)模塊1156和色 階模塊1163有時(shí)間執(zhí)行其功能。在這些實(shí)施例中，經(jīng)延遲的直方圖1153可被用來影響背 光選擇1154。在一些實(shí)施例中，來自前一幀的直方圖可被用來影響背光選擇1154。在一些 實(shí)施例中，來自當(dāng)前幀的前兩個(gè)幀的直方圖可被用來影響背光選擇1154。一旦執(zhí)行背光選 擇，就可由色階模塊1163使用背光選擇數(shù)據(jù)。
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一旦經(jīng)色彩增強(qiáng)的LP圖像1169通過色階模塊1163處理，所得的經(jīng)色彩增強(qiáng)、亮 度增強(qiáng)的LP圖像1176可與經(jīng)增益映射的HP圖像1168組合(1164)。在一些實(shí)施例中，此 過程1164可以是一加法過程。在一些實(shí)施例中，從此組合過程1164產(chǎn)生的經(jīng)組合增強(qiáng)圖 像1177可用位深擴(kuò)展(BDE)處理1165來處理。此BDE處理1165可減少位深受限制時(shí)產(chǎn)生 的可見偽像。一些實(shí)施例可包括如以上提及的通過引用結(jié)合于此的專利申請(qǐng)中所述的BDE 處理。在BDE處理1165之后，此經(jīng)增強(qiáng)圖像1169可利用以從背光選擇模塊1154接收的 背光設(shè)置調(diào)制的背光1166在顯示器上顯示。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D77進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可用低通(LP)濾 波器對(duì)圖像1180濾波(1181)以產(chǎn)生LP圖像1183。此LP圖像1183可被減去(1182)或以 其它方式與原始圖像1180組合以產(chǎn)生高通(HP)圖像1189。然后可用色彩增強(qiáng)模塊1184 來處理該LP圖像。在色彩增強(qiáng)模塊1184中，可對(duì)LP圖像應(yīng)用各種處理。膚色檢測(cè)處理 1185可應(yīng)用于LP圖像1183。膚色檢測(cè)處理1185可包括分析LP圖像1183中每個(gè)像素的 色彩并基于該像素色彩指派膚色可能性值。該處理可產(chǎn)生膚色可能性映射。在一些實(shí)施例 中，查找表(LUT)可用來確定色彩是一膚色的可能性。其它方法也可用來確定膚色可能性。 一些實(shí)施例可包括以上所述以及在通過引用結(jié)合于此的其它申請(qǐng)中所述的膚色檢測(cè)方法。所得的膚色可能性映射可通過膚色映射細(xì)化處理1186來處理。LP圖像1183也可 被輸入至此細(xì)化處理1186或被其訪問。在一些實(shí)施例中，此細(xì)化處理1186可包括圖像驅(qū) 動(dòng)的非線性低通濾波器。在一些實(shí)施例中，細(xì)化處理1186可包括當(dāng)相應(yīng)圖像色彩值離相 鄰像素色彩值在特定色彩空間距離內(nèi)時(shí)并且當(dāng)圖像像素和相鄰像素在特定空間距離內(nèi)時(shí) 對(duì)膚色映射中的值應(yīng)用的取平均處理。通過此處理修改或細(xì)化的膚色映射然后可被用來標(biāo) 識(shí)LP圖像內(nèi)的膚色區(qū)域。膚色區(qū)域外的區(qū)域也可被標(biāo)識(shí)為非膚色區(qū)域。在色彩增強(qiáng)模塊1184中，LP圖像1183然后可通過僅對(duì)膚色區(qū)域應(yīng)用色彩修改處 理1187來進(jìn)行微分處理。在一些實(shí)施例中，色彩修改處理1187可僅應(yīng)用于非膚色區(qū)域。在 一些實(shí)施例中，第一色彩修改處理可被應(yīng)用于膚色區(qū)域，而第二色彩修改處理可被應(yīng)用于 非膚色區(qū)域。這些色彩修改處理的每一個(gè)將產(chǎn)生經(jīng)色彩修改或增強(qiáng)的LP圖像1188。此經(jīng)增強(qiáng)的LP圖像1188然后可與HP圖像1189相加或以其它方式與之組合，從 而產(chǎn)生經(jīng)增強(qiáng)圖像1192。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D78進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可用低通(LP)濾 波器對(duì)圖像1180濾波(1181)以產(chǎn)生LP圖像1183。此LP圖像1183可被減去(1182)或以 其它方式與原始圖像1180組合以產(chǎn)生高通(HP)圖像1189。然后可用色彩增強(qiáng)模塊1184 來處理該LP圖像。在色彩增強(qiáng)模塊1184中，可對(duì)LP圖像應(yīng)用各種處理。膚色檢測(cè)處理 1185可應(yīng)用于LP圖像1183。膚色檢測(cè)處理1185可包括分析LP圖像1183中每個(gè)像素的 色彩并基于該像素色彩指派膚色可能性值。該處理可產(chǎn)生膚色可能性映射。在一些實(shí)施例 中，查找表(LUT)可用來確定色彩是一膚色的可能性。其它方法也可用來確定膚色可能性。 一些實(shí)施例可包括以上所述以及在通過引用結(jié)合于此的其它申請(qǐng)中所述的膚色檢測(cè)方法。所得的膚色可能性映射可通過膚色映射細(xì)化處理1186來處理。LP圖像1183也可 被輸入至此細(xì)化處理1186或通過其訪問。在一些實(shí)施例中，此細(xì)化處理1186可包括圖像 驅(qū)動(dòng)的非線性低通濾波器。在一些實(shí)施例中，細(xì)化處理1186可包括當(dāng)相應(yīng)圖像色彩值離相鄰像素色彩值在特定色彩空間距離內(nèi)時(shí)并且當(dāng)圖像像素和相鄰像素在特定空間距離內(nèi) 時(shí)對(duì)膚色映射中的值應(yīng)用的取平均處理。通過此處理修改或細(xì)化的膚色映射然后可被用來 標(biāo)識(shí)LP圖像內(nèi)的膚色區(qū)域。膚色區(qū)域外的區(qū)域也可被標(biāo)識(shí)為非膚色區(qū)域。在色彩增強(qiáng)模塊1184中，然后可通過僅對(duì)膚色區(qū)域應(yīng)用色彩修改處理1187來對(duì) LP圖像1183進(jìn)行微分處理。在一些實(shí)施例中，色彩修改處理1187可僅應(yīng)用于非膚色區(qū)域。 在一些實(shí)施例中，第一色彩修改處理可被應(yīng)用于膚色區(qū)域，而第二色彩修改處理可被應(yīng)用 于非膚色區(qū)域。這些色彩修改處理的每一個(gè)將產(chǎn)生經(jīng)色彩修改或增強(qiáng)的LP圖像1188。該經(jīng)增強(qiáng)LP圖像1188然后可與HP圖像1189相加或以其它方式組合以產(chǎn)生經(jīng)增 強(qiáng)圖像，該經(jīng)增強(qiáng)圖像然后可用位深擴(kuò)展(BDE)處理1191處理。在BDE處理1191中，特別 設(shè)計(jì)的噪聲模式或抖動(dòng)模式可被應(yīng)用于圖像，以降低對(duì)因減少圖像位深的后續(xù)處理產(chǎn)生的 等高線偽像的敏感性。一些實(shí)施例可包括如以上提及的通過引用結(jié)合于此的專利申請(qǐng)中所 述的BDE處理。然后可顯示或進(jìn)一步處理所得的BDE增強(qiáng)圖像1193。經(jīng)BDE增強(qiáng)的圖像 1193在如以上通過引用結(jié)合的申請(qǐng)中所述其位深被減小時(shí)將較不可能顯示等高線偽像。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括在硬件實(shí)現(xiàn)的約束下實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量背光調(diào)制和亮度保持 的細(xì)節(jié)。這些實(shí)施例可參照?qǐng)D73和76中所示的實(shí)施例進(jìn)行描述。一些實(shí)施例包括駐留在圖73和76中的背光選擇塊1154和BP色階塊1163中的 元件。這些實(shí)施例的一部分可減少存儲(chǔ)器消耗和實(shí)時(shí)計(jì)算需求。直方圖計(jì)算在這些實(shí)施例中，對(duì)圖像代碼值而非輝度值計(jì)算直方圖。因而不需要色彩轉(zhuǎn)換。在 一些實(shí)施例中，初始算法可對(duì)圖像的所有樣本計(jì)算直方圖。在這些實(shí)施例中，直方圖計(jì)算直 到接收到圖像的最后一個(gè)樣本時(shí)才能完成。在背光選擇和補(bǔ)償色調(diào)曲線設(shè)計(jì)能夠完成之前 必須獲得所有樣本并且必須完成直方圖。這些實(shí)施例具有若干復(fù)雜性問題 因?yàn)橹钡酵瓿芍狈綀D時(shí)才能對(duì)第一像素作補(bǔ)償，所以需要幀緩存器-RAM 因?yàn)槠渌δ茉煌Ｖ挂缘却Y(jié)果，所以幾乎沒有時(shí)間可用于直方圖和背光 選擇運(yùn)算-計(jì)算 必須處理以對(duì)所有圖像樣本計(jì)算一直方圖的大量圖像樣本_計(jì)算 對(duì)于10比特的圖像數(shù)據(jù)而言，10比特的直方圖需要相對(duì)大的存儲(chǔ)器來保存數(shù) 據(jù)，并需要在畸變最優(yōu)化中檢查大量點(diǎn)-RAM和計(jì)算本發(fā)明的一些實(shí)施例包括用于克服這些問題的技術(shù)。為了消除對(duì)幀緩存器的需 要，前一幀的直方圖可被用作背光選擇算法的輸入。來自幀η的直方圖被用作幀n+1、n+2 或另一后續(xù)幀的輸入，由此消除對(duì)幀緩存器的需要。為了允許計(jì)算時(shí)間，可將直方圖延遲一個(gè)或兩個(gè)附加幀，從而來自幀η的直方圖 被用作供幀n+2、n+3等的背光選擇的輸入。這允許背光選擇算法有從幀η結(jié)束處至例如 n+2的后續(xù)幀開始處的時(shí)間來計(jì)算。在一些實(shí)施例中，背光選擇算法的輸出上的時(shí)間濾波器可用來降低對(duì)背光選擇中 相對(duì)于輸入幀的該幀延遲的敏感度。為了減少在計(jì)算每個(gè)直方圖時(shí)必須處理的樣本數(shù)量，一些實(shí)施例可使用一區(qū)塊而 非單獨(dú)的像素。對(duì)于每個(gè)色彩平面和每個(gè)區(qū)塊，計(jì)算最大樣本?？蓪?duì)這些區(qū)塊最大值計(jì)算直方圖。在一些實(shí)施例中，最大值仍然在每個(gè)色彩平面上計(jì)算。由此，具有M個(gè)區(qū)塊的圖像 將具有對(duì)直方圖的3-M個(gè)輸入。在一些實(shí)施例中，可對(duì)量化到小比特范圍即6比特的輸入數(shù)據(jù)計(jì)算直方圖。在這 些實(shí)施例中，減少了保存直方圖所需的RAM。另外，在畸變相關(guān)實(shí)施例中，畸變搜索所需的操 作也減少。
0699]以下以函數(shù)1的代碼形式描述示例性直方圖計(jì)算實(shí)施例。
0700]函數(shù)1
0702]//0703]ComputeHi stogram
0704]H基于區(qū)塊上的最大值計(jì)算直方圖
0705]//在定義中設(shè)置的區(qū)塊大小和直方圖位深
0706]//相關(guān)全局變量
0707]//gHistogramBlockSize
0708]//gN_HistogramBins
0709]//N_PIPELINE_CODEVALUES
0711]void ComputeHistogram(SHORT ^pSource, IMAGE_SIZE size, UINT32*pHistogram)
0712]{
0713]SHORT cv ；
0714]SHORT bin ；
0715]SHORT r, c, k ；
0716]SHORT block ；
0717]SHORT cvMax ；
0718]SHORT BlockRowCount ；
0719]SHORT nHistogramBlocksffide ；
0720]nHistogramBlocksffide = size. width/gHistogramBlockSize ；
0721]/*清除直方圖*/
0722]for (bin = O ；bin < gN_HistogramBins ；bin++)
0723]pHi stogram = O ；
0724]//將區(qū)塊上的最大值用于直方圖，不要混合色彩
0725]//跟蹤區(qū)塊的每一掃描行中的最大值，并且在掃描行上取最大值
0726]//初始化
0727]BlockRowCount = O ；
0728]for(k = O ;k < NC0L0RS ；k++)
0729]for(block = O ；block < nHistogramBlocksffide ；block++)0730]MaxBlockCodeValue = O ；
0731]for (r = O ;r < size, height ；r++)
0732]{
0733]//單個(gè)掃描行
0734]for (c = O ;c < size, width ；c++)
0735]{
0736]block = c/gHistogramBlockSize ；
0737]for(k = O ;k < NC0L0RS ；k++)
0738]{
0739]cv = pSource ；
0740]if(cv > MaxBlockCodeValue)
0741]MaxBlockCodeValue = cv ；
0742]}
0743]}
0744]//完成了成行的區(qū)塊？
0745]if(r = = (gHistogramBlockSize*(BlockRowCount+1)_1))
0746]{
0747]//更新直方圖并遞增BlockRowCount
0748]for(k = O ;k < NC0L0RS ；k++)
0749]for(block = O ；block < nHistogramBlocksffide ；block++)
0750]{
0751]cvMax = MaxBlockCodeValue ；
0752]bin = (SHORT)((cvMax*(int)gN_HistogramBins+(N_PIPELINE_C0DEVALUES/2))/ (SHORT)N_PIPELINE_C0DEVALUES))；
