画面处理方法及画面处理系统与流程

本发明涉及一种画面处理方法及画面处理系统，尤其是关于一种显示装置由于分区驱动显示导致所显示图像存在锐利边界时的画面处理方法及画面处理系统。

背景技术：

随着用户对显示装置的解析度要求越来越高，使得显示装置分为几个子显示区域进行分别驱动的方式进行画面显示，由于驱动电压误差、上下线路不对称或者制程误差等因素，容易在显示装置屏幕上出现锐利边界(sharp boundary)。此外，一般的显示装置包含显示面板及背光模组，显示面板组装于背光模组上，在制作显示装置的过程中，由于显示面板的制程不稳或者背光模组的均匀性不佳等因素，容易造成显示装置在显示图像时亮度不均匀，使得所显示的图像失真。

目前常用的校正图像失真的方法是先利用相机撷取显示装置所显示的图像中的各像素的灰阶分布状况，然后计算出图像中各像素所对应的补偿系数，修改色阶查阅表(tone scale LUT)，以对各像素的灰阶值进行补偿，达到改善亮度不均匀的目的。在相机撷取图像时，为了避免摩尔纹(moire)的产生，会选择在相机处于失焦的状况下进行取像，此时图像中的锐利边界会因为相机的失焦取像而变得模糊、扩散，导致相机取到错误的图像，影响后续的补偿效果。此外，基于成本考量，色阶查阅表会作简化动作，以减少所需的储存空间，当需要把图像中各像素的灰阶值与色阶查阅表合并时，需要先对色阶查阅表做扩展的动作，例如通过内插法进行扩展，使得图像中的锐利边界因为内插而导致最终补偿效果不佳。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种画面处理方法，以解决现有技术中由于相机的失焦取像以及扩展色阶查阅表时内插中间值导致的补偿效果不佳的问题。

为了达到上述目的，本发明提出一种画面处理方法，包含：

步骤A，通过分区驱动的方式将原始画面显示于显示装置上，以形成当前画面，该当前画面对应分区位置具有第一锐利边界，该原始画面中无该第一锐利边界；

步骤B，画面撷取装置抓取该当前画面以获得第一撷取画面，该第一撷取画面包含模糊区域、第一邻近区域及第二邻近区域，该模糊区域对应该第一锐利边界，该模糊区域包含相连接的第一模糊区域及第二模糊区域，该第一邻近区域、该第一模糊区域、该第二模糊区域以及该第二邻近区域依序相邻；

步骤C，将该第一邻近区域内的该第一撷取画面复制于该第一模糊区域内，将该第二邻近区域内的该第一撷取画面复制于该第二模糊区域内，以形成第二撷取画面；以及

步骤D，该第二撷取画面包含多个像素，获取该多个像素的实际灰阶值，计算出对应该多个像素的灰阶补偿值，将每一像素的该实际灰阶值与对应的该灰阶补偿值合并以进行灰阶补偿。

作为可选的技术方案，该第一邻近区域与该第一模糊区域相连接。

作为可选的技术方案，该第一邻近区域的面积等于该第一模糊区域的面积。

作为可选的技术方案，步骤D还包括根据对比敏感度函数计算出对应该多个像素的灰阶补偿值。

作为可选的技术方案，步骤D还包括计算出对应该多个像素的灰阶补偿值后，形成原始色阶查阅表，将该原始色阶查阅表进行扩展后与该当前画面进行合并以进行灰阶补偿。

作为可选的技术方案，定义该原始色阶查阅表中对应该第一锐利边界的位置为第一位置，将该原始色阶查阅表以该第一位置为界分为第一部分及第二部分，将该第一部分及该第二部分进行分别扩展，该第一位置不进行扩展，以形成第一色阶查阅表，步骤D还包括将该第一色阶查阅表与该当前画面进行合并以进行灰阶补偿。

