专利名称:显示器之数字图像适应性色彩调整方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示器之数字图像适应性色彩调整方法与装置。本发明特别涉及一种可调整图像亮度与增加图像质量之适应性色彩调整方法与装置。
背景技术：
近来显示器相当重视输出图像的视觉质量，所以显示器硬件界面亦提供OSD(On Screen Display，显示器显示操控)，以供使用者自行调整输出图像质量。
OSD指的就像是在调整音量或亮度之类的功能时，画面会以格子或数字显现出设定值。现今OSD整合的功能相当的多，除了基本的亮度、对比、移位调整等功能之外，甚至还包括桶型失真、梯形失真、平行四边形失真、针垫现象等皆可由调整OSD设定值来改善。
使用OSD的好处为大幅降低了旋钮，也因而降低了接触不良的机会，并且还可将调整好的设定值储存下来。
然而调整OSD设定为固定之调整机制，其无法让显示器永远保持图像之显示质量为最佳化。
现也有多种公知图像调整技术，兹列举如下。
美国专利号US6778183 B1利用累加图像亮度信号的机率分布图，作为判断图像之整体亮度属性的依据。依此方法将图像的属性区分为暗图像、中灰阶图像或亮图像(dark，mid tone or bright image)，或其中任两种组合的属性。依据所判断的图像属性以三种不同的输出入对应表(In-OutLookUp Table)可调整图像对比。同时以图像像素中最暗点与最亮点为定义动态范围(dynamic range)大小的依据。此专利的重点在提供三个使用者可更改的LUT以增强对比与动态范围。特点为使用查表法，因此速度快。
美国专利号US6771837 B1披露一种提高图像整体对比的方法。利用将空间域之所有图像信息分布转换至频率域之频率分布，其采用傅氏转换法区分出高频与低频项次，进而判断图像内容而加以强化。其特点为效果显著，但是于硬件实现时因傅氏转换法运算过于复杂，电路设计相当困难。
美国专利号US6618045 B1披露一个显示器装置，其附有一组感测使用者周遭环境光的传感器；一组OSD可提供使用者设定喜好屏幕显示之亮度、对比；以及专门处理随着周遭环境光改变而调整屏幕输出质量的软件逻辑结构。
欲保持图像质量最佳化须针对不同性质之图像而有不同的调整机制。简单调整机制不含大量数学运算，无法有明显增强效果。但复杂调整机制于硬件实现时不仅造成运算负担，亦凸显硬件电路设计之困难。
故而，需要有一种较好之图像适应性调整方法，可实时完成运算且提高输出图像的质量。并可达到快速自动调整与提高输出图像质量最佳化的目的。
发明内容本发明之目的之一是提供一种图像适应性色彩调整机制，其统计图像信号亮度成分之原始机率分布图、分析图像亮度信息、重新计算符合人眼视觉对亮度自动平衡后之机率分布情形。
本发明之另一目的是提供一种图像适应性色彩调整机制，依据重新计算后之机率分布图计算延伸图像动态范围参数、自动产生调整图像动态范围之输入输出对应表。
本发明之另一目的是提供一种图像适应性色彩调整机制，依据重新计算后之机率分布图计算调整图像对比参数、选取算法内建数据库之图像对比增强曲线。
本发明之另一目的是提供一种图像适应性色彩调整机制，于连续播放数字图像时，利用平均法降低对应表变化，以减少人眼观赏时所产生之不舒适感。
本发明之另一目的是提供一种图像适应性色彩调整机制，将增强后之图像做适当的色彩补偿。
本发明一实施例提供一种显示器之数字图像适应性色彩调整装置，包括分析单元，接收亮度色度图像信号，该亮度色度图像信号至少具有亮度成份与色度成份，该分析单元分析并重计该亮度色度图像信号之该亮度成份之机率分布图，以得到权重亮度机率分布图；动态范围亮度对应表产生单元，接收该分析单元所输出之该权重亮度机率分布图，产生动态范围亮度对应表；对比增强亮度对应表产生单元，接收该分析单元所输出之该权重亮度机率分布图，产生对比增强亮度对应表，用以调整该亮度成份之图像对比；亮度调整单元，根据该动态范围亮度对应表与对比增强亮度对应表，来调整该亮度色度图像信号之该亮度成份；彩度调整单元，依据调整前后之亮度关系，产生彩度补偿因子，用以补偿亮度色度图像信号之色度成分。藉此以得到亮度成份与色度成份皆获得补偿之图像信号。