0753]pHistogram++ ；
0754]}
0755]BlockRowCount = BlockRowCount+1 ；
0756]//重置最大值
0757]for (k = O ;k < NC0L0RS ；k++)
0758]for(block = O ；block < nHistogramBlocksffide ；block++)
0759]MaxBlockCodeValue = O ；
0760]}
0761]}
0762]return ；
0763]}
0764]目標(biāo)和實(shí)際顯示模型
0765]在一些實(shí)施例中，畸變和補(bǔ)償算法取決于用來描述目標(biāo)和基準(zhǔn)顯示器的冪函數(shù)。
該冪函數(shù)或“Y”可以整數(shù)表示離線計(jì)算。在一些實(shí)施例中，該實(shí)時(shí)計(jì)算可利用Y冪函數(shù) 的預(yù)先計(jì)算的整數(shù)值。以下列示為函數(shù)2的樣本代碼描述一示例性實(shí)施例。
57
函數(shù) 2void InitPowerOfGamma(void){int i ；//在此初始化ROM表格for(i = O ;i < N_PIPELINE_CODEVALUES ；i++){PowerOfGamma = pow (i/((double) N_PIPELINE_C0DEVALUES-1) , GAMMA)； IntPowerOfGamma = (UINT32) ((1 << N_BITS_INT_GAMMA)*Power0fGamma+0. 5)；}return ；}在一些實(shí)施例中，目標(biāo)和實(shí)際顯示兩者可用雙參數(shù)GOG-F模型建模，該模型實(shí)時(shí) 地用來控制基于畸變的背光選擇過程和背光補(bǔ)償算法。在一些實(shí)施例中，目標(biāo)(基準(zhǔn))顯 示和實(shí)際面板兩者可建模為具有帶加性偏移的2. 2 γ功率規(guī)則。該加性偏移可確定顯示的 對(duì)比率?；儥?quán)重的計(jì)算在一些實(shí)施例中，對(duì)于每個(gè)背光級(jí)和輸入圖像，可計(jì)算期望輸出圖像與給定背光 級(jí)上的輸出之間的畸變。結(jié)果是對(duì)每個(gè)直方圖面元(bin)和每個(gè)背光級(jí)的權(quán)重。通過僅對(duì) 所需背光級(jí)計(jì)算畸變權(quán)重，所使用RAM的大小被保持于最小或減小水平。在這些實(shí)施例中， 在線計(jì)算使算法能適應(yīng)對(duì)基準(zhǔn)或目標(biāo)顯示的不同選擇。該計(jì)算涉及兩個(gè)元素，即圖像直方 圖和畸變權(quán)重集合。在其它實(shí)施例中，所有可能背光值的畸變權(quán)重被離線計(jì)算并儲(chǔ)存在ROM 中。為了降低ROM要求，畸變權(quán)重可針對(duì)每個(gè)幀的每個(gè)感興趣背光級(jí)計(jì)算。給定期望和面 板顯示模型以及背光級(jí)列表，可對(duì)每個(gè)幀計(jì)算這些背光級(jí)的畸變權(quán)重。以下示出作為函數(shù) 3的一示例性實(shí)施例的樣本代碼。函數(shù) 3//void ComputeBackLightDistortionffeightH計(jì)算畸變需要大的位深//針對(duì)所選背光級(jí)列表和面板參數(shù)計(jì)算畸變權(quán)重Il相關(guān)全局變量//MAX_BACKLIGHT_SEARCH//N_BITS_INT_GAMMA//N_PIPELINE_C0DEVALUES//IntPowerOfGamma//gN_HistogramBins0792]void ComputeBackLightDistortionWeight(SHC)RT nBackLightsSearched,
0793]SHORT Blackffeight,
0794]SHORT ffhiteffeight,
0795]SHORT PanelCR,
0796]SHORT TargetCR,
0797]SHORT
0798]BackLightLevelReference,
0799]SHORT
0800]BackLightLevelsSearched)
0801]{
0802]SHORT b ；
0803]SHORT bin ；
0804]SHORT cvL, cvH ；
0805]—int64X，Y, D, Dmax ；
0806]Dmax = (1 << 30)；
0807]Dmax = Dmax*Dmax ；
0808]for (b = O ;b < nBackLightsSearched ；b++)
0809]{
0810]SHORT r, q ；
0811]r = N_PIPELINE_CODEVALUES/gN_HistogramBins ；
0812]H找出所搜索的每個(gè)背光的低代碼值和高代碼值
0813]H
0814]PanelOutput = BackLightSearched*((I-PanelFlare)*y"Gamma+PanelFlare)
0815]Il
0816]TargetOutput = BackLightLevelReference*((I-TargetFlare)*x"Gamma+Targe
tFlare)//對(duì)于cvL，找出使得最小面板輸出在目標(biāo)輸出上實(shí)現(xiàn)的χ//TargetOutput(cvL) = min(PanelOutput) = BackLightSearched氺PanelFlareHBackLightLevelReference* ((I-TargetFlare)*cvL"Gamma+TargetFlare)= BackLightSearched/PaneICRHBackLightLevelReference/TargetCR*((TargetCR-I)*cvL"Gamma+l)= BackLightSearched/PaneICRHPanelCR^BackLightLevelReference* ((TargetCR-I) *cvL"Gamma+1)= TargetCR^BackLightSearchedHPanelCR^BackLightLevelRefefence*((TargetCR-I)^IntPowerOfGamma+(1
59<< N_BITS_INT_GAMMA)) = TargetCR^BackLightSearched*(1 << N_BITS_INT_GAMMA))X = TargetCR ；X = X氺BackLightLevelsSearched ；X = X*(l << N_BITS_INT_GAMMA)；for (cvL = 0 ； cvL < N_P I PEL I NE_C0DE VALUE S ； cvL++){Y = IntPowerOfGamma ；Y = Y* (TargetCR-I);Y = Y+(l << N_BITS_INT_GAMMA)；Y = Y氺BackLightLevelReFference ；Y = Y*PanelCR ；if (Χ <= Y)break ；}//對(duì)于cvH，找出使得最大面板輸出在目標(biāo)輸出上實(shí)現(xiàn)的χ//TargetOutput(cvH) = max (PanelOutput) = BackLightSearched*1IlBackLightLevelReference*((I-TargetFlare)*cvH"Gamma+TargetFlare)= BackLightSearchedIlBackLightLevelReference/TargetCR* ((TargetCR-I) *cvH"Gamma+l)= BackLightSearchedIlBackLightLevelReference ( (TargetCR-I) *cvH"Gamma+l)= TargetCR氺BackLightSearchedIlBackLightLevelReference((TargetCR-I)^IntPowerOfGamma+(1 < < N_BITS_ INT_GAMMA)) = TargetCR^BackLightSearched* (1 << N_BITS_INT_GAMMA)X = TargetCR ；X = X氺BackLightLevelsSearched ；X = X*(l << N_BITS_INT_GAMMA)；for (cvH = (N_P I PEL I NE_C0DEVALUES-1) ；cvH >= 0 ； cvH—){Y = IntPowerOfGamma ；Y = Y* (TargetCR-I);Y = Y+(l << N_BITS_INT_GAMMA)；Y = Y氺BackLightLevelReference ；if (Χ >= Y)break ；
}H建立畸變權(quán)重for (bin = 0 ；bin < gN_HistogramBins ；bin++){SHORT k ；D = 0；for (q = 0 ;q < r ；q++){k = r氺bin+q ；if (k <= cvL)D+ = Blackffeight*(cvL-k)*(cvL-k)；else if (k >= cvH)D+ = Whiteffeight*(k-cvH)*(k-cvH)；}if (D > Dmax)D = Dmax ；gBackLightDistortionffeights = (UINT32)D ；}}return ；}對(duì)背光的二次采樣搜索在一些實(shí)施例中，背光選擇算法可包括使每個(gè)背光級(jí)上的目標(biāo)顯示輸出和面板輸
出之間的畸變最小化的處理。為了減少必須估算的背光級(jí)的數(shù)量與必須計(jì)算和儲(chǔ)存的畸變 權(quán)重的數(shù)量?jī)烧?，可在搜索中使用背光?jí)的子集合。在一些實(shí)施例中，可使用對(duì)搜索二次采樣的兩種示例性方法。在第一種方法中，可 能范圍的背光級(jí)被粗糙量化至例如4個(gè)比特。搜索該經(jīng)量化級(jí)的子集以尋找最小畸變。在 一些實(shí)施例中，可使用絕對(duì)最小值和最大值來完成。在第二種方法中，使用發(fā)現(xiàn)用于最后一 幀的背光級(jí)附近的一范圍值。例如，搜索來自最后一幀的背光級(jí)的士4、士2、士 1和+0連同 絕對(duì)最小級(jí)和最大級(jí)。在該后一方法中，第二范圍中的限制對(duì)所選背光級(jí)中的變化施加某 限制。在一些實(shí)施例中，場(chǎng)景切換檢測(cè)被用來控制二次采樣。在一場(chǎng)景內(nèi)，BL搜索以最后 一幀的背光周圍的小搜索窗口為中心。在場(chǎng)景切換邊界，搜索在可能BL值的范圍中分配少 量的點(diǎn)。同一場(chǎng)景中的后續(xù)幀使用以前一幀的BL周圍的搜索為中心的先前方法，直到檢測(cè) 到另一場(chǎng)景切換。單個(gè)BP補(bǔ)償曲線的計(jì)算在一些實(shí)施例中，可在操作期間使用若干不同背光級(jí)。在其它實(shí)施例中，用于背光 級(jí)的窮盡集合的補(bǔ)償曲線被離線地計(jì)算、然后儲(chǔ)存在ROM中以供實(shí)時(shí)圖像補(bǔ)償。通過注意 到在每個(gè)幀中僅需要單個(gè)補(bǔ)償曲線，可降低此存儲(chǔ)器要求。由此，針對(duì)每個(gè)幀計(jì)算補(bǔ)償色調(diào) 曲線并將其保存在RAM中。在一些實(shí)施例中，補(bǔ)償曲線的設(shè)計(jì)像在離線設(shè)計(jì)中使用一樣。一
61些實(shí)施例可包括如上所述線性增大至最大保真度點(diǎn)(MFP)、然后平滑滾降的曲線。時(shí)間濾波器在具有背光調(diào)制的系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)注點(diǎn)是閃爍。這可通過使用圖像處理補(bǔ)償技術(shù) 來減少。然而，存在對(duì)補(bǔ)償?shù)囊恍┫拗?，其在背光變化快時(shí)會(huì)產(chǎn)生偽像。在一些情形中，黑 色和白色點(diǎn)跟蹤背光并且在所有情形中都不能得到補(bǔ)償。此外，在一些實(shí)施例中，背光選擇 可基于來自延遲幀的數(shù)據(jù)，并且由此可與實(shí)際幀數(shù)據(jù)不同。為了在背光計(jì)算中調(diào)節(jié)黑色/ 白色電平閃爍并使直方圖能被延遲，可使用時(shí)間濾波器來平滑發(fā)送至背光控制單元的實(shí)際 背光值和相應(yīng)補(bǔ)償。納入亮度變化出于各種原因，用戶可能想要改變顯示的亮度。問題是在背光調(diào)制環(huán)境中如何這 樣做。因此，一些實(shí)施例可供操縱基準(zhǔn)顯示的亮度之用，而使背光調(diào)制和亮度補(bǔ)償組件不 變。以下作為函數(shù)4描述的代碼例示了其中基準(zhǔn)背光系數(shù)或者被設(shè)置為最大值，或者被設(shè) 置成取決于APL被用來改變最大顯示亮度時(shí)的平均圖片電平(APL)的值的一示例性實(shí)施 例。函數(shù) 4if (gStoredMode){BackLightIndexReference = N_BACKLIGHT_VALUES_1 ；}else{/
62
APL = ComputeAPL(pHistogram)； /時(shí)間濾波器APL
if(firstFrame)
{
for(i = (APL_FILTER_LENGTH-1) ；i >= 0 ；i—)
{
APL_History = APL ；
}
}
for(i = (APL_FILTER_LENGTH-1) ；i >= 1 ；i—)
{
APL_History = APL_History ；
}
APL_History = APL ； APL = 0 ；
for(i = 0 ;i < APL_FILTER_LENGTH ；i++)