作为可选的技术方案，定义该原始色阶查阅表中对应该第一锐利边界的位置为第一位置，将该原始色阶查阅表进行扩展，以形成第二色阶查阅表，该第二色阶查阅表具有第一数值区域、第二数值区域以及第三数值区域，该第一数值区域对应该原始色阶查阅表中的该第一位置，该第一数值区域具有相对称的第一子数值区域及第二子数值区域，该第二数值区域、该第一子数值区域、该第二子数值区域以及该第三数值区域依序相邻，步骤D还包括将该第二数值区域内的内容复制到该第一子数值区域，该将第三数值区域内的内容复制到该第二子数值区域，以形成第三色阶查阅表，将该第三色阶查阅表与该当前画面进行合并以进行灰阶补偿。

作为可选的技术方案，该第二数值区域与该第一子数值区域的面积相等。

作为可选的技术方案，该第二数值区域与该第一子数值区域相连接。

此外，本发明还提出一种画面处理系统，包含显示装置、画面撷取装置以及控制装置。显示装置用以通过分区驱动的方式显示原始画面以形成当前画面，该当前画面对应分区位置具有第一锐利边界，该原始画面中无该第一锐利边界；画面撷取装置用于抓取该当前画面以获得第一撷取画面，该第一撷取画面包含模糊区域、第一邻近区域以及第二邻近区域，该模糊区域对应该第一锐利边界，该模糊区域包含相连接的第一模糊区域及第二模糊区域，该第一邻近区域、该第一模糊区域、该第二模糊区域以及该第二邻近区域依序相邻；控制装置耦接于该显示装置及该画面撷取装置，该控制装置用于将该第一邻近将该第一邻近区域内的该第一撷取画面复制于该第一模糊区域内，将该第二邻近区域内的该第一撷取画面复制于该第二模糊区域内，以形成第二撷取画面，该第二撷取画面包含多个像素，获取该多个像素的实际灰阶值，计算出对应该多个像素的灰阶补偿值，将每一像素的该实际灰阶值与对应的该灰阶补偿值合并以进行灰阶补偿。

本发明的画面处理方法及画面处理系统，其在画面撷取装置抓取画面后，通过使用邻近模糊区域的内容来取代因失焦而导致错误的模糊区域内的内容，以便后续的补偿动作能够基于画面中各像素的正确的实际灰阶值进行。而在进行灰阶补偿时，色阶查阅表中对应当前画面中锐利边界的位置不进行扩展，而对其他区块进行分别扩展，然后与各像素的实际灰阶值进行合并；又或者先对色阶查阅表进行扩展以获得新的色阶查阅表，然后新的色阶查阅表中对应锐利边界的数值区域藉由邻近区域的内容进行复制取代，最后再与各像素的实际灰阶值进行合并，从而解决显示画面亮度不均匀的问题。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A为本发明的画面处理方法的流程图；

图1B为本发明的画面处理系统的示意图；

图2A为本发明中原始画面的示意图；

图2B为本发明中当前画面的示意图；

图3为本发明中第一撷取画面的示意图；

图4为本发明中第二撷取画面的示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

在以下实施例中，在不同的图中，相同部分是以相同标号表示。

请参考图1A、图1B、图2A、图2B、图3及图4。图1A为本发明的画面处理方法的流程图；图1B为本发明的画面处理系统的示意图；图2A为本发明中原始画面的示意图；图2B为本发明中当前画面的示意图；图3为本发明中第一撷取画面的示意图；图4为本发明中第二撷取画面的示意图。

本发明的画面处理系统1000包含显示装置100、画面撷取装置200以及控制装置300，显示装置100及画面撷取装置200通过有线连接或无线连接的方式与控制装置300耦接。显示装置100用以通过分区驱动的方式显示原始画面101以形成当前画面110，当前画面110对应分区位置具有第一锐利边界120，原始画面101中无第一锐利边界120。画面撷取装置200用于抓取当前画面110以获得第一撷取画面210，第一撷取画面210包含模糊区域220、第一邻近区域230以及第二邻近区域240，模糊区域220对应当前画面110中的第一锐利边界120，模糊区域220包含相连接的第一模糊区域221及第二模糊区域222，第一邻近区域230、第一模糊区域221、第二模糊区域222以及第二邻近区域230依序相邻。控制装置300耦接于显示装置100及画面撷取装置200，控制装置300用于将第一邻近区域230内的第一撷取画面210复制于第一模糊区域221内，将第二邻近区域240内的第一撷取画面210复制于第二模糊区域222内，以形成第二撷取画面250，第二撷取画面250包含多个像素(未绘示)，获取多个像素的实际灰阶值，计算出对应上述多个像素的灰阶补偿值，将每一像素的实际灰阶值与对应的灰阶补偿值合并以进行灰阶补偿。