本发明之另一实施例提供一种显示器之数字图像适应性色彩调整装置，包括信号转换单元，接收第一图像信号以转换成第二图像信号，该第一图像信号不具有亮度、色度分离之成份，该第二图像信号具有亮度、色度分离之成份；分析单元，分析并权重计算该第二图像信号之该亮度成份之机率分布图，以得到权重亮度机率分布图；动态范围亮度对应表产生单元，接收该分析单元所输出之该权重亮度机率分布图，产生动态范围亮度对应表，用以调整该亮度成份之动态范围；对比增强亮度对应表产生单元，接收该分析单元所输出之该权重亮度机率分布图，产生对比增强亮度对应表，用以调整该亮度成份之图像对比；平滑度调整单元，取该动态范围亮度对应表产生单元所产生之多个动态范围亮度对应表，加以平滑，以产生平滑后动态范围亮度对应表，以及取该对比增强亮度对应表产生单元所产生之多个对比增强亮度对应表，加以平滑，以产生平滑后对比增强亮度对应表；亮度调整单元，根据该平滑后动态范围亮度对应表与该平滑后对比增强亮度对应表，来调整该第二图像信号之该亮度成份以产生调整后亮度成份；彩度补偿单元，依据调整前后之亮度关系，产生彩度补偿因子，并用以补偿第二图像信号之色度成分；以及逆信号转换单元，接收该第二图像信号之该色度成份与该调整后亮度成份，以转换成输出图像信号，该输出图像信号不具有亮度、色度分离之成份。
本发明之又一实施例提供一种图像适应性色彩调整方法，包括(A)将连续输入之输入图像信号转换至连续之亮度色度分离信号，该亮度色度分离信号含亮度成份；(B)统计该亮度成份之机率分布图，并进行适应性权重分配，以得到权重亮度机率分布图；(C)对该权重亮度机率分布图进行动态范围(DR)延伸，以得到动态范围亮度对应表(LUT_DR)；(D)对该权重亮度机率分布图进行对比增强(CT)，以得到对比增强亮度对应表(LUT_CT)；(E)对该对比增强亮度对应表进行曲线平滑；(F)将多个亮度成份所对应之多个动态范围亮度对应表相加平均而形成应用于后续亮度成份之动态范围亮度对应表，以及将多个亮度成份所对应之多个平滑后对比增强亮度对应表相加平均而形成应用于该后续亮度成份之对比增强亮度对应表；(G)根据平均而成之该动态范围亮度对应表与该对比增强亮度对应表，对该后续亮度成份进行亮度调整；(H)依据调整前后之亮度成份间之关系差异程度，产生彩度补偿因子；(I)根据所产生之该彩度补偿因子，进行图像彩度补偿；以及(J)对亮度调整与色度调整后之该亮度色度分离信号进行逆转换，以产生连续之输出图像信号。
为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1为本发明一实施例之适应性色彩调整装置100之功能方框图。
图2为图像亮度机率分布图与权重分配图像亮度机率分布图；图3为图像动态范围调整(LUT_DR)之示意图；图4为图像对比调整(LUT_CT)示意图；图5为增进图像对比调整曲线平滑度之示意 图6为提高图像平滑度之示意图。
主要元件标记说明100适应性色彩调整装置110信号转换单元115分析单元120动态范围亮度对应表产生单元130对比增强亮度对应表产生单元140平滑度调整单元150亮度调整单元170彩度补偿单元160逆信号转换单元具体实施方式
本发明之实施例披露一种可分析输入图像内容，计算用以调整对比、动态范围之参数并产生亮度对应表、以及依据调整前后之亮度关系进行彩度补偿之图像显示调整机制。
图1显示根据本发明一实施例之功能方框图。适应性色彩调整装置100之功能至少包括进行信号转换，以得到亮度色度分离信号；计算欲调整图像动态范围(Dynamic Range，以DR简称)之参数并自动产生亮度对应表(LUT of dynamic range stretch，以LUT_DR简称)；计算欲调整图像对比(Contrast，以CT简称)之参数并自动产生(或于内建数据库选取)对比增强之亮度对应表(LUT of contrast enhancement，以LUT_CT简称)；为增加平滑度与调整图像整体亮度，还可自动微幅调整LUT_CT曲线。若输入图像信号为静态图像信号时，根据图像亮度成分经该自动产生之LUT_DR与该自动微调之LUT_CT调整后之亮度成分关系差异程度，计算彩度补偿因子，并调整该图像信号之亮度与色度成分以输出数字图像。若输入图像信号为连续之动态图像信号时，以输出图像舒适感为目的下，将多个自动产生之LUT_DR与微调后之LUT_CT作平滑度处理，根据调整前后之亮度成分关系差异程度，计算该彩度补偿因子，并调整该图像信号之亮度与色度成分以输出数字图像。
如图1所示适应性色彩调整装置100包括信号转换单元110，分析单元115，动态范围亮度对应表产生单元120，对比增强亮度对应表产生单元130，平滑度(smoothing)调整单元140，亮度调整单元150，彩度补偿单元170，以及逆信号转换单元160。