APL = APL+APL History氺IntAplFilterTaps ；APL = (APL+(1 << (APL_FILTER_SHIFT_1))) >> APL_FILTER_SHIFT ；BackLightIndexReference = APL2BackLightIndex ；}加權(quán)誤差向量實(shí)施例本發(fā)明的一些實(shí)施例包括利用加權(quán)誤差向量來選擇背光或源光照度級(jí)的方法和 系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，選擇多個(gè)源光照度級(jí)，從中可作出最終選擇以供目標(biāo)圖像的光照。 面板顯示模型然后可用來針對(duì)源光照度級(jí)中的每一個(gè)計(jì)算顯示輸出。在一些實(shí)施例中，如 相關(guān)于前述實(shí)施例所述的基準(zhǔn)顯示模型或?qū)嶋H顯示模型可用來確定顯示輸出電平。還可產(chǎn) 生目標(biāo)輸出曲線。然后可通過將面板輸出與目標(biāo)輸出曲線作比較來對(duì)每個(gè)源光照度級(jí)確定 誤差向量。也可對(duì)目標(biāo)圖像產(chǎn)生圖像直方圖或枚舉圖像值的類似結(jié)構(gòu)。與圖像直方圖或結(jié)構(gòu) 中的每個(gè)圖像代碼值相對(duì)應(yīng)的值然后可被用來加權(quán)具體圖像的誤差向量。在一些實(shí)施例 中，直方圖面元中對(duì)應(yīng)于特定代碼值的命中數(shù)量可乘以該代碼值的誤差向量值，從而產(chǎn)生 經(jīng)加權(quán)的圖像專屬誤差向量值。加權(quán)誤差向量可包括圖像中每個(gè)代碼值的誤差向量值。該 圖像專屬的源光照度級(jí)專屬的誤差向量然后可被用作因?qū)υ撎囟▓D像使用指定源光照度 級(jí)而產(chǎn)生的誤差的指示。每個(gè)源光照度級(jí)的誤差向量數(shù)據(jù)的比較可指示哪一個(gè)照度級(jí)將對(duì)該具體圖像產(chǎn) 生最小誤差。在一些實(shí)施例中，加權(quán)誤差向量代碼值的和可被稱為加權(quán)圖像誤差。在一些 實(shí)施例中，針對(duì)具體圖像的對(duì)應(yīng)于最小誤差或最小加權(quán)圖像誤差的光源照度級(jí)可被選擇用 于顯示該圖像。在一視頻序列中，對(duì)每個(gè)視頻幀進(jìn)行該處理，從而產(chǎn)生可對(duì)每個(gè)幀變化的動(dòng) 態(tài)源光照度級(jí)。本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例的多個(gè)方面可關(guān)于圖79進(jìn)行描述，圖79示出目標(biāo)輸 出曲線2000和若干顯示輸出曲線2002-2008。目標(biāo)輸出曲線2000表示圖像代碼值(在水平 軸上示出)和顯示輸出(在垂直軸上示出)之間的期望關(guān)系。還對(duì)從25%至100%的源光 照度級(jí)示出顯示輸出曲線2002-2008。在2002處示出25%背光的顯示輸出曲線。在2004 處示出50%背光的顯示輸出曲線。在2006處示出75%背光的顯示輸出曲線。在2008處 示出100%背光的顯示輸出曲線。在一些實(shí)施例中，顯示輸出曲線2002-2008與目標(biāo)輸出曲 線2000之間的垂直差可表示與該位置處的代碼值相對(duì)應(yīng)的誤差值，或與該誤差值成比例。 在一些實(shí)施例中，針對(duì)代碼值集合的這些誤差值的累積可被稱為誤差向量。本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例的多個(gè)方面可關(guān)于圖80進(jìn)行描述，圖80示出特定顯 示光源照度級(jí)的誤差向量曲線。該附圖中的誤差向量曲線對(duì)應(yīng)于圖79的目標(biāo)和顯示輸出 曲線2000-2008。在2016處示出25%背光的誤差向量曲線。在2014處示出50%背光的誤 差向量曲線。在2012處示出75%背光的誤差向量曲線。在2010處示出100%背光的誤差 向量曲線。在圖80中示出的這些示例性實(shí)施例中，利用均方誤差值來使所有的誤差值為正 數(shù)。在其它實(shí)施例中，誤差值可通過其它方法來確定，并且在一些情形中可存在負(fù)誤差值。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，誤差向量可與圖像數(shù)據(jù)組合以創(chuàng)建圖像特定的誤差 值。在一些實(shí)施例中，圖像直方圖可與一個(gè)或多個(gè)誤差向量相組合以創(chuàng)建直方圖加權(quán)誤差 值。在一些實(shí)施例中，特定代碼值的直方圖面元計(jì)數(shù)值可乘以與該代碼值相對(duì)應(yīng)的誤差值，
63從而產(chǎn)生經(jīng)直方圖加權(quán)的誤差值。圖像在給定背光照度級(jí)下圖像的所有經(jīng)直方圖加權(quán)的代 碼值的和可被稱為直方圖加權(quán)誤差?？舍槍?duì)多個(gè)背光照度級(jí)的每一個(gè)確定直方圖加權(quán)誤 差。背光照度級(jí)選擇可基于與背光照度級(jí)相對(duì)應(yīng)的直方圖加權(quán)誤差。本發(fā)明的一些實(shí)施例的多個(gè)方面可關(guān)于圖81進(jìn)行描述，圖81包括各個(gè)背光照度 級(jí)的直方圖加權(quán)誤差的曲線。第一圖像的直方圖加權(quán)誤差曲線2020示出誤差大小穩(wěn)定降 至86%照度級(jí)附近的最小值2021，在86%照度級(jí)之后曲線隨背光值增大而上升。對(duì)于該具 體圖像，86%左右的照度級(jí)提供最低誤差。第二圖像的另一曲線2022穩(wěn)定降至95%照度級(jí) 附近的最小值2023，在95%照度級(jí)之后曲線隨背光值增大而上升。對(duì)于該第二圖像，95% 左右的照度級(jí)提供最低誤差。以此方式，一旦對(duì)各個(gè)源光或背光照度級(jí)確定了直方圖加權(quán) 誤差，就可對(duì)具體圖像選擇背光照度級(jí)。本發(fā)明一些實(shí)施例的方面可相關(guān)于圖82進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像2030 被輸入至產(chǎn)生圖像直方圖2032的直方圖計(jì)算過程2031。顯示面板也被分析以針對(duì)多個(gè)背 光照度級(jí)確定誤差向量數(shù)據(jù)2033。然后通過將直方圖數(shù)據(jù)2032與加權(quán)誤差向量數(shù)據(jù)2033 組合可產(chǎn)生(2034)加權(quán)誤差2035。在一些實(shí)施例中，通過將與代碼值相對(duì)應(yīng)的誤差向量值 乘以與該代碼值相對(duì)應(yīng)的直方圖計(jì)數(shù)值從而產(chǎn)生經(jīng)直方圖加權(quán)的誤差向量值，可執(zhí)行此組 合2034。針對(duì)圖像中所有代碼值的所有經(jīng)直方圖加權(quán)的誤差向量值的和可被稱為經(jīng)直方圖 加權(quán)的誤差2035。通過將每個(gè)背光照度級(jí)的誤差向量與適當(dāng)?shù)闹狈綀D計(jì)數(shù)值組合，可對(duì)多個(gè)背光照 度級(jí)的每一個(gè)確定經(jīng)直方圖加權(quán)的誤差。此處理可產(chǎn)生經(jīng)直方圖加權(quán)的誤差陣列，其包括 針對(duì)多個(gè)背光照度級(jí)的經(jīng)直方圖加權(quán)的誤差值。然后可分析經(jīng)直方圖加權(quán)的誤差陣列中的 值以確定哪一個(gè)背光照度級(jí)最適用于圖像顯示。在一些實(shí)施例中，與最小直方圖加權(quán)誤差 2036相對(duì)應(yīng)的背光照度級(jí)可被選擇用于圖像顯示。在一些實(shí)施例中，其它數(shù)據(jù)可影響背光 照度級(jí)判定，例如在一些實(shí)施例中節(jié)能目標(biāo)可影響該判定。在一些實(shí)施例中，可選擇在最小 直方圖加權(quán)誤差值附近、但也符合某其它標(biāo)準(zhǔn)的背光照度級(jí)。一旦選擇了背光照度級(jí)2037， 此電平即可被發(fā)信號(hào)至顯示器。本發(fā)明一些實(shí)施例的方面可相關(guān)于圖83進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，產(chǎn)生針對(duì)特 定顯示設(shè)備或顯示特性的目標(biāo)輸出曲線(2040)。該曲線或其附隨數(shù)據(jù)表示該顯示器的期望 輸出。顯示輸出曲線也針對(duì)各個(gè)背光或源光照度級(jí)產(chǎn)生(2041)。例如，在一些實(shí)施例中，可 針對(duì)背光照度級(jí)以10%或5%的增量從0%到100%產(chǎn)生顯示輸出曲線?；谀繕?biāo)輸出曲線和顯示或面板輸出曲線，可計(jì)算照度級(jí)專屬誤差向量(2042)。 通過確定相應(yīng)圖像代碼值處目標(biāo)輸出曲線值和顯示器或面板輸出曲線值之間的差異來計(jì) 算這些誤差向量。誤差向量可包括針對(duì)圖像的每個(gè)代碼值或針對(duì)目標(biāo)顯示的動(dòng)態(tài)范圍中的 每個(gè)代碼值的誤差值?？舍槍?duì)多個(gè)源光照度級(jí)計(jì)算誤差向量。例如，可針對(duì)對(duì)該顯示器產(chǎn) 生的每個(gè)顯示輸出曲線計(jì)算誤差向量。一誤差向量集合可預(yù)先計(jì)算并儲(chǔ)存，以供在圖像顯 示期間用于“實(shí)時(shí)”計(jì)算或者可在其它計(jì)算中使用。為了使源光照度級(jí)適合特定圖像或圖像特性，圖像直方圖可產(chǎn)生(2043)并用于 照度級(jí)選擇過程。在一些實(shí)施例中，可使用其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來標(biāo)識(shí)特定圖像中圖像代碼值出 現(xiàn)的頻率。在本說明書中這些其它結(jié)構(gòu)可被稱為直方圖。在一些實(shí)施例中，與變化源光照度級(jí)相對(duì)應(yīng)的誤差向量可用直方圖值加權(quán)(2044)以使顯示誤差與圖像相關(guān)。在這些實(shí)施例中，誤差向量值可乘以相應(yīng)代碼值的直方圖值，或 以其它方式與之相關(guān)。換言之，與給定圖像代碼值相對(duì)應(yīng)的誤差向量值可乘以與給定代碼 值相對(duì)應(yīng)的直方圖面元計(jì)數(shù)值。一旦確定了加權(quán)誤差向量值，給定誤差向量的所有加權(quán)誤差向量值就可相加 (2045)以針對(duì)對(duì)應(yīng)于誤差向量的照度級(jí)創(chuàng)建直方圖加權(quán)的誤差值。直方圖加權(quán)的誤差值可 針對(duì)為其計(jì)算誤差向量的每個(gè)照度級(jí)計(jì)算。在一些實(shí)施例中，可檢查(2046)經(jīng)直方圖加權(quán)的誤差值集合以確定集合特性。在 一些實(shí)施例中，此集合特性可以是最小值。在一些實(shí)施例中，此集合特性可以是某其它約束 內(nèi)的最小值。在一些實(shí)施例中，此集合特性可以是符合功率約束的最小值。在一些實(shí)施例 中，線、曲線或其它結(jié)構(gòu)可被擬合至該直方圖加權(quán)誤差值集合，并可用來在已知誤差值之間 插值或以其它方式表示直方圖加權(quán)誤差值的集合?；谥狈綀D加權(quán)誤差值和集合特性或其 它約束，可選擇源光照度級(jí)。在一些實(shí)施例中，與最小直方圖加權(quán)誤差值相對(duì)應(yīng)的源光照度 級(jí)可被選擇。一旦已選擇了源光照度級(jí)，該選擇就可被發(fā)信號(hào)至顯示器或與圖像一起記錄以在 顯示時(shí)使用，從而該顯示器可使用所選照度級(jí)來顯示目標(biāo)圖像。響應(yīng)場(chǎng)景切換的顯示光源信號(hào)濾波器源光調(diào)制可改進(jìn)動(dòng)態(tài)對(duì)比度并降低顯示功耗，但是源光調(diào)制可引起顯示輝度中的 煩擾波動(dòng)。圖像數(shù)據(jù)可如上所述地修改以補(bǔ)償許多源光變化，但此方法不能完全補(bǔ)償動(dòng)態(tài) 范圍的極端處的源光變化。通過對(duì)源光信號(hào)進(jìn)行時(shí)間低通濾波以減少源光電平的急劇變化 和相關(guān)聯(lián)波動(dòng)，可減少此煩擾波動(dòng)。該方法在控制黑色電平變化中會(huì)是有效的，并且在有足 夠長(zhǎng)濾波器的情況下，黑色電平變化能有效地不被感知。然而，可跨視頻序列的數(shù)個(gè)幀的長(zhǎng)濾波器在場(chǎng)景切換時(shí)是有問題的。例如，從暗場(chǎng) 景到明亮場(chǎng)景的切換需要源光級(jí)的快速上升以從低黑色電平轉(zhuǎn)換至高亮度。源光或背光信 號(hào)的簡(jiǎn)單時(shí)間濾波限制了顯示器的響應(yīng)度，并導(dǎo)致從暗場(chǎng)景到明亮場(chǎng)景的切換之后圖像亮 度的煩擾漸次上升。利用足夠長(zhǎng)以使該上升實(shí)質(zhì)上不可見的濾波器導(dǎo)致切換之后的降低亮度。因此，本發(fā)明的一些實(shí)施例可包括場(chǎng)景切換檢測(cè)，而一些實(shí)施例可包括對(duì)視頻序 列中場(chǎng)景切換的出現(xiàn)作出響應(yīng)的濾波器。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D84進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像2050或其圖像 數(shù)據(jù)被輸入至場(chǎng)景切換檢測(cè)器2051和/或緩存器2052。在一些實(shí)施例中，這些模塊2051 和2052的一個(gè)或多個(gè)可產(chǎn)生圖像直方圖，該圖像直方圖也可被傳遞至另一個(gè)模塊2051或 2052。圖像2050和/或圖像數(shù)據(jù)然后可被傳遞至源光級(jí)選擇模塊2053，在其中可確定或選 擇適當(dāng)?shù)脑垂饧?jí)。此選擇或確定可以如上所述的各種方法來執(zhí)行。所選源光級(jí)然后被發(fā)信 號(hào)至?xí)r間濾波器模塊2054。場(chǎng)景切換檢測(cè)器模塊2051可使用圖像數(shù)據(jù)或圖像直方圖來判 定場(chǎng)景切換是存在于視頻序列中鄰接當(dāng)前幀之處，還是存在于當(dāng)前幀的特定鄰近度之內(nèi)。 如果檢測(cè)到一場(chǎng)景切換，則可將其存在性發(fā)信號(hào)給時(shí)間濾波器模塊2054。