本发明与图像处理技术相关，并且尤其与调整影像亮度的技术相关。
背景技术：
显示面板通常具有能够呈现的亮度一上限，其称为额定亮度。另一方面，影像通常具有一预定亮度，当影像以具有与其预定亮度相同的额定亮度的显示面板来显示时，影像能够展现出最理想的观赏效果。然而，当显示面板的额定亮度与影像的预定亮度不同时，影像便无法展现出最理想观赏效果。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提出一种图像处理装置及图像处理方法。
根据本发明的一具体实施例为一种图像处理装置，其中包含一解析电路、一侦测电路、一决定电路与一转换电路。该解析电路系用以解析一影像来得到该影像的一预定亮度。该侦测电路根据该影像中多个像素的原始亮度产生该影像的一亮度分布数据。该决定电路根据该影像的该预定亮度、该影像的该亮度分布数据，以及一显示面板的一额定亮度，决定一亮度转换关系。该转换电路根据该影像的该多个像素的原始亮度与该亮度转换关系产生该影像的该多个像素的转换后对亮度。
根据本发明的另一具体实施例为一种图像处理方法。于该图像处理方法中，首先，一影像被解析，以得到该影像的一预定亮度。接着，根据该影像中多个像素的原始亮度，该影像的一亮度分布数据被产生。根据该影像的该预定亮度、该影像的该亮度分布数据，以及一显示面板的一额定亮度，一亮度转换关系被决定。随后，根据该影像的该多个像素的原始亮度与该亮度转换关系，该影像的该多个像素的转换后对亮度被产生。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1为根据本发明的一实施例所绘示的图像处理装置的方块图。
图2(a)为一影像的亮度分布数据的范例示意图；图2(b)与图2(c)为根据图2(a)所示的亮度分布数据所决定的亮度转换关系的范例示意图。
图3(a)为另一影像的亮度分布数据的范例示意图；图3(b)与图3(c)为根据图3(a)所示的亮度分布数据所决定的亮度转换关系的范例示意图。
图4(a)为另一影像的亮度分布数据的范例示意图；图4(b)与图4(c)为根据图4(a)所示的亮度分布数据所决定的亮度转换关系的范例示意图。
图5呈现根据本发明的一实施例所绘示的转换电路的方块图。
图6呈现根据本发明的另一实施例所绘示的转换电路的方块图。
图7(a)呈现根据本发明的另一实施例所绘示的图像处理装置的方块图。
图7(b)呈现根据本发明的一实施例所绘示的补偿电路的方块图。
图8为根据本发明的一实施例所绘示的图像处理方法的流程图。
须说明的是，本发明的图式包含呈现多种彼此关联的功能性模块的功能方块图。该等图式并非细部电路图，且其中的连接线仅用以表示信号流。功能性元件及/或程序间的多种互动关系不一定要透过直接的电性连结始能达成。此外，个别元件的功能不一定要如图式中绘示的方式分配，且分布式的区块不一定要以分布式的电子元件实现。
符号说明
100：图像处理装置11：解析电路
12：侦测电路13：决定电路
14：转换电路14a：储存电路
14b：查找电路14c：储存电路
14d：查找电路14e：内插电路
15：补偿电路15a：倒数电路
15b：第一乘法器15c：第二乘法器
190：显示面板210、310、410：转换曲线
210a、210b、310a、310b、410a、410b：亮度范围
s81～s84：流程步骤
具体实施方式
请参阅图1，图1为根据本发明的一实施例所绘示的图像处理装置的方块图。图像处理装置100耦接于一显示面板190，图像处理装置100包含一解析电路11、一侦测电路12、一决定电路13与一转换电路14。实作上，图像处理装置100可设置于一电视芯片内。
解析电路11负责解析一影像来取得该影像的预定亮度li。在一实施例中，解析电路11系透过解析该影像的文件头来取得预定亮度li。侦测电路12负责根据该影像的多个像素的原始亮度产生一亮度分布数据lddi。须说明的是，解析电路11与侦测电路12的实施方式皆为本发明所属技术领域中具有通常知识者所知，于此不赘述。接着，决定电路13根据自解析电路11所接收的该影像的预定亮度li，自侦测电路12所接收的该影像的亮度分布数据lddi，以及显示面板190的额定亮度ld(通常系预先记录于显示面板190所配合的电视芯片中)，决定一亮度转换关系ltr。随后，转换电路14便会根据该影像的多个像素的原始亮度与该亮度转换关系ltr，产生对应于该影像的多个像素的转换后亮度。