信号转换单元110接收输入图像信号(RGB)，将之转换成亮度色度分离信号，如YCbCr，YUV，HIS，YPbPr等。在本实施例中，输入图像信号(RGB)必须是为数字图像，可为静态展示之图像或动态连续播放之影片。图1只以YCbCr为例做说明。若在一般8bit处理系统中，RGB之值为介于0～255之间的正整数，而YCbCr之范围为Y0～255；Cb、Cr-127～127，YCbCr皆为整数值。信号转换单元110所转换出之信号乃是用以分析图像内容、计算调整参数。如果输入图像已为是亮度、色度分离之信号，则可不须信号转换单元110。
分析单元115用于统计亮度Y的统计图(histogram)，并据以模拟人眼自动亮度平衡机制。分析单元115会分析亮度Y，统计全部图像在亮度方面的分布情形。在本实施例中，以亮度机率分布图为手段，将亮度依照系统全数字值范围(即8bit系统下亮度范围为0～255；10bit下为0～1023)统计出图像亮度之分布。所得之亮度机率分布图如图2之实线曲线所示。
此外，为模拟人眼视觉对亮度有自动平衡之反应，分析单元115还适当地将此亮度机率分布图作权重分配。比如，将机率分布图中凡是次数高于出现次数最多者(MaxH)之一定比率(比如，一半)者，加以调整；次数比MaxH/2低者，维持不变。如图2所示，h1＞MaxH/2，则将h1调整为h1’，h1’＝(MaxH/2+h1)*0.5。次数比MaxH/2低者维持原出现次数，如h0＜MaxH/2，则h0维持不变。依此调整方式可得到与原图像不同曲线之亮度机率分布图(Adaptive Histogram，以ADH简称)，如图2之虚线所示。
分析单元115所产生之ADH则输入至动态范围亮度对应表产生单元120与对比增强亮度对应表产生单元130，用以产生动态范围亮度对应表(LUT_DR)与对比增强亮度对应表(LUT_CT)。
动态范围亮度对应表产生单元120对分析单元115所产生之ADH进行动态范围(Dynamic Range，DR)延伸处理。首先，动态范围亮度对应表产生单元120依据ADH，进一步计算图像原有之黑阶点(以DRb简称)与白阶点(以DRw简称)。DRb可以是为图像中最暗点之数字值，亦可以为ADH曲线上由数字值0往高数字值方向累加出现次数达某个值(如0.1)之数字值。DRw可以是为图像中最亮点之数字值，亦可以于ADH曲线上由数字值255往低数字值方向累加出现次数达某个值(如0.1)之数字值。如在8bit系统下，某图像之ADH分布图中，累加数字值0～10之总出现机率可达累加机率大于等于0.1，则可定DRb＝10；累加数字值230～255之总出现机率可达累加机率大于等于0.1，则可定DRw＝230。
DR的最大程度应分布于系统之全数字值范围，即在8bit系统下，DRb＝0，DRw＝255；在10bit系统下，DRb＝0，DRw＝1023。由上述方法计算出原图像之DRb与DRw后，可任意定义小于DRb的数字值DRb’(DRb’＜DRb)为新黑阶点，任意定义大于DRw的数字值DRw’(DRw’＞DRw)定义为新白阶点。
计算DRb，DRw与定义DRb’，DRw’之目的为标定出LUT_DR之两个转折点。转折点于LUT_DR上之坐标点的建立方式为(DRb，DRb’)与(DRw，DRw’)，其中DRb与DRw为原图像之黑阶点与白阶点；DRb’与DRw’则为新黑阶点与新白阶点。其示意图如图3，其中虚线为未经DR延伸调整之LUT曲线，而实线为经DR延伸调整后之LUT曲线。
依据两个端点与两转折点可自动建立出LUT_DR曲线上输入值(Input)所对应之输出值(Output)。产生输出值之方式可依线性内插方式或非线性内插方式运算而得。ADH分布图之亮度值即依此表完成DR延伸动作。
对比增强亮度对应表产生单元130对ADH进行对比增强处理。依据ADH，进一步计算图像暗色与亮色像素成分。在8bit系统下，本实施例定义暗色成分的范围分布于机率分布图上数字值0至40；定义亮色成分的范围分布于机率分布图上数字值215至255。在10bit系统下，暗色分布于0至160；亮色分布于863至1023。
在本实施例中，计算暗色范围内之累加机率值(以F1代表此累加机率值)与亮色范围内之累加机率值(以F2代表此累加机率值)。不同的F1与F2值表图像暗、亮色成分多寡不一，须通过不同曲线形状的LUT_CT加以增强视觉对比。在本实施例中，LUT_CT是由内建数据库LUT_CTF1与LUT_CTF2组成，其涵盖范围如图4。依据F1值大小可选定须增强暗色成分之半S形曲线(LUT_CTF1)；依据F2值大小可选定须增强亮色成分之半S形曲线(LUT_CTF2)。
于8bit系统下，LUT_CTF1为四个数字值0至79的亮度对应表(如图4之a，b，c与d)；LUT_CTF2为四个数字值80至255的亮度对应表(如图5.之e，f，g与h)。于10bit系统下，LUT_CTF1则为四个数字值0至317的亮度对应表；LUT_CTF2为四个数字值321至1023的亮度对应表。