該時(shí)間濾波器模 塊2054可包括源光信號(hào)緩存器以使一序列的源光級(jí)信號(hào)可被濾波。時(shí)間濾波器模塊2054 還可包括多個(gè)濾波器或一個(gè)或多個(gè)可變?yōu)V波器來對(duì)源光信號(hào)濾波。在一些實(shí)施例中，時(shí)間 濾波器模塊2054可包括無限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器。在一些實(shí)施例中，IIR濾波器的系數(shù)可被改變以實(shí)施不同的濾波器響應(yīng)和輸出。該時(shí)間濾波器模塊2054的一個(gè)或多個(gè)濾波器可以是場(chǎng)景切換相關(guān)的，藉此來自 場(chǎng)景切換檢測(cè)器2051的場(chǎng)景切換信號(hào)可影響濾波器的特性。在一些實(shí)施例中，當(dāng)在接近當(dāng) 前幀處檢測(cè)到一場(chǎng)景切換時(shí)濾波器可被完全旁路。在其它實(shí)施例中，濾波器特性可僅僅響 應(yīng)于檢測(cè)到一場(chǎng)景切換來改變。在其它實(shí)施例中，可響應(yīng)于在接近當(dāng)前幀處檢測(cè)到一場(chǎng)景 切換應(yīng)用不同的濾波器。在時(shí)間濾波器模塊2054已執(zhí)行了任何必要濾波之后，源光級(jí)信號(hào) 可被傳送至源光操作模塊2055。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D85進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，場(chǎng)景切換檢測(cè)功能 和相關(guān)聯(lián)時(shí)間濾波功能可與圖像補(bǔ)償模塊耦合。在一些實(shí)施例中，圖像2060或其圖像數(shù)據(jù) 被輸入至場(chǎng)景切換檢測(cè)器2061、緩存器2062和/或圖像補(bǔ)償模塊2066。在一些實(shí)施例中， 這些模塊2061和2062的一個(gè)或多個(gè)可產(chǎn)生圖像直方圖，圖像直方圖可被傳遞至另一個(gè)模 塊2061或2062。圖像2060和/或圖像數(shù)據(jù)然后可被傳遞至源光級(jí)選擇模塊2063，在其中 可確定或選擇適當(dāng)?shù)脑垂饧?jí)。此選擇或確定可以如上所述的各種方法來執(zhí)行。所選源光級(jí) 然后被發(fā)信號(hào)至?xí)r間濾波器模塊2064。場(chǎng)景切換檢測(cè)器模塊2061可使用圖像數(shù)據(jù)或圖像 直方圖來判定場(chǎng)景切換是存在于視頻序列中鄰接當(dāng)前幀之處，還是存在于當(dāng)前幀的特定鄰 近度之內(nèi)。如果檢測(cè)到一場(chǎng)景切換，則可將其存在性發(fā)信號(hào)給時(shí)間濾波器模塊2064。該時(shí) 間濾波器模塊2064可包括源光信號(hào)緩存器以使一序列的源光級(jí)信號(hào)可被濾波。時(shí)間濾波 器模塊2064還可包括多個(gè)濾波器或一個(gè)或多個(gè)可變?yōu)V波器來對(duì)源光信號(hào)濾波。在一些實(shí) 施例中，時(shí)間濾波器模塊2064可包括無限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器。在一些實(shí)施例中，IIR濾 波器的系數(shù)可被改變以實(shí)施不同的濾波器響應(yīng)和輸出。該時(shí)間濾波器模塊2064的一個(gè)或多個(gè)濾波器可以是場(chǎng)景切換相關(guān)的，藉此來自 場(chǎng)景切換檢測(cè)器2061的場(chǎng)景切換信號(hào)可影響濾波器的特性。在一些實(shí)施例中，當(dāng)在接近當(dāng) 前幀處檢測(cè)到一場(chǎng)景切換時(shí)，濾波器可被完全旁路。在其它實(shí)施例中，濾波器特性可僅僅響 應(yīng)于檢測(cè)到一場(chǎng)景切換來改變。在其它實(shí)施例中，可響應(yīng)于在接近當(dāng)前幀處檢測(cè)到一場(chǎng)景 切換應(yīng)用不同的濾波器。在時(shí)間濾波器模塊2064已執(zhí)行了任何必要濾波之后，源光級(jí)信號(hào) 可被傳送至源光操作模塊2065和圖像補(bǔ)償模塊2066。該圖像補(bǔ)償模塊2066可使用源光 級(jí)信號(hào)來確定用于圖像2060的適當(dāng)補(bǔ)償算法。該補(bǔ)償可通過以上所述的各種方法來確定。 一旦確定了圖像補(bǔ)償，就可將其應(yīng)用于圖像2060，且可使用發(fā)送至源光操作模塊2065的源 光級(jí)來顯示經(jīng)修改圖像2067。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D86進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像2070可 被輸入至圖像補(bǔ)償模塊2081和圖像處理模塊2071。在圖像處理模塊2071中，圖像數(shù)據(jù)可 被提取、縮減采樣或以其它方式處理以實(shí)現(xiàn)這些實(shí)施例的其它元件的功能。在一些實(shí)施例 中，圖像處理模塊2071可產(chǎn)生直方圖，該直方圖可被發(fā)送至背光選擇模塊(BLS) 2072，該背 光選擇模塊(BLS) 2072包括直方圖緩存器模塊2073和場(chǎng)景切換檢測(cè)器模塊2084以及畸變 模塊2074和時(shí)間濾波器模塊2075。在直方圖緩存器模塊2073中，可比較和分析來自圖像幀序列的直方圖。場(chǎng)景切換 檢測(cè)器模塊2084還可比較和分析直方圖以確定在接近當(dāng)前幀處存在場(chǎng)景切換。直方圖數(shù) 據(jù)可被傳送至畸變模塊2074，在該畸變模塊2074中可針對(duì)一個(gè)或多個(gè)源光或背光照度級(jí) 計(jì)算(2077)畸變特性?？赏ㄟ^最小化(2078)畸變特性來確定特定源光照度級(jí)。
該所選照度級(jí)然后可被發(fā)送至?xí)r間濾波器模塊2075。時(shí)間濾波器模塊還可接收來 自場(chǎng)景切換檢測(cè)器模塊2084的場(chǎng)景切換檢測(cè)信號(hào)。基于該場(chǎng)景切換檢測(cè)信號(hào)，時(shí)間濾波器 2079可被應(yīng)用于該源光照度級(jí)信號(hào)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)在接近當(dāng)前幀處檢測(cè)到一場(chǎng)景切 換時(shí)濾波器可不應(yīng)用濾波器。在其它實(shí)施例中，存在場(chǎng)景切換時(shí)應(yīng)用的濾波器將與場(chǎng)景切 換不接近時(shí)應(yīng)用的濾波器不同。經(jīng)濾波的源光照度級(jí)信號(hào)可被發(fā)送至源光操作模塊2080和圖像補(bǔ)償模塊2081。 圖像補(bǔ)償模塊可使用經(jīng)濾波的源光照度級(jí)來確定適當(dāng)?shù)纳A校正曲線或另一校正算法，以 補(bǔ)償源光照度級(jí)中的任何變化。在一些實(shí)施例中，可為此目的產(chǎn)生色階校正曲線或Y校正 曲線2082。然后此校正曲線可被應(yīng)用于輸入圖像2070以創(chuàng)建經(jīng)修改圖像2083。然后該經(jīng) 修改圖像2083用發(fā)送至源光操作模塊2080的源光照度級(jí)來顯示。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D87進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，輸入圖像2090或 從中導(dǎo)出的數(shù)據(jù)被輸入至空間低通濾波器2096、緩存器/處理器2092、場(chǎng)景切換檢測(cè)器模 塊2091以及加法器2098?？臻g低通濾波器2096可創(chuàng)建低通圖像2097，該低通圖像2097 可被傳送至亮度保持色階產(chǎn)生模塊2101。該低通圖像2097還可被發(fā)送至加法器2098以供 與輸入圖像2090組合來形成高通圖像2009。場(chǎng)景切換檢測(cè)器模塊2091可使用輸入圖像或諸如直方圖的其數(shù)據(jù)、以及儲(chǔ)存在 緩存器/處理器2092中的數(shù)據(jù)來確定場(chǎng)景切換是否與當(dāng)前幀接近。如果檢測(cè)到一場(chǎng)景切 換，則可將信號(hào)發(fā)送至?xí)r間濾波器模塊2094。輸入圖像2090或從其中推導(dǎo)的數(shù)據(jù)被發(fā)送至 緩沖器/處理器2092，其中可儲(chǔ)存和比較圖像、圖像數(shù)據(jù)和直方圖。該數(shù)據(jù)可被發(fā)送至源光 級(jí)選擇模塊2093，以供在計(jì)算適當(dāng)?shù)脑垂庹斩燃?jí)時(shí)考慮。由源光級(jí)選擇模塊2093計(jì)算的級(jí) 可被發(fā)送至?xí)r間濾波器模塊2094以供濾波。用于此處理的示例性濾波器稍后在此文檔中 描述。源光級(jí)信號(hào)的濾波可自適應(yīng)于鄰近當(dāng)前幀的場(chǎng)景切換的存在。如下所述，當(dāng)場(chǎng)景切 換不鄰近時(shí)，時(shí)間濾波器模塊2094可更激進(jìn)地濾波。在任意濾波之后，源光級(jí)可被發(fā)送至源光操作模塊2095以基于該源光級(jí)顯示輸 入圖像或經(jīng)修改圖像。時(shí)間濾波模塊2094的輸出還可被發(fā)送至亮度保持色階產(chǎn)生模塊 2101，其然后將產(chǎn)生色階校正曲線并將該校正曲線應(yīng)用于低通圖像2097。此經(jīng)校正的低通 圖像然后可與高通圖像2099組合以形成經(jīng)增強(qiáng)圖像2102。在一些實(shí)施例中，在與經(jīng)校正低 通圖像組合之前還可用增益曲線處理高通圖像2099。本發(fā)明一些實(shí)施例的方面可參照?qǐng)D88進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，確定當(dāng)前幀的 源光照度級(jí)(2110)。還確定鄰近當(dāng)前幀處場(chǎng)景切換的存在(2111)。如果場(chǎng)景切換鄰近，則 將第二時(shí)間濾波過程應(yīng)用于(2112)當(dāng)前幀的源光照度級(jí)信號(hào)。如果場(chǎng)景切換與當(dāng)前幀不 鄰近，則將第一時(shí)間濾波過程應(yīng)用于(2113)當(dāng)前幀的源光照度級(jí)信號(hào)。在執(zhí)行任何濾波之 后，源光照度級(jí)信號(hào)被發(fā)送至顯示器以指示(2114)當(dāng)前幀的照度級(jí)。在一些實(shí)施例中，當(dāng) 場(chǎng)景切換鄰近時(shí)第二濾波過程212可簡(jiǎn)單地繞過任何濾波。本發(fā)明一些實(shí)施例的方面可參照?qǐng)D89進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，分析圖像 (2120)以確定與源光級(jí)選擇相關(guān)的數(shù)據(jù)。此過程可包括直方圖產(chǎn)生和比較。適當(dāng)?shù)脑垂饧?jí) 基于圖像數(shù)據(jù)來選擇(2121)。然后通過將來自一個(gè)或多個(gè)先前幀的圖像數(shù)據(jù)和來自當(dāng)前 幀的圖像數(shù)據(jù)作比較(2122)可確定場(chǎng)景切換的存在。在一些實(shí)施例中，此比較可包括直方 圖比較。如果場(chǎng)景切換不存在(2123)，則第一濾波過程可應(yīng)用于(2125)當(dāng)前幀的源光級(jí)。
67此過程可基于用于先前幀的源光級(jí)來調(diào)節(jié)針對(duì)當(dāng)前幀的源光級(jí)的值。當(dāng)檢測(cè)到一場(chǎng)景切換 (2123)時(shí)，第二濾波過程2124可應(yīng)用于源光照度級(jí)。在一些實(shí)施例中，此第二濾波過程可 包括略去第一濾波過程或使用較不激進(jìn)的濾波過程。在任何濾波之后，源光照度級(jí)可被發(fā) 送至顯示器以用于顯示當(dāng)前幀。可參照具有測(cè)試視頻序列的示例性情形來例示本發(fā)明的一些實(shí)施例的方法和系 統(tǒng)。該序列由黑色背景與顯現(xiàn)和消失的白色物體構(gòu)成。黑色值和白色值兩者都遵從背光，而 與圖像補(bǔ)償無關(guān)。按幀選擇的背光從黑色幀上的零值變至高值以實(shí)現(xiàn)白色幀，并變回至零 值。在圖90中示出源光或背光級(jí)與幀數(shù)的關(guān)系的曲線圖。所得圖像因黑色電平的變化受 損。視頻序列是有白色方塊顯現(xiàn)的黑色背景。起初，背光較低并且黑色場(chǎng)景極暗。當(dāng)白色 方塊顯現(xiàn)時(shí)，背光上升并且可注意到黑色電平增至低灰度。當(dāng)該方塊消失時(shí)，背光減弱并且 背景再次極暗。該黑色電平的變化可以是擾動(dòng)的。存在兩種方式來消除此黑色電平變化 人工地提高暗色場(chǎng)景中的黑色或控制背光中的變化。提高黑色電平是不合需要的，因此本 發(fā)明的方法和系統(tǒng)控制背光變化以使該變化不那么劇烈或不那么顯著。時(shí)間濾波這些實(shí)施例的解決方案是通過控制背光信號(hào)中的變化來控制此黑色電平變化。人 類視力系統(tǒng)對(duì)輝度中的低頻變化不敏感。例如，在日出期間天空的亮度持續(xù)變化，但該變化 很慢足以使其不被人注意。定量測(cè)量被歸納在圖91中所示的時(shí)間對(duì)比度敏感函數(shù)(CSF) 中。在一些實(shí)施例中此概念可用于設(shè)計(jì)限制黑色電平變化的濾波器。在一些示例性實(shí)施例中，單極點(diǎn)IIR濾波器可用來“平滑”背光信號(hào)。該濾波器可 基于背光信號(hào)的歷史值。當(dāng)將來值不可用時(shí)這些實(shí)施例很好地起作用。方程5IIIR濾波器S (i) = α · S (i_l) + (1_ α ) · BL (i) 0 彡 α 彡 1其中BL⑴是基于圖像內(nèi)容的背光值，而S(i)是基于電流值和歷史的經(jīng)平滑背光 值。此濾波器是在α處具有極點(diǎn)的IIR濾波器。此濾波器的傳遞函數(shù)可被表達(dá)為方程52濾波器傳遞函數(shù)Η{ζ) =-i~^r