此外，本发明还提出一种画面处理方法，包含：

步骤A(S100)，通过分区驱动的方式将原始画面101显示于显示装置100上，以形成当前画面110，如图2B所示，当前画面110对应分区位置具有第一锐利边界120，如图2A所示，原始画面101中无120第一锐利边界；

步骤B(S200)，画面撷取装置200抓取当前画面110以获得第一撷取画面210，第一撷取画面210包含模糊区域220、第一邻近区域230及第二邻近区域240，模糊区域220对应当前画面110中的第一锐利边界120，模糊区域220包含相连接的第一模糊区域221及第二模糊区域222，第一邻近区域230、第一模糊区域221、第二模糊区域222以及第二邻近区域240依序相邻；

步骤C(S300)，将第一邻近区域230内的第一撷取画面210复制于第一模糊区域221内，将第二邻近区域240内的第一撷取画面210复制于第二模糊区域222内，以形成第二撷取画面250；以及

步骤D(S400)，第二撷取画面250包含多个像素(未绘示)，获取上述多个像素的实际灰阶值，计算出对应上述多个像素的灰阶补偿值，将每一像素的实际灰阶值与对应的灰阶补偿值合并以进行灰阶补偿。

本实施例中，原始画面101的解析度为4K*2K。实际操作中，显示装置100进行显示时，为了提高驱动能力，会将原始画面101至少分为两区(本实施例中为上半区和下半区)进行分别驱动显示，由于驱动电压误差、上下线路不对称或者制程误差等因素，在当前画面110上对应分区位置会出现第一锐利边界(sharp boundary)120。

如图2B所示，在当前画面110中第一区块A1及第二区块A2的分割位置具有第一锐利边界(sharp boundary)120。当前画面110包含顺次相邻的第一边111、第二边112、第三边113以及第四边114，其中第一边111与第三边113相对，第二边112与第四边114。如图2B所示，当前画面110为矩形画面，第一边111与第三边113为矩形画面相对的两条短边，第二边112与第四边114为矩形画面相对的两条长边。如图2B所示，第一锐利边界120为平行于第二边112且与第二边112等长的线段，即第一锐利边界120自第一边111延伸至第三边113。

实际上，第一锐利边界120是不希望出现的线段，其并不属于原始画面101。如图2A所示，原始画面101中并没有这道第一锐利边界120。换句话说，在通过分区驱动进行显示时，画面发生了失真，导致出现了不应该出现的锐利边界，故需要藉由后续的灰阶补偿动作，使得画面最终可达到亮度均匀。

如图3所示，画面撷取装置200抓取当前画面110后形成第一撷取画面210。本实施例中，画面撷取装置200为相机。为了避免在抓取图像过程中产生摩尔纹，画面撷取装置200是在失焦的状况下进行当前画面110的撷取，此时当前画面110中的第一锐利边界120会因为画面撷取装置200的失焦取像而变得模糊、扩散，从而于第一撷取画面210上形成了模糊区域220，且模糊区域220内的内容并不能与当前画面110上的第一锐利边界120及其附近的内容对应。

如图3所示，第一撷取画面210包含顺次相邻的第五边211、第六边212、第七边213以及第八边214，分别与当前画面110中的第一边111、第二边112、第三边113以及第四边114相对应。本实施例中，模糊区域220包含相连接的第一模糊区域221及第二模糊区域222，两者面积相等，且长度(均等于第六边212的长度)和宽度均相等，第一模糊区域221与第二模糊区域222的分界线223对应当前画面110上的第一锐利边界120。

由于一幅画面中的内容是相互连贯的，尤其是当将画面以一个像素为单位进行精细分割之后，相邻像素的内容在观看者眼中可视为几乎相同。以当前画面110的解析度为3840*2160为例，模糊区域220的宽度为8个像素的宽度，即第一模糊区域221及第二模糊区域222的宽度为4个像素的宽度。这样的宽度对于人眼来说是难易识别的，故本发明通过将邻近模糊区域220的资料复制到模糊区域220内，从而修正模糊区域220内的内容。