四条LUT_CTF1的选择条件可依所计算而得之F1与k*(F1计算范围/全亮度数字值)来决定；四条LUT_CTF2的选择条件可依所计算而得之F2与k*(F2计算范围/全亮度数字值)来决定。k是选择半S形曲线之调整因子，k值介于0～1.2。以8bit系统为例，F1计算范围为40-0＝40；F2计算范围为255-215＝40；全亮度数字值则为255-0＝255。因此仅须依据F1与F2值，对照选择表即可选择出适于增强对比的LUT_CTF1与LUT_CTF2曲线。半S形曲线选择条件依如下表之不同k值所列
由上述计算得出之F1与F2依上表可选出LUT_CTF1与LUT_CTF2曲线。然而，如果直接将所选出之LUT_CTF1与LUT_CTF2曲线组合成LUT-CT，在某些情况下，可能会导致在LUT_CTF1与LUT_CTF2之交界点处之曲线斜率突然变化过大，导致某些图像经LUT_CT亮度对应查表后出现不协调之画面。
为减少不协调画面产生，同时达到图像亮度最佳化，本实施例以如下方式增加LUT_CT曲线平滑度。比如，如图5所示，LUT_CTF1与LUT_CTF2交界点(以midgry简称)之数字值分别减去第一微调系数g1与加上第二微调系数g2，取此midgry-g1、midgry与midgry+g2三坐标点进行亮度增强之微调。
如于8bit系统下，LUT_CTF1与LUT_CTF2之交界点midgry为80。为增加LUT_CT整体平滑度，可于LUT_CTF1与LUT_CTF2建构完成LUT_CT后，取g1＝10，g2＝20，即以70、80、100三坐标点进行亮度修正。修正目的为使70至100之间的曲线更平滑。
修正方法可以为取70与100两坐标点之一次线性内插方式重建70至100的LUT_CT内容值；或取70、80与100三坐标点做多次线性内插方式重建70至100的LUT_CT内容值，如图5所示。依此方式所得之LUT_CT具有增强图像对比与图像亮度之功能。在图5中，显示出原本所选取之LUT_CTF1与LUT_CTF2。至于在座标点70～100间则是微调区域。
综上所述，为达进行增强图像对比与图像亮度最佳化之目的，对比增强亮度对应表产生单元130会产生结合图4与图5之对应表。
于连续播放之数字图像中，本实施例能针对个别视框(frame)的图像内容产生不同之LUT_DR与LUT_CT。但若连续视框之间的LUT变化差异过大，易于视觉上产生不舒适感觉。同时于硬件实现时，须考虑硬件运算增强参数之耗损时间。平滑度调整单元140即可用于提高图像平滑度(Color Smoothing，C.S.)，其示意图如图6。
假设硬件运算参数(亦即产生对应表)须占去两个视框时间。在本实施例中，C.S.的平滑机制即取多个已运算而得之LUT作曲线内容值的相加平均，以当作该视框的LUT。
更详细地说明，应用于第N～N+2个视框之LUT_DR是取第N-6个视框所得之LUT_DR与第N-3个视框所得之LUT_DR的曲线内容值相加平均而得。同样地，应用于第N～N+2个视框之LUT_CT是将第N-6个视框所得之LUT_CT与第N-3个视框所得之LUT_CT的曲线内容值相加平均而得。在图6中，LUT_N-6代表取第N-6个视框所得之LUT_DR与LUT_CT，其它意思可类推。
依平滑度调整单元140所平均出之LUT_DR’、LUT_CT’，亮度调整单元150调整亮度信号Y，以得到新亮度信号Y’。
彩度补偿单元170会根据原亮度信号Y与新亮度信号Y’间之关系，而产生彩度补偿因子f。彩度补偿因子f与(Y’/Y)间可为一次线性关系或多次线性关系。彩度补偿单元170再根据所产生之彩度补偿因子f来补偿亮度色度分离信号之色度信号(Cb，Cr)，以得到补偿后色度信号(Cb’，Cr’)。其图像之色度信号(Cb，Cr)与图像二之色度信号(Cb’，Cr’)之间的关系可以如下公式Cb’＝f*Cb；Cr’＝f*Cr；最后，逆信号转换单元160再根据新亮度信号Y’与补偿后色度信号(Cb’，Cr’)，进行逆转换，以得到输出图像信号(R’G’B’)。输出图像信号(R’G’B’)可提高图像对比，动态范围与图像平滑度，同时能维持图像色调之一致性。
请注意，如果输入图像为静态图像(如数字相片)等，则本发明实施例(如图1)可不包括该平滑度调整单元140。亦即，由对应表产生单元120与130所产生之对应表LUT_DR与LUT_CT直接输入至该亮度调整单元150，以调整亮度信号Y，但仍需要彩度补偿单元170。