\-a-z此函數(shù)的伯德圖在以下圖92中示出。該頻率響應(yīng)圖示出該濾波器是低通濾波器。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，該濾波器可基于場(chǎng)景切換在接近當(dāng)前幀處存在而變 化。在這些實(shí)施例的一部分中，可使用極點(diǎn)α的兩個(gè)值。這些值可取決于場(chǎng)景切換檢測(cè)信 號(hào)來切換。在一示例性實(shí)施例中，當(dāng)沒有檢測(cè)到場(chǎng)景切換時(shí)推薦值為1000/1024。在一些示 例性實(shí)施例中，推薦1與1/2之間的值。然而，當(dāng)檢測(cè)到場(chǎng)景切換時(shí)，可用128/1024替換該 值。在一些實(shí)施例中，1/2與0之間的值可用作此系數(shù)。這些實(shí)施例提供場(chǎng)景切換上更為有 限量的平滑，這被發(fā)現(xiàn)是有用的。圖93中的曲線示出示例性系統(tǒng)的響應(yīng)，該示例性系統(tǒng)將時(shí)間背光濾波用于圖90 所示的序列，圖90包括在2141處的幀60與2143處的幀120之間的黑色背景上白色區(qū)域的 顯現(xiàn)。在白色區(qū)域顯現(xiàn)之前，未經(jīng)濾波的背光從零2140a增至白色顯現(xiàn)的穩(wěn)定高值2140b。 當(dāng)在2143處白色區(qū)域從序列中消失時(shí)，未經(jīng)濾波的背光然后瞬時(shí)又跌至零2140c。這具有 增亮明亮白色區(qū)域的效果，但還具有將黑色背景增至低灰度的副作用。由此當(dāng)白色區(qū)域顯現(xiàn)和消失時(shí)背景變化。經(jīng)濾波的背光2142a、b和c限制背光的變化以使其變化不易被察 覺。經(jīng)濾波的背光從白色區(qū)域在2141處顯現(xiàn)之前的零值2142a開始，然后隨著時(shí)間的流逝 更慢地增大2142b。當(dāng)白色區(qū)域消失時(shí)，允許背光值以受控速率減小2142c。經(jīng)濾波系統(tǒng)的 白色區(qū)域比未經(jīng)濾波系統(tǒng)略暗，但背景中的變化更不易于被察覺。在一些實(shí)施例中，時(shí)間濾波器的響應(yīng)度會(huì)是一個(gè)問題。這在與對(duì)背光的響應(yīng)度無 這種限制的系統(tǒng)的并列比較中特別顯著。例如，當(dāng)在場(chǎng)景切換上濾波時(shí)，背光的響應(yīng)受用來 控制黑色電平波動(dòng)的濾波器限制。該問題在圖94中示出。圖94的曲線模擬在2150處從 黑色急劇切換至白色之后系統(tǒng)的輸出。通過將背光從零2151a升高至升高電平2151b以獲 得明亮的白色，未經(jīng)濾波的系統(tǒng)2151立即響應(yīng)。在從黑色切換成白色之后，經(jīng)濾波系統(tǒng)從 零2152a沿曲線2152b緩慢上升。在未經(jīng)濾波系統(tǒng)中，圖像立即切換至灰度值。在經(jīng)濾波 系統(tǒng)中，隨著背光緩慢增強(qiáng)，灰色緩慢升至白色。由此，經(jīng)濾波系統(tǒng)對(duì)快速場(chǎng)景變化的響應(yīng) 度降低。場(chǎng)景切換檢測(cè)本發(fā)明的一些實(shí)施例包括場(chǎng)景切換檢測(cè)處理。當(dāng)檢測(cè)到場(chǎng)景切換時(shí)，可修改時(shí)間 濾波以允許背光的快速響應(yīng)。在一場(chǎng)景內(nèi)，背光中的變化受濾波限制，以控制黑色電平中的 變化。在場(chǎng)景切換時(shí)，由于人類視覺系統(tǒng)的遮蔽效果，視頻信號(hào)中的短暫偽像和變化是注意 不到的。在當(dāng)前幀與前一幀極為不同時(shí)存在場(chǎng)景切換。當(dāng)不出現(xiàn)場(chǎng)景切換時(shí)，連續(xù)幀之間 的差異較小。為有助于檢測(cè)場(chǎng)景切換，可定義兩個(gè)圖像之間差異的測(cè)量，且可設(shè)置閾值以將 場(chǎng)景切換與無場(chǎng)景切換區(qū)分開。在一些實(shí)施例中，場(chǎng)景切換檢測(cè)方法可基于直方圖差異的關(guān)聯(lián)。具體地，可計(jì)算兩 個(gè)連續(xù)或接近幀H1和H2的直方圖。兩個(gè)圖像之間的差異可被定義為直方圖距離方程53示例性直方圖距離度量
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\ /=1 /=1
N N『= ΣΣ
/=1 /=1Bij = (i-j)2其中i和j是面元索引，N是面元的數(shù)量，而H1G)是直方圖的第i個(gè)面元的值。 該直方圖被標(biāo)準(zhǔn)化以使面元值的總和等于1。概言之，如果每個(gè)面元的差異較大，則距離Dcot 較大。是與面元索引之間距離的平方相等的關(guān)聯(lián)權(quán)重。這表示如果兩個(gè)面元彼此接近， 例如第i個(gè)面元和第i+Ι個(gè)面元，則其乘積的貢獻(xiàn)極??；否則，貢獻(xiàn)大。直觀地，對(duì)于純黑和 純白圖像，兩個(gè)大的面元差異在第一面元和最后一個(gè)面元處，因?yàn)槊嬖饕木嚯x大所以 直方圖的最終距離也大。但是對(duì)于黑色圖像的輕微輝度變化，盡管面元差異也大，但它們彼 此接近(第i個(gè)面元和第i+Ι個(gè)面元)，因此最終距離小。為了歸類場(chǎng)景切換，除圖像距離測(cè)量外還需要確定閾值。在一些實(shí)施例中，此閾值 可憑經(jīng)驗(yàn)確定并且可設(shè)置成0.001。在一些實(shí)施例中，在一場(chǎng)景內(nèi)，可使用以上用來限制黑色電平波動(dòng)的濾波。這些實(shí) 施例將簡(jiǎn)單地采用對(duì)場(chǎng)景切換不作響應(yīng)的固定濾波器系統(tǒng)。黑色電平中的可見波動(dòng)不出
69現(xiàn)，但是響應(yīng)受限制。在一些實(shí)施例中，當(dāng)檢測(cè)到場(chǎng)景切換時(shí)，濾波器可被切換至具有更快響應(yīng)的濾波 器。這使得背光能在從黑色到白色的切換之后快速上升，但不像未經(jīng)濾波信號(hào)一樣急劇上 升。如圖95所示，未經(jīng)濾波信號(hào)可從零值跳至最大值2161，并且在2160處白色區(qū)域顯現(xiàn)之 后保持該值。在場(chǎng)景2163內(nèi)使用的更激進(jìn)濾波器對(duì)于場(chǎng)景切換而言切換得太慢，但是在場(chǎng) 景切換位置使用的經(jīng)修改濾波器2162允許快速上升，然后是向最大值的逐漸增大。本發(fā)明的包括場(chǎng)景切換檢測(cè)和設(shè)計(jì)成使黑色電平中變化不易察覺的自適應(yīng)時(shí)間 濾波的實(shí)施例可激進(jìn)地應(yīng)用于一場(chǎng)景內(nèi)，同時(shí)用對(duì)自適應(yīng)濾波器的改變來保持背光對(duì)具有 大亮度變化的場(chǎng)景切換的響應(yīng)度。低復(fù)雜度Y增益實(shí)施例本發(fā)明的一些實(shí)施例被設(shè)計(jì)成在低復(fù)雜度系統(tǒng)內(nèi)工作。在這些實(shí)施例中，源光或 背光級(jí)選擇可基于輝度直方圖，且畸變度量的最小化可基于此直方圖。在一些實(shí)施例中，補(bǔ) 償算法可使用Y增益特性。在一些實(shí)施例中，圖像補(bǔ)償可包括操縱參數(shù)以控制Y增益處理。 在一些情形中，Y增益處理可完全補(bǔ)償灰度圖像上的源光減弱，但將使得飽和圖像上的色彩 降低飽和度。一些實(shí)施例可控制Y增益特性以防止過度降低飽和度。一些實(shí)施例可采用Y 增益強(qiáng)度參數(shù)來控制飽和度降低。在一些實(shí)施例中，已證明25%的Y增益強(qiáng)度是有效的。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D96進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，可計(jì)算針對(duì)各種背 光照度級(jí)的畸變權(quán)重2174，并將其儲(chǔ)存在例如ROM中以供在在線處理期間訪問。在一些實(shí) 施例中，濾波系數(shù)2175或其它濾波特性或參數(shù)可被儲(chǔ)存在諸如ROM中以供在處理期間選 擇。在這些實(shí)施例中，輸入圖像2170被輸入至直方圖計(jì)算處理2071，其計(jì)算可儲(chǔ)存在 直方圖緩存器2172中的圖像直方圖。在一些實(shí)施例中，前一幀的直方圖可被用來確定當(dāng)前 幀的背光級(jí)。在一些實(shí)施例中，畸變模塊2176可使用來自直方圖緩存器2172的直方圖值 與畸變權(quán)重2174來確定各個(gè)背光照度級(jí)的畸變特性。畸變模塊2176然后可選擇減小或最 小化(2178)所計(jì)算畸變的背光照度級(jí)。在一些實(shí)施例中，方程54可用來確定畸變值。方程54示例性畸變度量
D(BL,H)=∑權(quán)重(BL,面元).H(面元)其中BL表示背光照度級(jí)，權(quán)重是與背光照度級(jí)和直方圖面元相關(guān)的畸變權(quán)重值， 而H是直方圖面元值。在選擇了背光照度級(jí)之后，可用濾波器模塊2179中的時(shí)間濾波器2180來濾波背 光信號(hào)。濾波器模塊2179可使用已預(yù)定并儲(chǔ)存的濾波系數(shù)或特性2175。一旦執(zhí)行了任何 濾波，經(jīng)濾波的最終背光信號(hào)就可被發(fā)送至顯示器或顯示背光控制模塊2181。經(jīng)濾波的最終背光信號(hào)也可被發(fā)送至Y增益設(shè)計(jì)模塊2183，在該模塊中經(jīng)濾波的 最終背光信號(hào)可被用于確定圖像補(bǔ)償處理。在一些實(shí)施例中，此補(bǔ)償處理可包括將色階曲 線應(yīng)用于圖像的輝度通道。此Y增益曲線可用一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)指定，在該一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)之間 可進(jìn)行插補(bǔ)。在一些實(shí)施例中，Y增益色階處理可包括最大保真度點(diǎn)(MFP)，在該MFP之上 可使用滾降曲線。在這些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)線性分段可定義MFP之下的色階曲線，且舍入曲線關(guān)系可定義MFP之上的曲線。在一些實(shí)施例中，舍入曲線部分可由方程55定義。方程55舍入曲線的示例性斜率定義 這些實(shí)施例僅對(duì)輝度通道執(zhí)行圖像補(bǔ)償，并提供對(duì)灰度圖像的全部補(bǔ)償，但此過 程可引起彩色圖像中飽和度的降低。為了避免彩色圖像飽和度的過度降低，一些實(shí)施例可 包括補(bǔ)償強(qiáng)度因子，其可在強(qiáng)度控制模塊2182中確定。因?yàn)閅增益設(shè)計(jì)模塊2183僅對(duì)輝 度數(shù)據(jù)運(yùn)算，所以色彩特性是未知的，并且強(qiáng)度控制模塊必須在不知道實(shí)際色彩飽和度的 情況下操作。在一些實(shí)施例中，強(qiáng)度因子或參數(shù)可被結(jié)合到如方程56中所示的色階曲線定 義中。方程56色階曲線的示例性斜率定義 其中S是強(qiáng)度因子，BL是背光照度級(jí)，而γ是顯示伽瑪值。圖97中示出了示例 性色階曲線。有效計(jì)算實(shí)施例在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，背光或源光選擇可基于最小化理想顯示器與諸如IXD 的有限對(duì)比率顯示器之間的誤差。理想和有限CR顯示器被建模。針對(duì)每個(gè)灰色電平的理 想和有限CR顯示器之間的誤差定義針對(duì)每個(gè)背光值的誤差向量。通過用每個(gè)背光級(jí)上的 誤差向量來加權(quán)圖像直方圖，可定義圖像的畸變。在一些實(shí)施例中，顯示器可利用功率函數(shù)、Y、以及一加性項(xiàng)來建模以說明方程57 中給出的有限CR LCD中的雜光。這是利用顯示器對(duì)比率CR表示的偏移為零的Y-偏移-增 益雜光模型。方程57顯示模型 顯示模型在圖98中繪出。示出了理想顯示2200與有25%背光的有限CR顯示 2201和有75%背光的有限CR顯示2202。有限CR IXD的最大值和最小值定義理想顯示的上限和下限Xmax和Xmin，其可用圖 像補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)。這些限制取決于背光bl、伽瑪值Y、以及對(duì)比率CR。由模型定義的這些削波 限制在方程58中歸納。方程58模型削波限制
1
(hlY (hl\= _lL 71
XminW-{cR)在一些實(shí)施例中，可使用最大和最小限制來定義每個(gè)背光級(jí)的誤差向量。以下所示的示例性誤差基于由削波引起的平方誤差。誤差向量的分量是在指定背光級(jí)下理想顯示 輸出與有限對(duì)比率顯示上的最接近輸出之間的誤差。在代數(shù)上這些在方程59中定義。方程59顯示誤差向量
-^min(W)fx<xmin(bl)d(x,bl) = \ 0xmin(bl)<x<xmsx(bl)