如图3所示，第一撷取画面210还包含第一邻近区域230及第二邻近区域240。第一邻近区域230、第一模糊区域221、第二模糊区域222及第二邻近区域240依序相邻设置。第一邻近区域230与第一模糊区域221的面积相等，且两者的长度和宽度也均相等。第二邻近区域240与第二模糊区域222的面积相等，且两者的长度和宽度也均相等。亦即，本实施例中，第一模糊区域221、第二模糊区域222、第一邻近区域230以及第二邻近区域240四者的面积相等，且长度和宽度均相等。

如此一来，可将第一撷取画面210上第一邻近区域230中的内容复制到第一模糊区域221中以取代第一模糊区域221中原先的内容，同时将第一撷取画面210上第二邻近区域230中的内容复制到第二模糊区域222中以取代第二模糊区域222中原先的内容，使得第二撷取画面400中对应第一撷取画面210中第一邻近区域230的区域与对应第一撷取画面210中第一模糊区域221的区域的内容相同(图4中均标注为230，表示两者内容相同，均为第一撷取画面210中第一邻近区域230中的内容)，第二撷取画面400中对应第二邻近区域240的区域与对应第二模糊区域222的区域的内容相同(图4中均标注为240，表示两者内容相同，均为第一撷取画面210中第二邻近区域240中的内容)，从而修正模糊区域220中由于失焦取像导致的错误内容，以确保后续的补偿动作可达到较佳效果。

如图3所示，本实施例中，第一邻近区域230与第一模糊区域221相连接，第二邻近区域240与第二模糊区域222相连接，且第一邻近区域230与第一模糊区域221不发生重叠，第二邻近区域240与第二模糊区域222亦不发生重叠。实际操作中，第一邻近区域230可邻近第一模糊区域221但不相连接，第二邻近区域240亦可仅邻近第一模糊区域222但不相连接。

本实施例中，在计算各像素所对应的灰阶补偿值时，可利用对比敏感度函数(contrast sensitivity function，CSF)来进行详细计算，且在详细计算后可形成相应的原始色阶查阅表(tone scale LUT)。本实施例中，当前画面110的解析度为3840*2160，第二撷取画面400可视为当前画面110的复制版，故获取得到的第二撷取画面400中多个像素的实际灰阶值即可作为当前画面110中各个像素的实际灰阶值。若原始色阶查阅表与当前画面110的解析度相匹配，则直接将第二撷取画面400中各像素的实际灰阶值与原始色阶查阅表合并，以对各像素进行灰阶补偿；若原始色阶查阅表与当前画面110的解析度不匹配，则先将原始色阶查阅表进行扩展，扩展后的色阶查阅表所包含的数值量与当前画面110的解析度相匹配，再将第二撷取画面400中各像素的实际灰阶值与第一色阶查阅表合并，以对各像素进行灰阶补偿，从而达到改善亮度不均匀的目的。

一般来说，基于成本考量，原始色阶查阅表都会作简化动作，以减少所需的储存空间，从而导致原始色阶查阅表与当前画面110的解析度不匹配，例如：当前画面110的解析度为3840*2160，原始色阶查阅表的长、宽可能都只储存1/8的空间，即：480*270。这样一来，当需要将各像素的实际灰阶值与原始色阶查阅表进行合并时，由于原始色阶查阅表中储存值的数量与实际灰阶值的数量不匹配，故需要先将原始色阶查阅表扩展为与当前画面110的解析度相匹配的色阶查阅表。扩展原始色阶查阅表的方式有很多种，最常用的方式为内插中间值(或称内插法)。

需要说明的是，由于本发明中，当前画面110中存在第一锐利边界120，故本发明中利用色阶查阅表进行灰阶补偿的方法与常用方法不同，如下，提供两种色阶查阅表与各像素的实际灰阶值进行合并的方法。