本发明另一实施例提供一种图像适应性色彩调整方法。输入图像信号为RGB数字信号，假设硬件运算色彩调整参数须占去两个视框时间。则此实施例之方法包括下列步骤。
A.)将图像中第N个视框之所有数字信号RGB转换至亮度与色度分离之信号YCbCr。
B.)统计此第N个视框之全图像下亮度Y出现机率分布图。
C.)对原图像机率分布图进行适应性权重分配(ADH)。
D.)进行动态范围(DR)延伸取ADH中出现之最小数字值为DRb(比如，设为30)，与出现之最大数字值为DRw(比如，设为240)，任意订出DRb’(比如，设为10)与DRw’(比如，设为250)，其中DRw’＜DRb；DRw’＞DRw。依照坐标点(0，0)(30，10)(240，250)(255，255)四点计算出LUT_DR，其中输出数字值依线性内插或非线性内插方式计算得出。
E.)对比增强计算ADH下暗色成分(数字值0～40)之F1值(比如，为0.05)，与亮色成分(数字值215～255)之F2值(比如，为0.3)。依据F1值由数据库中于LUT_CTF1范围内选出适当的半S形曲线；依据F2值由数据库中于LUT_CTF2范围内选出适当的半S形曲线，如此可建构出LUT_CT。为增加LUT_CT曲线平滑度与图像亮度最佳化，将LUT_CT上之平滑微调区域(70～100，其选择方式如上述)之两坐标点以一次线性方式(或取三坐标点以二次线性方式)重新计算数字值70至100之间的矩阵内容值而完成LUT_CT微调程序。
F.)提高图像平滑度将第N-6个视框所得之LUT_DR与第N-3个视框所得之LUT_DR的曲线内容值相加平均而成为第N～N+2个视框须增强之LUT_DR；将第N-6个视框所得之LUT_CT与第N-3个视框所得之LUT_CT的曲线内容值相加平均而成为第N～N+2个视框须增强之LUT_CT。
G.)将原图像之亮度信号(假设图像中某亮度色度信号之数字值(Y，Cb，Cr)＝(100，30，-30))，依查表法查询LUT_DR、LUT_CT可得新的亮度信号(假设新亮度色度信号之数字值(Y’，Cb，Cr)＝(110，30，-30))。
H.)根据原亮度信号(Y)与新亮度信号(Y’)间之关系，定义出彩度补偿因子(假设f与Y’/Y之间为一次线性关系，亦即，则f＝110/100＝1.1)，原亮度色度信号之色度成分(Cb，Cr)即依f值作适当的放大或缩小(即(Cb’，Cr’)＝(33，-33))。
I.)将调整后的亮度信号(Y’)与色度信号(Cb’，Cr’)转换回RGB信号，输出图像完成图像处理程序。
在本发明实施例中，可以使静态彩色图像于本处理程序后，图像动态范围方面黑阶与白阶明显地延伸；图像对比方面由白阶至黑阶亦具有较陡峭的变化。针对动态连续播放彩色影片，本发明实施例除了图像动态范围与图像对比有显著的变化之外，图像信号同时因平滑机制处理而于人眼观赏时呈现出更舒适之自然感，同时彩度补偿机制还维持图像调整前后色调一致性。由于计算与判断可得到不同图像时LUT的内容，因此更符合适应性色彩调整的目的。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域：
的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求
所界定者为准。
权利要求
1.一种显示器之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是包括分析单元，接收亮度色度图像信号，该亮度色度图像信号至少具有亮度成份与色度成份，该分析单元分析并重计该亮度色度图像信号之该亮度成份之机率分布图，以得到权重亮度机率分布图；动态范围亮度对应表产生单元，接收该分析单元所输出之该权重亮度机率分布图，对其进行动态范围延伸，以产生动态范围亮度对应表；对比增强亮度对应表产生单元，接收该分析单元所输出之该权重亮度机率分布图，对其进行对比增强，以产生对比增强亮度对应表，用以调整该亮度成份之图像对比；亮度调整单元，根据该动态范围亮度对应表与对比增强亮度对应表，来调整该亮度色度图像信号之该亮度成份；以及彩度补偿单元，根据调整前后之该亮度成份间之关系，来补偿该亮度色度图像信号之该色度成份。
2.根据权利要求
1所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是还包括信号转换单元，将数字输入图像信号转换成具该亮度成份与其它成份之该亮度色度图像信号。
3.根据权利要求
2所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该数字输入图像信号为静态图像。
4.根据权利要求