Ik-^max(W)I2Xmax(bl)<X樣本誤差向量在圖99中繪出。注意，100%背光3010具有由與理想顯示相比升高 的黑色電平所引起的低代碼處的誤差。這些與圖像數(shù)據(jù)無關(guān)，而僅取決于背光級(jí)和代碼值。在一些實(shí)施例中，具有背光調(diào)制和圖象補(bǔ)償?shù)挠邢轈RLCD的性能可用如上所定義 的針對(duì)每個(gè)背光的誤差向量集合歸納。每個(gè)背光值上圖像的畸變可被表達(dá)為圖像像素值的 畸變之和，見方程60。如圖所示，在這些實(shí)施例中，這可根據(jù)圖像直方圖計(jì)算?？赏ㄟ^用圖 像直方圖對(duì)每個(gè)背光bl的誤差向量加權(quán)來對(duì)bl計(jì)算圖像畸變。結(jié)果是每個(gè)背光級(jí)上圖像 畸變的度量。方程60圖像畸變與背光的關(guān)系D(I,bl) = Y^(I(i’ j)，bl) = ^h 八 χ). 3(x’bl)
Kjχ示例性實(shí)施例可用根據(jù)用于TV功率測(cè)量的最近IEC標(biāo)準(zhǔn)的三個(gè)幀來闡述。圖像 直方圖在圖100中示出。針對(duì)圖100的圖像直方圖和圖99的顯示誤差向量的畸變與背光 的關(guān)系曲線在圖101中示出。在一些實(shí)施例中，背光選擇算法可通過最小化理想和有限CR顯示之間的圖像畸 變來運(yùn)算。本發(fā)明的一些實(shí)施例包括畸變框架，該畸變框架包括顯示對(duì)比率和包括不同誤差 度量的能力兩者。一些實(shí)施例可通過作為背光選擇過程的一部分或全部的最小化經(jīng)削波像 素的數(shù)量來操作。圖102將IEC測(cè)試集合的一個(gè)幀上的示例性誤差平方和(SSE)畸變與經(jīng) 削波像素的數(shù)量(#經(jīng)削波)作比較。該SSE說明誤差的大小以及經(jīng)削波像素的數(shù)量，并保 持圖像突出顯示。對(duì)于此圖像，與經(jīng)削波像素?cái)?shù)量的最小值相比，SSE最小值在高得多的背 光下發(fā)生。由于說明削波誤差的大小以及經(jīng)削波像素的數(shù)量的SSE，此差異產(chǎn)生。表示多個(gè) 經(jīng)削波像素的曲線不平滑且具有許多局部極小值。該SSE曲線是平滑的，且局部極小值是 作出對(duì)有效SSE最小值的二次采樣搜索的全局最小值。使用該畸變框架的計(jì)算不像它一開始顯現(xiàn)地那樣困難。在一些實(shí)施例中，背光選 擇可每幀執(zhí)行一次，而不是以像素率執(zhí)行。如上所述，顯示誤差權(quán)重僅取決于顯示參數(shù)和背 光，而非圖像內(nèi)容。因而顯示建模和誤差向量計(jì)算可按需離線完成。在線計(jì)算可包括直方 圖計(jì)算、用圖像直方圖加權(quán)誤差向量、以及選擇最小畸變。在一些實(shí)施例中，在畸變最小化 中使用的背光值的集合可被二次采樣，并有效定位畸變最小值。在一示例性實(shí)施例中，測(cè)試 17個(gè)背光級(jí)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可在線執(zhí)行顯示建模、誤差向量計(jì)算、直方圖計(jì)算、用 圖像直方圖加權(quán)誤差向量、以及為最小畸變進(jìn)行的背光選擇。在一些實(shí)施例中，顯示建模和 誤差向量計(jì)算可在實(shí)際圖像處理之前離線地執(zhí)行，而直方圖計(jì)算、用圖像直方圖加權(quán)誤差 向量、以及為最小畸變進(jìn)行的背光選擇在線地執(zhí)行。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可離線計(jì)算
72針對(duì)每個(gè)背光級(jí)的削波點(diǎn)，而誤差向量計(jì)算、直方圖計(jì)算、用圖像直方圖加權(quán)誤差向量、以 及為最小畸變進(jìn)行的背光選擇可在線執(zhí)行。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在選擇用于圖像的源光照度級(jí)時(shí)，可考慮選擇整個(gè)范 圍的源光照度級(jí)的子集。在一些實(shí)施例中，該子集可通過量化整個(gè)范圍的照度級(jí)來選擇。在 這些實(shí)施例中，僅考慮選擇子集中的照度級(jí)。在一些實(shí)施例中，此照度級(jí)子集的大小可由存 儲(chǔ)器約束或一些其它資源約束規(guī)定。在一些實(shí)施例中，通過將從中作出選擇的子集值限制在與對(duì)前一幀選擇的照度級(jí) 相關(guān)的范圍，在處理期間可進(jìn)一步限制此源光照度級(jí)子集。在一些實(shí)施例中，此受限子集可 被限于對(duì)最后一幀選擇的照度級(jí)的給定范圍內(nèi)的值。例如，在一些實(shí)施例中，選擇源光照度級(jí)可被限于先前所選照度級(jí)的任一側(cè)上的7 個(gè)值的有限范圍。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，對(duì)源光照度級(jí)的范圍的限制可取決于場(chǎng)景切換檢測(cè)。 在一些實(shí)施例中，當(dāng)接近當(dāng)前幀處沒有檢測(cè)到場(chǎng)景切換時(shí)，源光照度級(jí)搜索算法可從照度 級(jí)子集內(nèi)搜索有限范圍，而在檢測(cè)到一場(chǎng)景切換時(shí)，該算法可搜索整個(gè)照度級(jí)子集。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D103進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，來自原始輸入圖 像幀2250的圖像數(shù)據(jù)被輸入至場(chǎng)景切換檢測(cè)模塊2251，以確定場(chǎng)景切換是否接近當(dāng)前輸 入幀2250。與鄰近當(dāng)前幀的幀相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)還可被輸入場(chǎng)景切換檢測(cè)模塊2251。在一 些實(shí)施例中，此圖像數(shù)據(jù)可包括直方圖數(shù)據(jù)。場(chǎng)景切換檢測(cè)模塊然后可處理此圖像數(shù)據(jù)以 確定場(chǎng)景切換是否接近當(dāng)前幀。在一些實(shí)施例中，當(dāng)前一幀的直方圖和當(dāng)前幀的直方圖的 差異為一閾值量時(shí)可檢測(cè)到場(chǎng)景切換。場(chǎng)景切換檢測(cè)處理的結(jié)果然后被輸入至畸變模塊 2252，在該畸變模塊2252中，場(chǎng)景切換的存在可被用來確定在源光照度級(jí)選擇處理中考慮 什么源光照度值。在一些實(shí)施例中，當(dāng)場(chǎng)景切換鄰近時(shí)可考慮更寬范圍的照度級(jí)。在一些實(shí) 施例中，與選擇用于最后一個(gè)圖像幀的照度級(jí)相關(guān)的有限照度級(jí)子集可用于該選擇過程。 因此，場(chǎng)景切換檢測(cè)過程影響在源光照度處理中考慮的值的范圍。在一些實(shí)施例中，當(dāng)檢測(cè) 到場(chǎng)景切換時(shí)，在針對(duì)當(dāng)前幀的選擇過程中考慮更大范圍的照度級(jí)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)檢 測(cè)到場(chǎng)景切換時(shí)，在針對(duì)當(dāng)前幀的選擇過程中使用與選擇用于前一幀的照度級(jí)不相關(guān)的照 度級(jí)范圍，而當(dāng)沒有檢測(cè)到場(chǎng)景切換時(shí)，在該選擇過程中使用框入選擇用于前一幀的照度 級(jí)的照度級(jí)范圍。一旦參照?qǐng)鼍扒袚Q的存在確定了候選照度級(jí)的范圍或子集，就可確定針對(duì)每個(gè) 候選照度級(jí)的畸變值(2253)。然后可基于最小畸變值或某其它標(biāo)準(zhǔn)來選擇照度級(jí)之一 (2254)。此所選照度級(jí)然后可被傳送至源光或背光控制模塊2555，以供在顯示當(dāng)前幀時(shí)使 用。所選照度級(jí)還可被用作圖像補(bǔ)償處理2256的輸入以供計(jì)算色階曲線或類似補(bǔ)償工具。 然后可顯示該處理所產(chǎn)生的經(jīng)補(bǔ)償或增強(qiáng)圖像2257。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D104進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，分析(2260)圖像 或圖像序列以確定接近當(dāng)前幀的場(chǎng)景切換的存在。如果檢測(cè)到場(chǎng)景切換(2263)，則可在源 光照度級(jí)選擇過程中考慮更大的源光照度級(jí)集合。此更大集合在大小上相對(duì)于在沒有檢測(cè) 到場(chǎng)景切換時(shí)使用的子集。在一些實(shí)施例中，此更大集合也可與用于前一幀的值無關(guān)。在 沒有檢測(cè)到場(chǎng)景切換時(shí)(2262)，可在選擇過程中使用照度級(jí)的有限子集。在一些實(shí)施例中， 此有限子集也可與用于前一幀的值相關(guān)。例如，在一些實(shí)施例中，此有限子集可以在框入用于前一幀的值的子集。一旦確定了對(duì)照度級(jí)范圍的限制，就可從適當(dāng)范圍或子集中選擇 (2264)源光照度級(jí)。映射模塊實(shí)施例本發(fā)明的一些實(shí)施例可包括映射模塊，該映射模塊將一個(gè)或多個(gè)圖像特性與顯示 模型屬性相關(guān)。在一些實(shí)施例中，這些圖像特性之一可以是圖像平均像素電平(APL)，其可 從圖像文件、圖像直方圖或其它圖像數(shù)據(jù)直接確定。在一些實(shí)施例中，該映射模塊可將圖像 APL映射到顯示模型縮放因子、顯示模型最大輸出值、特定顯示模型、或某其它顯示模型屬 性。在一些實(shí)施例中，除APL或另一圖像特性外的其它輸入可用來確定顯示模型屬性。例 如，在一些實(shí)施例中，環(huán)境光級(jí)別、用戶亮度選擇或用戶可選的映射選擇也可影響通過映射 模塊選擇的顯示模型屬性。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D105進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像2270或圖像 數(shù)據(jù)可被輸入至映射模塊2271。映射模塊可包括將一個(gè)或多個(gè)圖像特性與一個(gè)或多個(gè)顯 示模型屬性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)映射或關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，映射模塊2271可將圖像 APL與理想顯示最大輸出值或關(guān)于理想顯示最大輸出值的縮放因子相關(guān)。例如，映射模塊 2271可將圖像APL值或另一圖像特性與一縮放因子相關(guān)，該縮放因子可應(yīng)用于公式57中所 述的理想顯示模型輸出。一旦已確定此顯示模型屬性，就可在顯示建模模塊2272中建立其它顯示模型參 數(shù)。顯示建模模塊2272可確定以特定源光照度級(jí)顯示時(shí)的模型削波限制、顯示誤差向量、 直方圖加權(quán)值、以及用于確定差異、誤差、畸變或圖像的其它性能度量的其它數(shù)據(jù)。性能度 量或畸變模塊2273然后可使用該數(shù)據(jù)來確定各個(gè)源光照度級(jí)的性能度量。在一些實(shí)施例 中，性能度量或畸變模塊2273還可接收諸如圖像直方圖的圖像數(shù)據(jù)，以供在確定性能度量 時(shí)使用。在一些實(shí)施例中，畸變模塊2273可將圖像直方圖數(shù)據(jù)與在建模模塊2272中確定 的加權(quán)值組合以確定針對(duì)給定源光照度級(jí)的畸變值。然后源光級(jí)選擇模塊2274可基于諸如畸變的性能度量選擇適當(dāng)?shù)脑垂庹斩燃?jí)。 此所選源光照度級(jí)然后可被傳送至圖像補(bǔ)償模塊2275，從而該圖像可對(duì)源光照度級(jí)中的任 何變化作出補(bǔ)償。該照度級(jí)還被發(fā)送至顯示源光控制模塊2276。從圖像補(bǔ)償處理2275產(chǎn) 生的經(jīng)補(bǔ)償圖像然后可被發(fā)送至顯示器2277，該經(jīng)補(bǔ)償圖像可使用選擇用于該圖像的源光 照度級(jí)在該顯示器2277處顯示。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D106進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像2280或圖像 數(shù)據(jù)可被輸入至映射模塊2281。該映射模塊可包括將一個(gè)或多個(gè)圖像特性與一個(gè)或多個(gè)顯 示模型屬性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)映射或關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，如以上相關(guān)于圖105中所示實(shí)施例所述。 在一些實(shí)施例中，手動(dòng)映射選擇模塊2288也可影響映射選擇。當(dāng)定義多個(gè)映射或關(guān)聯(lián)時(shí)， 用戶可用手動(dòng)映射選擇模塊2288選擇優(yōu)選映射。該所選映射可實(shí)施與缺省映射或自動(dòng)選 擇映射不同的關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施例中，映射可被儲(chǔ)存并指定用于特定觀看情形，諸如存儲(chǔ)顯 示、低或高環(huán)境光，或用于特定觀看內(nèi)容，諸如電視觀看、電影觀看或打游戲。一旦選擇了映 射或關(guān)聯(lián)，映射模塊2281就可將圖像特性與顯示模型屬性相關(guān)聯(lián)，并將此屬性發(fā)送至顯示 建模模塊2282。一旦已確定此顯示模型屬性，就可在顯示建模模塊2282中建立其它顯示模型參 數(shù)。顯示建模模塊2282可確定當(dāng)以特定源光照度級(jí)顯示時(shí)的模型削波限制、顯示誤差向量、直方圖加權(quán)值、以及用于確定差異、誤差、畸變或圖像的其它性能度量的其它數(shù)據(jù)。性能 度量或畸變模塊2283然后可使用該數(shù)據(jù)來確定各個(gè)源光照度級(jí)的性能度量。在一些實(shí)施 例中，性能度量或畸變模塊2283還可接收諸如圖像直方圖的圖像數(shù)據(jù)，以供在確定性能度 量時(shí)使用。