请参阅图2(a)，其系为一影像的亮度分布数据的范例示意图，其中横轴为亮度，纵轴为像素数量。由图2(a)可知，该影像中大部分像素的亮度位于一中亮度区域；换句话说，该影像的亮度密集区位于一中亮度区域。请参阅图2(b)与图2(c)，图2(b)系为当显示面板的额定亮度高于该影像的预定亮度时，决定电路13根据图2(a)所示的亮度分布数据所决定的一亮度转换关系的一范例示意图，图2(c)系为当显示面板的额定亮度低该影像的预定亮度时，决定电路13根据图2(a)所示的亮度分布数据所决定的一亮度转换关系的一范例示意图，其中横轴为原始亮度，纵轴为转换后亮度。由于该影像中大部分像素的亮度均位于一中亮度区域，因此图2(b)中的曲线210中斜率最高的区段，与图2(c)中的曲线220中斜率最高的区段，均对应于各自的中亮度区域210b与220b，藉此可提高此影像亮度均等程度，进而达到提升对比度的效果。
此外，为了使像素亮度在不同额定亮度的显示面板显示出来的亮度维持一致，因此相较于对应于显示面板的额定亮度ld高于该影像的预定亮度li的曲线210，对应于显示面板的额定亮度ld低于该影像的预定亮度li时的曲线220其斜率较大。举例来说，曲线220在低亮度区域220a的斜率，大于曲线210在低亮度区域210a的斜率。
请参阅图3(a)，其系为一影像的亮度分布数据的范例示意图，其中横轴为亮度值，纵轴为像素数量。由图3(a)可知，该影像中大部分像素的亮度位于一高亮度区域；换句话说，该影像的亮度密集区位于一高亮度区域。请参阅图3(b)与图3(c)，图3(b)系为当显示面板的额定亮度高于该影像的预定亮度时，决定电路13根据图3(a)所示的亮度分布数据所决定的一亮度转换关系的一范例示意图，图3(c)系为当显示面板的额定亮度低该影像的预定亮度时，决定电路13根据图3(a)所示的亮度分布数据所决定的一亮度转换关系的一范例示意图，其中横轴为原始亮度，纵轴为转换后亮度。由于该影像中大部分像素的亮度均位于一高亮度区域，因此图3(b)中的曲线310中斜率最高的区段，与图3(c)中的曲线320中斜率最高的区段，均对应于各自的中亮度区域310b与320b，藉此可提高此影像亮度均等程度，进而达到提升对比度的效果。
相似地，为了使像素亮度在不同额定亮度的显示面板显示出来的亮度维持一致，因此相较于对应于显示面板的额定亮度ld高于该影像的预定亮度li的曲线310，对应于显示面板的额定亮度ld低于该影像的预定亮度li时的曲线320其斜率较大。举例来说，曲线320在低亮度区域320a的斜率，大于曲线310在低亮度区域310a的斜率。
请参阅图4(a)，其系为一影像的亮度分布数据的范例示意图，其中横轴为亮度值，纵轴为像素数量。由图4(a)可知，该影像中大部分像素的亮度位于一低亮度区域；换句话说，该影像的亮度密集区位于一低亮度区域。请参阅图4(b)与图4(c)，图4(b)系为当显示面板的额定亮度高于该影像的预定亮度时，决定电路13根据图4(a)所示的亮度分布数据所决定的一亮度转换关系的一范例示意图，图4(c)系为当显示面板的额定亮度低该影像的预定亮度时，决定电路13根据图4(a)所示的亮度分布数据所决定的一亮度转换关系的一范例示意图，其中横轴为原始亮度，纵轴为转换后亮度。由于该影像中大部分像素的亮度均位于一低亮度区域，因此图4(b)中的曲线410中斜率最高的区段，与图4(c)中的曲线420中斜率最高的区段，均对应于各自的低亮度区域410a与420a，藉此可提高此影像亮度均等程度，进而达到提升对比度的效果。
相似地，为了使像素亮度在不同额定亮度的显示面板显示出来的亮度维持一致，因此相较于对应于显示面板的额定亮度ld高于该影像的预定亮度li的曲线410，对应于显示面板的额定亮度ld低于该影像的预定亮度li时的曲线420其斜率较大。举例来说，曲线420在低亮度区域420a的斜率，大于曲线410在低亮度区域410a的斜率。
从另一方面来说，由当显示面板的额定亮度ld高于该影像的预定亮度li时，决定电路13所决定的亮度转换关系图2(b)、图3(b)与图4(b)可看出，曲线中的高斜率区间各自对应其亮度密集区。举例来说，对应于影像的亮度密集区位于一中亮度区域的曲线210的高斜率区间所对应的亮度，低于对应于影像的亮度密集区位于一高亮度区域的曲线310的高斜率区间所对应的亮度，但高于对应于影像的亮度密集区位于一低亮度区域的曲线410的高斜率区间所对应的亮度。
综上所述，决定电路13可根据影像的亮度分布数据以及影像预定亮度li与显示面板额定亮度ld的相对大小关系，决定一亮度转换关系ltr。须说明的是，前述范例系用以说明决定电路13在各种不同情况下决定亮度转换关系ltr时采用的策略；该等区段斜率不以特定数值为限，所谓低亮度区域亦不以特定亮度范围为限，而是可由电路设计者根据经验法则选定。