3所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是还包括逆信号转换单元，接收该亮度调整单元所输出之该调整后亮度成份与该信号转换单元所输出之该亮度色度图像信号之该其它成份，以产生不具亮度成份之输出图像信号。
5.根据权利要求
1所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该亮度色度图像信号包括YCbCr信号、YUV信号、HSI信号或YPbPr信号。
6.根据权利要求
1所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该分析单元模拟人眼于观赏图像时的适应性视觉感知，对该亮度成份之该机率分布图进行亮度分布权重分配，以取得符合视觉感知之该权重亮度机率分布图。
7.根据权利要求
1所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该动态范围亮度对应表产生单元将该权重亮度机率分布图之最暗点数字值与最亮点数字值定义为第一黑阶点数字值与第一白阶点数字值，以用于定义延展动态范围之第二黑阶点数字值与第二白阶点数字值，其中该第二黑阶点数字值小于该第一黑阶点数字值，以及该第二白阶点数字值大于该第一白阶点数字值，该第二黑阶点数字值与该第二白阶点数字值用于产生该动态范围亮度对应表。
8.根据权利要求
1所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该动态范围亮度对应表产生单元将累加该权重亮度机率分布图之机率值达第一数值与第二数值之亮度数字值来定义第一黑阶点数字值与第一白阶点数字值，以用于定义延展动态范围之第二黑阶点数字值与第二白阶点数字值，其中该第二黑阶点数字值小于该第一黑阶点数字值，以及该第二白阶点数字值大于该第一白阶点数字值，该第二黑阶点数字值与该第二白阶点数字值用于产生该动态范围亮度对应表。
9.根据权利要求
7或8所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该动态范围亮度对应表依线性内插法或非线性内插法计算而得。
10.根据权利要求
1所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该对比增强亮度对应表产生单元计算该权重亮度机率分布图之暗色成分机率累加值(F1)与亮色成分机率累加值(F2)；根据该暗色成分机率累加值(F1)与该亮色成分机率累加值(F2)，该对比增强亮度对应表由两组涵盖不同数字值范围之多个第一部分对比增强亮度对应表(LUT_CTF1)与第二部分对比增强亮度对应表(LUT_CTF2)建构而成，第一部分对比增强亮度对应表与第二部分对比增强亮度对应表包括四条不同形状之曲线。
11.根据权利要求
10所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是为增加对比增强亮度对应表之曲线平滑度，该对比增强亮度对应表产生单元依据该第一部分对比增强亮度对应表(LUT_CTF1)与该第二部分对比增强亮度对应表(LUT_CTF2)之交界点，得到一段微调区域进行曲线平滑度微调。
12.根据权利要求
11所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该段微调区域之曲线平滑度微调可利用一次线性内插方式或多次线性内插方式进行。
13.根据权利要求
1所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该彩度补偿单元根据调整前后之该亮度成份间之差异程度而计算出彩度补偿因子，用以维持图像之色调一致性。
14.根据权利要求
13所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该彩度补偿因子与调整前后之该亮度成份之差异程度之关系可为线性关系或多次线性关系式。