在一些實(shí)施例中，畸變模塊2283可將圖像直方圖數(shù)據(jù)與在建模模塊2282中確 定的加權(quán)值組合以確定針對(duì)給定源光照度級(jí)的畸變值。然后源光級(jí)選擇模塊2284可基于諸如畸變的性能度量選擇適當(dāng)?shù)脑垂庹斩燃?jí)。 此所選源光照度級(jí)然后可被傳送至圖像補(bǔ)償模塊2285，從而該圖像可對(duì)源光照度級(jí)中的任 何變化作出補(bǔ)償。該照度級(jí)還被發(fā)送至顯示源光控制模塊2286。從圖像補(bǔ)償處理2285產(chǎn) 生的經(jīng)補(bǔ)償圖像然后可被發(fā)送至顯示器2287，該經(jīng)補(bǔ)償圖像可使用選擇用于該圖像的源光 照度級(jí)在該顯示器2287處顯示。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D107進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像2290或圖像 數(shù)據(jù)可被輸入至映射模塊2291。該映射模塊可包括將一個(gè)或多個(gè)圖像特性與一個(gè)或多個(gè)顯 示模型屬性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)映射或關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，如以上相關(guān)于圖105中所示實(shí)施例所述。 在一些實(shí)施例中，環(huán)境光模塊2298也可影響映射選擇。環(huán)境光模塊2298可包括用于確定 諸如環(huán)境光強(qiáng)度、環(huán)境光色彩或環(huán)境光特性變化的環(huán)境光狀況的一個(gè)或多個(gè)傳感器。此環(huán) 境光數(shù)據(jù)可被傳送至映射模塊2291。當(dāng)定義了多個(gè)映射或關(guān)聯(lián)時(shí)，映射模塊可基于從環(huán)境光模塊2298接收的數(shù)據(jù)選 擇一映射。該所選映射可實(shí)施與缺省映射或自動(dòng)選擇映射不同的關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施例中， 映射可被儲(chǔ)存并指定用于特定觀看情形，諸如低或高環(huán)境光或不同環(huán)境光模式。一旦選擇 了映射或關(guān)聯(lián)，映射模塊2291就可將圖像特性與顯示模型屬性相關(guān)聯(lián)，并將此屬性發(fā)送至 顯示建模模塊2292。一旦已確定此顯示模型屬性，就可在顯示建模模塊2292中建立其它顯示模型參 數(shù)。顯示建模模塊2292可確定當(dāng)以特定源光照度級(jí)顯示時(shí)的模型削波限制、顯示誤差向 量、直方圖加權(quán)值、以及用于確定差異、誤差、畸變或圖像的其它性能度量的其它數(shù)據(jù)。性能 度量或畸變模塊2293然后可使用該數(shù)據(jù)來確定各個(gè)源光照度級(jí)的性能度量。在一些實(shí)施 例中，性能度量或畸變模塊2293還可接收諸如圖像直方圖的圖像數(shù)據(jù)，以供在確定性能度 量時(shí)使用。在一些實(shí)施例中，畸變模塊2293可將圖像直方圖數(shù)據(jù)與在建模模塊2292中確 定的加權(quán)值組合以確定針對(duì)給定源光照度級(jí)的畸變值。然后源光級(jí)選擇模塊2294可基于諸如畸變的性能度量選擇適當(dāng)?shù)脑垂庹斩燃?jí)。 此所選源光照度級(jí)然后可被傳送至圖像補(bǔ)償模塊2295，從而該圖像可對(duì)源光照度級(jí)中的任 何變化作出補(bǔ)償。該照度級(jí)還被發(fā)送至顯示源光控制模塊2296。從圖像補(bǔ)償處理2295產(chǎn) 生的經(jīng)補(bǔ)償圖像然后可被發(fā)送至顯示器2297，該經(jīng)補(bǔ)償圖像可使用選擇用于該圖像的源光 照度級(jí)在該顯示器2297處顯示。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D108進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像2300或圖像 數(shù)據(jù)可被輸入至映射模塊2301。該映射模塊可包括將一個(gè)或多個(gè)圖像特性與一個(gè)或多個(gè)顯 示模型屬性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)映射或關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，如以上相關(guān)于圖105中所示實(shí)施例所述。 在一些實(shí)施例中，用戶亮度選擇模塊2308也可影響映射選擇。用戶亮度選擇模塊2308可 接受指示顯示亮度的用戶輸入，并且可包括用于接受用戶選擇的用戶界面或其它裝置。在 一些實(shí)施例中，用戶亮度選擇輸入可被發(fā)送至映射模塊2301，在該模塊中輸入可被用來選
75擇或修改映射或修改來自映射的輸出。然后此經(jīng)修改輸出可被發(fā)送至建模模塊2302。在其 它實(shí)施例中，用戶亮度選擇輸入可被直接發(fā)送至建模模塊2302，其中該輸入可被用來修改 從映射模塊2301中接收的數(shù)據(jù)?！┮汛_定符合用戶亮度輸入的顯示模型屬性，就可在顯示建模模塊2302中建 立其它顯示模型參數(shù)。顯示建模模塊2302可確定當(dāng)以特定源光照度級(jí)顯示時(shí)的模型削波 限制、顯示誤差向量、直方圖加權(quán)值、以及用于確定差異、誤差、畸變或圖像的其它性能度量 的其它數(shù)據(jù)。性能度量或畸變模塊2303然后可使用該數(shù)據(jù)來確定各個(gè)源光照度級(jí)的性能 度量。在一些實(shí)施例中，性能度量或畸變模塊2303還可接收諸如圖像直方圖的圖像數(shù)據(jù)， 以供在確定性能度量時(shí)使用。在一些實(shí)施例中，畸變模塊2303可將圖像直方圖數(shù)據(jù)與在建 模模塊2302中確定的加權(quán)值組合以確定針對(duì)給定源光照度級(jí)的畸變值。然后源光級(jí)選擇模塊2304可基于諸如畸變的性能度量選擇適當(dāng)?shù)脑垂庹斩燃?jí)。 此所選源光照度級(jí)然后可被傳送至圖像補(bǔ)償模塊2305，從而該圖像可對(duì)源光照度級(jí)中的任 何變化作出補(bǔ)償。該照度級(jí)還被發(fā)送至顯示源光控制模塊2306。從圖像補(bǔ)償處理2305產(chǎn) 生的經(jīng)補(bǔ)償圖像然后可被發(fā)送至顯示器2307，該經(jīng)補(bǔ)償圖像可使用選擇用于該圖像的源光 照度級(jí)在該顯示器2307處顯示。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D109進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像2310或圖 像數(shù)據(jù)可被輸入至映射模塊2311。該映射模塊可包括將一個(gè)或多個(gè)圖像特性與一個(gè)或多 個(gè)顯示模型屬性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)映射或關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，如以上相關(guān)于圖105中所示實(shí)施例所 述。在一些實(shí)施例中，用戶亮度選擇模塊2318也可影響映射選擇。用戶亮度選擇模塊2318 可接受指示優(yōu)選顯示亮度的用戶輸入，并且可包括用于接受用戶選擇的用戶界面或其它裝 置。在一些實(shí)施例中，用戶亮度選擇輸入可被發(fā)送至映射模塊2311，其中輸入可被用來選擇 或修改映射或修改來自映射的輸出。然后此經(jīng)修改輸出可被發(fā)送至建模模塊2312。在其它 實(shí)施例中，用戶亮度選擇輸入可被直接發(fā)送至建模模塊2312，在該模塊中該輸入可被用來 修改從映射模塊2311接收的數(shù)據(jù)。在這些實(shí)施例中，用戶亮度選擇或已作出用戶亮度選擇 的指示符可被發(fā)送至?xí)r間濾波器模塊2319。—旦已確定符合用戶亮度輸入的顯示模型屬性，就可在顯示建模模塊2312中建 立其它顯示模型參數(shù)。顯示建模模塊2312可確定當(dāng)以特定源光照度級(jí)顯示時(shí)的模型削波 限制、顯示誤差向量、直方圖加權(quán)值、以及用于確定差異、誤差、畸變或圖像的其它性能度量 的其它數(shù)據(jù)。性能度量或畸變模塊2313然后可使用該數(shù)據(jù)來確定各個(gè)源光照度級(jí)的性能 度量。在一些實(shí)施例中，性能度量或畸變模塊2313還可接收諸如圖像直方圖的圖像數(shù)據(jù)， 以供在確定性能度量時(shí)使用。在一些實(shí)施例中，畸變模塊2313可將圖像直方圖數(shù)據(jù)與在建 模模塊2312中確定的加權(quán)值組合以確定針對(duì)給定源光照度級(jí)的畸變值。然后源光級(jí)選擇模塊2314可基于諸如畸變的性能度量選擇適當(dāng)?shù)脑垂庹斩燃?jí)。在這些實(shí)施例中，所選源光照度級(jí)然后可被發(fā)送至?xí)r間濾波器模塊2319，該模塊 對(duì)用戶亮度選擇作出響應(yīng)。在一些實(shí)施例中，濾波器模塊可在接收到用戶亮度選擇時(shí)應(yīng)用 一不同濾波器。在一些實(shí)施例中，可在沒有接收到用戶亮度選擇時(shí)選擇性地應(yīng)用濾波器，而 在接收到用戶亮度選擇時(shí)不應(yīng)用濾波器。在一些實(shí)施例中，可響應(yīng)于接收到用戶亮度選擇 修改濾波器。在源光照度級(jí)信號(hào)的任何濾波之后，此經(jīng)濾波信號(hào)然后可被傳送至圖像補(bǔ)償模塊2315，從而可就源光照度級(jí)中的任何變化對(duì)該圖像作出補(bǔ)償。該經(jīng)濾波照度級(jí)還被發(fā)送至 顯示源光控制模塊2316。從圖像補(bǔ)償處理2315產(chǎn)生的經(jīng)補(bǔ)償圖像然后可被發(fā)送至顯示器 2317，該經(jīng)補(bǔ)償圖像可使用選擇用于該圖像的經(jīng)濾波源光照度級(jí)在該顯示器2317處顯示。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D110進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像2330或圖像 數(shù)據(jù)可被輸入至映射模塊2331。該映射模塊可包括將一個(gè)或多個(gè)圖像特性與一個(gè)或多個(gè)顯 示模型屬性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)映射或關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，如以上相關(guān)于圖105中所示實(shí)施例所述。 在一些實(shí)施例中，用戶亮度選擇模塊2338也可影響映射選擇。用戶亮度選擇模塊2338可 接受指示顯示亮度的用戶輸入，并且可包括用于接受用戶選擇的用戶界面或其它裝置。在 一些實(shí)施例中，用戶亮度選擇輸入可被發(fā)送至映射模塊2331，其中輸入可被用來選擇或修 改映射或修改來自映射的輸出。然后此經(jīng)修改輸出可被發(fā)送至建模模塊2332。在其它實(shí)施 例中，用戶亮度選擇輸入可被直接發(fā)送至建模模塊2332，其中該輸入可被用來修改從映射 模塊2331接收的數(shù)據(jù)。這些實(shí)施例還可包括環(huán)境光模塊2198，該環(huán)境光模塊2198可包括用于確定諸如 環(huán)境光強(qiáng)度、環(huán)境光色彩或環(huán)境光特性變化的環(huán)境光狀況的一個(gè)或多個(gè)傳感器。此環(huán)境光 數(shù)據(jù)可被傳送至映射模塊2331。當(dāng)定義了多個(gè)映射或關(guān)聯(lián)時(shí)，映射模塊可基于從環(huán)境光模塊2339接收的數(shù)據(jù)選 擇一映射。該所選映射可實(shí)施與缺省映射或自動(dòng)選擇映射不同的關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施例中， 映射可被儲(chǔ)存并指定用于特定觀看情形，諸如低或高環(huán)境光或不同環(huán)境光模式。這些實(shí)施例還可包括手動(dòng)映射選擇模塊2340，其也可影響映射選擇。當(dāng)定義多個(gè) 映射或關(guān)聯(lián)時(shí)，用戶可用手動(dòng)映射選擇模塊2340選擇優(yōu)選映射。該所選映射可實(shí)施與缺 省映射或自動(dòng)選擇映射不同的關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施例中，映射可被儲(chǔ)存并指定用于特定觀看 情形，諸如存儲(chǔ)顯示、低或高環(huán)境光，或用于特定觀看內(nèi)容，諸如電視觀看、電影觀看或打游 戲。在這些實(shí)施例中，從用戶亮度選擇模塊2338、手動(dòng)映射選擇模塊2340和環(huán)境光模 塊2339接收的數(shù)據(jù)可被用來選擇映射、修改映射、或修改從映射獲得的結(jié)果。在一些實(shí)施 例中，來自這些模塊之一的輸入可具有優(yōu)于其它模塊的優(yōu)先級(jí)。例如，在一些實(shí)施例中，從 用戶輸入接收的手動(dòng)映射選擇可基于環(huán)境光狀況超馳自動(dòng)化映射選擇過程。在一些實(shí)施例 中，對(duì)映射模塊2331的多個(gè)輸入可被組合以選擇和修改映射或映射輸出?！┻x擇了映射或關(guān)聯(lián)，映射模塊2331就可將圖像特性與顯示模型屬性相關(guān)聯(lián)， 并將此屬性發(fā)送至顯示建模模塊2332?！┮汛_定符合映射模塊2331中約束的顯示模型屬性，就可在顯示建模模塊 2332中建立其它顯示模型參數(shù)。