方法一：

当需要对原始色阶查阅表(tone scale LUT)扩展时，可先确定当前画面110中第一锐利边界120对应于原始色阶查阅表中的位置，记为第一位置，以第一位置为界，将原始色阶查阅表分成第一部分及第二部分，将原始色阶查阅表中第一部分的数值利用内插中间值的方式进行扩展，以对应当前画面110中第一区块A1内的各像素，同样的，将原始色阶查阅表中第二部分的数值利用内插中间值的方式进行扩展，以对应当前画面110中第二区块A2内的各像素。需要注意的是，原始色阶查阅表中第一位置的数值不进行扩展，即原始色阶查阅表中对应第一锐利边界120的位置的数值不进行扩展，从而形成第一色阶查阅表。

由于第二撷取画面400中各像素的位置及实际灰阶值与当前画面110中各像素的位置及实际灰阶值相对应，故将第一色阶查阅表与第二撷取画面400中各像素的实际灰阶值进行合并，即可对当前画面110中的各像素的灰阶值进行补偿，从而解决亮度不均的问题。

本方法中，由于原始色阶查阅表中对应第一锐利边界120处的数值不进行扩展，故其不会因为间层式的内插扩展导致此处补偿效果不佳。

方法二：

当需要对色阶查阅表(tone scale LUT)扩展时，先确定第一锐利边界120对应于原始色阶查阅表中的位置，记为第一位置；将原始色阶查阅表中全部数值通过内插中间值的方式进行扩展以获得第二色阶查阅表。将第二色阶查阅表中对应原始色阶查阅表中第一位置的数值区域定义为第一数值区域，将第一数值区域对称地分成第一子数值区域及第二子数值区域。第二色阶查阅表中还包含第二数值区域及第三数值区域，第一子数值区域邻近第二数值区域，第二子数值区域邻近第三数值区域，本实施例中，第二数值区域、第一子数值区域、第二子数值区域以及第三数值区域顺次相连接但不重叠。将第二数值区域内的数值复制到第一子数值区域内以取代第一子数值区域的内容，将第三数值区域内的数值复制到第二子数值区域内以取代第二子数值区域的内容，以形成第三色阶查阅表。

将第三色阶查阅表与第二撷取画面400中各像素的实际灰阶值进行合并，以对当前画面110中各像素的灰阶值进行补偿，从而解决当前画面110亮度不均的问题。由于原始灰阶查阅表中第一锐利边界120对应的第一位置的数值经扩展后复制邻近区域内的内容，故其不会因为间层式的内插扩展导致此处补偿效果不佳。

通过实际的实验可以得知，进行灰阶补偿后，当前画面110中的第一锐利边界120的JND值可由起初的大于4.0，大幅改善至不大于2.3，甚至人眼无法辨识，从而达到了较佳的补偿效果。

实际操作中，可将第二撷取画面中各像素的实际灰阶值与灰阶补偿值合并后获得的校正灰阶值录入芯片中，或者将灰阶补偿的算法录入芯片中，当显示装置100通过分区驱动的方式显示原始画面101时，则读取上述校正灰阶值或者运行上述灰阶补偿的算法，使得最终显示装置100可较好地将原始画面101进行显示。

如图2A所示，本实施例中，第一锐利边界120为当前画面110的中间水平线，则第一区块A1为上区块，第二区块A2为下区块。实际操作中，第一锐利边界120可位于当前画面110的任意位置，例如在其他水平线方向、垂直线方向、斜线方向等等，视实际的分区显示的分界线为定。不论第一锐利边界120位于当前画面110的具体位置，均可以使用同样的方法获得修正后的撷取画面以及扩展后的色阶查阅表。

本发明的画面处理方法及画面处理系统，其在画面撷取装置抓取画面后，通过使用邻近模糊区域的内容来取代因失焦而导致错误的模糊区域内的内容，以便后续的补偿动作能够基于画面中各像素的正确的实际灰阶值进行。而在进行灰阶补偿时，色阶查阅表中对应当前画面中锐利边界的位置不进行扩展，而对其他区块进行分别扩展，然后与各像素的实际灰阶值进行合并；又或者先对色阶查阅表进行扩展以获得新的色阶查阅表，然后新的色阶查阅表中对应锐利边界的数值区域藉由邻近区域的内容进行复制取代，最后再与各像素的实际灰阶值进行合并，从而解决显示画面亮度不均匀的问题。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明所申请的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。