15.一种显示器之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是包括信号转换单元，接收第一图像信号以转换成第二图像信号，该第一图像信号不具有亮度成份，该第二图像信号至少具有亮度成份与色度成份；分析单元，分析并权重计算该第二图像信号之该亮度成份之机率分布图，以得到权重亮度机率分布图；动态范围亮度对应表产生单元，接收该分析单元所输出之该权重亮度机率分布图，对其进行动态范围延伸，以产生动态范围亮度对应表；对比增强亮度对应表产生单元，接收该分析单元所输出之该权重亮度机率分布图，对其进行对比增强，以产生对比增强亮度对应表，用以调整该亮度成份之图像对比；平滑度调整单元，取该动态范围亮度对应表产生单元所产生之多个动态范围亮度对应表，加以平滑，以产生平滑后动态范围亮度对应表，以及取该对比增强亮度对应表产生单元所产生之多个对比增强亮度对应表，加以平滑，以产生平滑后对比增强亮度对应表；亮度调整单元，根据该平滑后动态范围亮度对应表与该平滑后对比增强亮度对应表，来调整该第二图像信号之该亮度成份以产生调整后亮度成份；彩度补偿单元，根据调整前后之该亮度成份间之关系，来补偿该第二图像信号之该色度成份；以及逆信号转换单元，接收该第二图像信号之补偿后色度成份与该调整后亮度成份，以转换成输出图像信号，该输出图像信号不具有亮度成份。
16.根据权利要求
15所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该第二图像信号包括YCbCr信号、YUV信号、HSI信号或YPbPr信号。
17.根据权利要求
15所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该第一图像信号为动态图像。
18.根据权利要求
15所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该分析单元模拟人眼于观赏图像时的适应性视觉感知，对该亮度成份之该机率分布图进行亮度分布权重分配，以取得符合视觉感知之该权重亮度机率分布图。
19.根据权利要求
15所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该动态范围亮度对应表产生单元将该权重亮度机率分布图之最暗点数字值与最亮点数字值定义为第一黑阶点数字值与白阶点数字值，任意定义用于延展动态范围之第二黑阶点数字值与第二白阶点数字值，其中该第二黑阶点数字值小于该第一黑阶点数字值，以及该第二白阶点数字值大于该第一白阶点数字值，该第二黑阶点数字值与该第二白阶点数字值用于产生该动态范围亮度对应表。
20.根据权利要求
15所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该动态范围亮度对应表产生单元将累加该权重亮度机率分布图之机率值达第一数值与第二数值之亮度数字值来定义第一黑阶点数字值与第一白阶点数字值，以用于定义延展动态范围之第二黑阶点数字值与第二白阶点数字值，其中该第二黑阶点数字值小于该第一黑阶点数字值，以及该第二白阶点数字值大于该第一白阶点数字值，该第二黑阶点数字值与该第二白阶点数字值用于产生该动态范围亮度对应表。
21.根据权利要求
19或20所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该动态范围亮度对应表依线性内插法或非线性内插法计算而得。
22.根据权利要求
15所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该对比增强亮度对应表产生单元计算该权重亮度机率分布图之暗色成分机率累加值(F1)与亮色成分机率累加值(F2)；根据该暗色成分机率累加值(F1)与该亮色成分机率累加值(F2)，该对比增强亮度对应表由两组涵盖不同数字值范围之多个第一部分对比增强亮度对应表(LUT_CTF1)与第二部分对比增强亮度对应表(LUT_CTF2)建构而成，第一部分对比增强亮度对应表与第二部分对比增强亮度对应表包括四条不同形状之曲线。
23.根据权利要求
22所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是为增加对比增强亮度对应表之曲线平滑度，该对比增强亮度对应表产生单元依据该第一部分对比增强亮度对应表(LUT_CTF1)与该第二部分对比增强亮度对应表(LUT_CTF2)之交界点，得到一段微调区域进行曲线平滑度微调。
24.根据权利要求
23所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该段微调区域之曲线平滑度微调可利用一次线性内插方式或多次线性内插方式进行。
25.根据权利要求
15所述之数字图像适应性色彩调整装置，其特征是该彩度补偿单元根据调整前后之该亮度成份间之差异程度而计算出彩度补偿因子，用以维持图像之色调一致性。
26.根据权利要求
15所述之数字图像适应性色彩调整装置，其中该彩度补偿因子与调整前后之该亮度成份之差异程度之关系可为线性关系或多次线性关系式。