实务上，决定电路13可利用多种控制和处理平台实现，包含固定式的和可编程化的逻辑电路，例如可编程化逻辑门阵列、集成电路、微控制器、微处理器、数字信号处理器。此外，控制器可被设计为透过执行一存储器(未绘示)中所储存的指令来完成其任务。
于一实施例中，决定电路13利用一个或多个函数描述亮度转换关系，并将该等函数提供给转换电路14。据此，转换电路14即能以影像中各像素的一原始亮度做为该等函数的输入值，计算出一转换后亮度。实作上，可利用多个运算电路(例如加减乘除运算电路、三角函数运算电路、指数对数运算电路…等等)或是一个微处理器来实现转换电路14。
图5呈现转换电路14的一实施例。在此实施例中，转换电路14包含一储存电路14a与一查找电路14b。储存电路14a系用以储存决定电路13提供的一查找表，其包含代表一亮度转换关系的多组参数；更明确地说，每一组参数包含一个输入亮度与输出亮度，用以呈现该亮度转换关系。以利用八位数值来表示输入亮度的情况为例，输入亮度可以二百五十六种数值来表示。因此，决定电路13可提供二百五十六组参数，一一对应于这二百五十六种输入亮度与输出亮度的转换关系。随后，查找电路14b根据影像中各像素的原始亮度与该查找表，输出一转换后亮度。利用查找表来实现转换电路14的优点在于可以省去许多运算电路，以降低硬件成本。
图6呈现转换电路14的另一实施例。在此实施例中，转换电路14包含一储存电路14c、一查找电路14d与一内插电路14e。相似地，储存电路14c系用以储存决定电路13提供的一查找表，但在此实施例中，查找表仅包含三十二组参数，其数量少于输入亮度的二百五十六种数值，可减少查找表所占用储存电路14c的存储器空间。以利用八位数値来表示输入相对亮度的情况为例，，这三十二组参数可以是对应于00000000、00001000、00010000、00011000、00100000、00101000、…等三十二种三个最低有效位皆为零的输入亮度。查找电路14d可根据一像素的原始亮度的五个最高有效位，自该查找表中找出最接近该原始亮度的两个输入亮度，并找出对应于该两个输入亮度的两个输出亮度，接着对两个输出亮度进行内插计算，以产生该像素的转换后亮度。
对yuv色彩空间与ycbcr色彩空间而言，亮度的改变会改变在视觉上的饱和度，因此需对饱和度作补偿。图7(a)呈现根据本发明的另一实施例所绘示的图像处理装置的方块图。相较于图1中的图像处理装置100，图像处理装置700进一步包含一补偿电路15，藉由调整色度(chroma)来补偿因转换电路14所进行的亮度调整对饱和度所造成的影响。更明确地说，补偿电路15会根据一像素的原始亮度以及转换电路14输出的该像素的转换后亮度，调整该像素的色度，以维持该像素在视觉上的饱和度大致不变。
图7(b)呈现补偿电路15的一种实施例。在此实施例中，补偿电路15包含一倒数电路15a、一第一乘法器15b与一第二乘法器15c。倒数电路15a负责根据一原始亮度输出该原始亮度的倒数。实务上，可利用一个查找表来实现倒数电路15a。第一乘法器15b将原始亮度的倒数与转换后亮度相乘，等效于将转换后相对亮度除以原始相对亮度，产生转换后亮度与原始亮度间的比值。随后，第二乘法器15c会将原始色度乘上该比值，以产生一调整后色度来维持该在视觉上的饱和度大致不变。实作上，提供至倒数电路15a的原始亮度以及提供至第一乘法器15b的转换后亮度可以都被标准化到为范围在0到1之间的数值。
图8为根据本发明的一实施例所绘示的图像处理方法的流程图。首先，步骤s81为解析一影像以得到该影像的一预定亮度。接着，步骤s82为根据该影像中多个像素的原始亮度产生该影像的一亮度分布数据。步骤s83为根据该影像的该预定亮度、该影像的该亮度分布数据，以及一显示面板的一额定亮度，决定一亮度转换关系。随后，步骤s84为根据该影像的该多个像素的原始亮度与该亮度转换关系，产生该影像的该多个像素的转换后对亮度。
本发明所属技术领域中具有通常知识者可理解，先前在介绍图像处理装置100时描述的各种操作变化亦可应用至图8中的图像处理方法，其细节不再赘述。
藉由以上实施例的详述，系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实施例来对本发明的范畴加以限制。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范畴内。