顯示建模模塊2332可確定當(dāng)以特定源光照度級(jí)顯示時(shí)的 模型削波限制、顯示誤差向量、直方圖加權(quán)值、以及用于確定差異、誤差、畸變或圖像的其它 性能度量的其它數(shù)據(jù)。性能度量或畸變模塊2333然后可使用該數(shù)據(jù)來確定各個(gè)源光照度 級(jí)的性能度量。在一些實(shí)施例中，性能度量或畸變模塊2333還可接收諸如圖像直方圖的圖 像數(shù)據(jù)，以供在確定性能度量時(shí)使用。在一些實(shí)施例中，畸變模塊2333可將圖像直方圖數(shù) 據(jù)與在建模模塊2332中確定的加權(quán)值組合以確定針對(duì)給定源光照度級(jí)的畸變值。然后源光級(jí)選擇模塊2334可基于諸如畸變的性能度量選擇適當(dāng)?shù)脑垂庹斩燃?jí)。 此所選源光照度級(jí)然后可被傳送至圖像補(bǔ)償模塊2335，從而該圖像可對(duì)源光照度級(jí)中的任何變化作出補(bǔ)償。該照度級(jí)還被發(fā)送至顯示源光控制模塊2336。從圖像補(bǔ)償處理2335產(chǎn) 生的經(jīng)補(bǔ)償圖像然后可被發(fā)送至顯示器2337，該經(jīng)補(bǔ)償圖像可使用選擇用于該圖像的源光 照度級(jí)在該顯示器2337處顯示。本發(fā)明的一些實(shí)施例可參照?qǐng)D111進(jìn)行描述。在這些實(shí)施例中，圖像2357或圖像 數(shù)據(jù)可由直方圖模塊2355處理以產(chǎn)生圖像直方圖。在一些實(shí)施例中，可產(chǎn)生輝度直方圖。 在其它實(shí)施例中，可產(chǎn)生色彩通道直方圖。圖像直方圖然后可被儲(chǔ)存在直方圖緩存器2356 中。在一些實(shí)施例中，直方圖緩存器2356可具有容納諸如來自先前視頻序列幀的直方圖的 多個(gè)直方圖的容量。然后這些直方圖可由系統(tǒng)的各個(gè)模塊用于若干目的。在一些實(shí)施例中，場(chǎng)景切換模塊2359可訪問直方圖緩存器并使用直方圖數(shù)據(jù)來 確定在視頻序列中是否存在場(chǎng)景切換。此場(chǎng)景切換信息然后可被發(fā)送至?xí)r間濾波器模塊 2364，在該模塊中該信息可被用來切換或修改濾波器或?yàn)V波參數(shù)。映射模塊2353還可訪問 直方圖緩存器2356，并使用直方圖數(shù)據(jù)來計(jì)算APL或另一圖像特性。該映射模塊可包括將一個(gè)或多個(gè)圖像特性與一個(gè)或多個(gè)顯示模型屬性相關(guān)的一 個(gè)或多個(gè)映射或關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，如以上相關(guān)于圖105中所示實(shí)施例所述。在一些實(shí)施例中，用戶 亮度選擇模塊2351也可影響映射選擇。用戶亮度選擇模塊2351可接受指示顯示亮度的用 戶輸入，并且可包括用于接受用戶選擇的用戶界面或其它裝置。在一些實(shí)施例中，用戶亮度 選擇輸入可被發(fā)送至映射模塊2353，其中輸入可被用來選擇或修改映射或修改來自映射的 輸出。然后此經(jīng)修改輸出可被發(fā)送至建模模塊2354。在其它實(shí)施例中，用戶亮度選擇輸入 可被直接發(fā)送至建模模塊2354，在該模塊中該輸入可被用來修改從映射模塊2353中接收 的數(shù)據(jù)。這些實(shí)施例還可包括環(huán)境光模塊2350，該環(huán)境光模塊2350可包括用于確定諸如 環(huán)境光強(qiáng)度、環(huán)境光色彩或環(huán)境光特性變化的環(huán)境光狀況的一個(gè)或多個(gè)傳感器。此環(huán)境光 數(shù)據(jù)可被傳送至映射模塊2353。這些實(shí)施例還可包括手動(dòng)映射選擇模塊2352，其也可影響映射選擇。當(dāng)定義多個(gè) 映射或關(guān)聯(lián)時(shí)，用戶可用手動(dòng)映射選擇模塊2352選擇優(yōu)選映射。在這些實(shí)施例中，從用戶亮度選擇模塊2351、手動(dòng)映射選擇模塊2352和環(huán)境光模 塊2350接收的數(shù)據(jù)可被用來選擇映射、修改映射、或修改從映射獲得的結(jié)果。在一些實(shí)施 例中，來自這些模塊之一的輸入可具有優(yōu)于其它模塊的優(yōu)先級(jí)。例如，在一些實(shí)施例中，從 用戶輸入接收的手動(dòng)映射選擇可基于環(huán)境光狀況超馳自動(dòng)化映射選擇過程。在一些實(shí)施例 中，對(duì)映射模塊2353的多個(gè)輸入可被組合以選擇和修改映射或映射輸出?！┻x擇了映射或關(guān)聯(lián)，映射模塊2353就可將圖像特性與顯示模型屬性相關(guān)聯(lián)， 并將此屬性發(fā)送至顯示建模模塊2354?！┮汛_定符合映射模塊2353中約束的顯示模型屬性，就可在顯示建模模塊 2354中建立其它顯示模型參數(shù)。顯示建模模塊2354可確定當(dāng)以特定源光照度級(jí)顯示時(shí)的 模型削波限制、顯示誤差向量、直方圖加權(quán)值、以及用于確定差異、誤差、畸變或圖像的其它 性能度量的其它數(shù)據(jù)?；蛘撸粋€(gè)或多個(gè)顯示模型參數(shù)可在性能度量模塊2362中建立，該 性能度量模塊2362可確定模型削波限制、顯示誤差向量、直方圖加權(quán)值和用于確定差異、 誤差、畸變或其它性能度量的其它數(shù)據(jù)。性能或畸變模塊2360然后可使用該數(shù)據(jù)來確定各個(gè)源光照度級(jí)的性能度量。然
78后源光級(jí)選擇模塊2361可基于諸如畸變的性能度量選擇適當(dāng)?shù)脑垂庹斩燃?jí)。該所選源光 照度級(jí)然后可被發(fā)送至?xí)r間濾波器模塊2364。時(shí)間濾波器模塊2364可對(duì)來自系統(tǒng)中其它模塊的輸入作出響應(yīng)。具體而言，場(chǎng)景 切換模塊2359和用戶亮度選擇模塊2351可與時(shí)間濾波器模塊2364通信以指示場(chǎng)景切換 何時(shí)發(fā)生以及用戶何時(shí)選擇了手動(dòng)亮度選擇。當(dāng)這些事件發(fā)生時(shí)，時(shí)間濾波器模塊可通過 如上相關(guān)于場(chǎng)景切換響應(yīng)實(shí)施例所述切換或修改濾波處理來作出響應(yīng)。經(jīng)濾波的源光照度級(jí)可被發(fā)送至顯示源光控制模塊2367和圖像補(bǔ)償計(jì)算模塊 2368。圖像補(bǔ)償計(jì)算模塊2368然后可將經(jīng)濾波的源光照度級(jí)用于計(jì)算補(bǔ)償曲線或如上針 對(duì)各個(gè)實(shí)施例所述的另一補(bǔ)償處理。然后可向圖像補(bǔ)償模塊2358指示該補(bǔ)償曲線或處理， 在該模塊中曲線或處理可應(yīng)用于原始圖像2357以創(chuàng)建經(jīng)增強(qiáng)圖像2369。然后該經(jīng)增強(qiáng)圖 像2369可被發(fā)送至顯示器2370，在該顯示器上可結(jié)合經(jīng)濾波的源光照度級(jí)顯示圖像。在前面說明書中采用的術(shù)語和表達(dá)是按照描述而非限制使用的，并且沒有意圖使 用這些術(shù)語和表達(dá)來排除所示和所描述特征的等效物或其一部分，可以理解本發(fā)明的范圍 僅受所附權(quán)利要求限定和限制。
權(quán)利要求
一種用于選擇顯示源光照度級(jí)的方法，所述方法包括a)在使圖像特性與顯示模型屬性相關(guān)聯(lián)的映射模塊上接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)；b)確定與所述圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的顯示模型屬性；c)基于所述顯示模型屬性產(chǎn)生顯示模型；d)使用所述顯示模型和所述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算針對(duì)多個(gè)源光照度級(jí)的性能度量；以及e)基于所述性能度量選擇源光照度級(jí)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括接收包含對(duì)所述映射模塊的用戶映 射選擇的用戶輸入。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述映射模塊上接收環(huán)境光傳感 器輸入。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述映射模塊上接收包括用戶亮 度選擇的用戶輸入。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述圖像特性是圖像平均像素級(jí)(APL)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述顯示模型屬性是理想顯示最大輸出值。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括產(chǎn)生針對(duì)所述顯示模型的削波限值， 所述削波限值基于所述顯示模型屬性。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括計(jì)算針對(duì)所述源光照度級(jí)的每一個(gè) 的誤差向量，所述誤差向量至少部分地基于所述削波限值。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述性能度量通過用所述誤差向量加權(quán)圖 像直方圖面元值來獲得。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述性能度量是畸變值。
11.一種用于選擇顯示源光照度級(jí)的方法，所述方法包括a)針對(duì)要在顯示設(shè)備上顯示的圖像產(chǎn)生圖像直方圖；b)在使圖像特性與顯示模型屬性相關(guān)聯(lián)的映射模塊上接收?qǐng)D像直方圖數(shù)據(jù)；c)基于所述直方圖數(shù)據(jù)確定圖像特性；d)利用映射和所述映射模塊確定與所述圖像特性相關(guān)聯(lián)的顯示模型屬性；e)基于所述顯示模型屬性產(chǎn)生顯示模型；f)計(jì)算對(duì)所述顯示模型的模型削波限值；g)針對(duì)多個(gè)源光照度級(jí)的每一個(gè)計(jì)算顯示誤差向量；h)將所述顯示誤差向量與所述直方圖數(shù)據(jù)組合以確定針對(duì)所述多個(gè)源光照度級(jí)的畸 變值；以及i)基于所述畸變值選擇源光照度級(jí)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括接收包含對(duì)所述映射模塊的用戶 映射選擇的用戶輸入，其中所述映射基于所述用戶輸入選擇。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在所述映射模塊上接收環(huán)境光傳 感器輸入，其中所述映射基于所述環(huán)境光傳感器輸入選擇。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在所述映射模塊上接收包括用戶 亮度選擇的用戶輸入，其中所述映射基于所述用戶亮度選擇修改。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述圖像特性是圖像平均像素級(jí)(APL)。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述顯示模型屬性是理想顯示最大輸出值。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述組合包括將針對(duì)給定源光照度級(jí)的 所有加權(quán)直方圖值相加在一起。
18.一種用于選擇顯示源光照度級(jí)的方法，所述方法包括a)針對(duì)要在顯示設(shè)備上顯示的圖像產(chǎn)生圖像直方圖；b)在包括使圖像特性與顯示模型屬性相關(guān)聯(lián)的映射的映射模塊上接收?qǐng)D像直方圖數(shù)據(jù)；c)基于用戶亮度選擇的接收修改所述映射；d)基于所述直方圖數(shù)據(jù)確定圖像特性；e)利用所述映射和所述映射模塊確定與所述圖像特性相關(guān)聯(lián)的顯示模型屬性；f)基于所述顯示模型屬性產(chǎn)生顯示模型；g)計(jì)算針對(duì)所述顯示模型的模型削波限值；h)針對(duì)多個(gè)源光照度級(jí)的每一個(gè)計(jì)算顯示誤差向量；i)將所述顯示誤差向量與所述直方圖數(shù)據(jù)組合以確定針對(duì)所述多個(gè)源光照度級(jí)的畸 變值；以及j)基于所述畸變值選擇源光照度級(jí)；k)用對(duì)所述用戶亮度選擇作出響應(yīng)的選擇性時(shí)間濾波器濾波所述源光照度級(jí)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，當(dāng)沒有接收到用戶亮度選擇時(shí)將所述濾 波器應(yīng)用于所述源光照度級(jí)，并且當(dāng)接收到所述用戶亮度選擇時(shí)不將所述濾波器應(yīng)用于所 述源光照度級(jí)。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，當(dāng)沒有接收到用戶亮度選擇時(shí)將所述濾 波器的第一配置應(yīng)用于所述源光照度級(jí)，并且當(dāng)接收到所述用戶亮度選擇時(shí)將所述濾波器 的第二配置應(yīng)用于所述源光照度級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明諸實(shí)施例涉及用于改變經(jīng)光閥調(diào)制的像素的輝度調(diào)制級(jí)以補(bǔ)償降低的光源照度或改進(jìn)固定光源照度級(jí)下的圖像質(zhì)量的方法。
文檔編號(hào)G02F1/133GK101911173SQ200880124058
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者L·J·科洛夫斯基 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社