27.一种图像适应性色彩调整方法，其特征是包括将连续输入之输入图像信号转换至连续之亮度色度分离信号，该亮度色度分离信号含亮度成份与色度成份；统计该亮度成份之机率分布图，并进行适应性权重分配，以得到权重亮度机率分布图；对该权重亮度机率分布图进行动态范围(DR)延伸，以得到动态范围亮度对应表(LUT_DR)；对该权重亮度机率分布图进行对比增强，以得到对比增强亮度对应表(LUT_CT)；对该对比增强亮度对应表进行曲线平滑；将多个亮度成份所对应之多个动态范围亮度对应表相加平均而形成应用于后续亮度成份之动态范围亮度对应表，以及将多个亮度成份所对应之多个平滑后对比增强亮度对应表相加平均而形成应用于该后续亮度成份之对比增强亮度对应表；根据平均而成之该动态范围亮度对应表与该对比增强亮度对应表，对该后续亮度成份进行亮度调整；根据调整前后之亮度成份，对该亮度色度分离信号之该色度成份进行彩度补偿；以及对亮度调整与彩度补偿后之该亮度色度分离信号进行逆转换，以产生连续之输出图像信号。
28.根据权利要求
27所述之方法，其特征是该亮度色度分离信号包括YCbCr信号、YUV信号、HSI信号或YPbPr信号。
29.根据权利要求
27所述之方法，其特征是得到该权重亮度机率分布图之该步骤包括模拟人眼于观赏图像时的适应性视觉感知，对该亮度成份之该机率分布图进行亮度分布权重分配。
30.根据权利要求
27所述之方法，其特征是进行动态范围(DR)延伸以得到该动态范围亮度对应表(LUT_DR)之该步骤包括将该权重亮度机率分布图之最暗点数字值与最亮点数字值定义为第一黑阶点数字值与白阶点数字值，任意定义用于延展动态范围之第二黑阶点数字值与第二白阶点数字值，其中该第二黑阶点数字值小于该第一黑阶点数字值，以及该第二白阶点数字值大于该第一白阶点数字值，该第二黑阶点数字值与该第二白阶点数字值用于产生该动态范围亮度对应表。
31.根据权利要求
27所述之方法，其特征是该动态范围亮度对应表产生单元将累加该权重亮度机率分布图之机率值达第一数值与第二数值之亮度数字值来定义第一黑阶点数字值与第一白阶点数字值，以用于定义延展动态范围之第二黑阶点数字值与第二白阶点数字值，其中该第二黑阶点数字值小于该第一黑阶点数字值，以及该第二白阶点数字值大于该第一白阶点数字值，该第二黑阶点数字值与该第二白阶点数字值用于产生该动态范围亮度对应表。
32.根据权利要求
30或31所述之方法，其特征是该动态范围亮度对应表依线性内插法或非线性内插法计算而得。
33.根据权利要求
27所述之方法，其特征是对该权重亮度机率分布图进行对比增强以得到该对比增强亮度对应表(LUT_CT)之该步骤包括计算该权重亮度机率分布图之暗色成分机率累加值(F1)与亮色成分机率累加值(F2)；根据该暗色成分机率累加值(F1)与该亮色成分机率累加值(F2)，该对比增强亮度对应表由两组涵盖不同数字值范围之多个第一部分对比增强亮度对应表(LUT_CTF1)与第二部分对比增强亮度对应表(LUT_CTF2)建构而成，第一部分对比增强亮度对应表与第二部分对比增强亮度对应表包括四条不同形状之曲线。
34.根据权利要求
33所述之方法，其特征是对该对比增强亮度对应表进行曲线平滑之该步骤包括依据该第一部分对比增强亮度对应表(LUT_CTF1)与该第二部分对比增强亮度对应表(LUT_CTF2)之交界点，得到一段微调区域进行曲线平滑度微调。
35.根据权利要求
34所述之方法，其特征是该段微调区域之曲线平滑度微调可利用一次线性内插方式或多次线性内插方式进行。
36.根据权利要求
27所述之方法，其特征是该彩度补偿单元根据调整前后之该亮度成份间之差异程度而计算出彩度补偿因子，用以维持图像之色调一致性。
37.根据权利要求
27所述之方法，其特征是该彩度补偿因子与调整前后之该亮度成份之差异程度之关系可为线性关系或多次线性关系式。
专利摘要
本发明提供一种显示器之数字图像适应性色彩调整方法与装置。当显示器于播放数字图像时，能自动针对图像内容以提高输出图像的对比与动态范围。在本发明中，会计算图像亮度分布之统计图、分析图像之动态范围程度、计算动态范围延展参数、分析图像对比强度与计算对比增强参数。在计算动态延展参数与对比增强参数时，乃是自动产生亮度之对应表(Look Up Table)以及彩度补偿参数。根据此对应表及彩度补偿参数，来调整图像亮度与色度，以增加图像画面质量。
文档编号G09G5/06GK1997165SQ200510135699
公开日2007年7月11日 申请日期2005年12月31日
发明者柯俊宇, 陈君彦, 何肇伟 申请人:财团法人工业技术研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan