专利名称：提高影像调整效率及精确度的装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种影像调整装置及方法，特别是涉及提高影像调整的效率及精确度的影像调整装置及方法。
背景技术：
传统的影像接口(Video Interface)可提供多组的影像讯号输入，例如Digital YCbCr、Digital RGB、Analog YPbPr、Analog RGB、AnalogS-Video、Analog Composite Video、、、等。每一组讯号的规格不完全相同，其所需要的解码器(Decoder)亦不相同。而由于选择不同的解码器，讯号所经过的电路路径也不相同。因此，影像接口会有许多电路路径以供不同的影像讯号输入。而以不同路径显示标准影像时会造成影像讯号的偏置值(Offset)及增益值(Gain)有所不同。
除了不同路径会造成讯号的差异外，不同的电路板也可能会造成差异。倘若同一路径在不同一块电路板上，由于板上同一模拟元件如模拟数字转换器(ADC)因生产制造上的差异，这种差异也会导致同一路径在不同一块电路板上讯号偏置与增益的不同。
请参阅图1，图1为已知技术将YCbCr讯号转换成RGB讯号的影像特性图。显示器显示影像是以RGB形式显示，讯号必需在输入显示器前先转换成RGB的形式。如图1所示的影像特性图常用来描述影像的特征。影像特性图的表示方式为水平轴为影像的灰度值，垂直轴为所对应灰度值像素的数量，而整张影像特性图曲线的面积则代表该影像像素的总数量，因此藉由影像特性图即可得知整个影像的灰度分布情形。
如图1所示，三条不同的曲线分别代表R、G、B三色分别相对应的影像特性，正确的灰度范围是分布在0至255之间，但由于YCbCr讯号转换成RGB讯号会造成偏置值与增益值偏差，因此实际范围变为16至235而非0至255。
由上述说明可知，一般造成影像讯号的偏置值与增益值偏差，无法正确分布在0至255范围有以下原因第一，讯号形式；第二，影像处理；第三，讯号路径；第四，元件差异。
由于上述因素造成偏置值及增益值偏差时，会造成影像的对比及颜色偏差，影响影像的品质。例如影像由YCbCr转换成RGB时，灰度只分布在16至235，将会造成影像的对比及颜色产生偏差，影响影像的品质。
因此在生产线上，每一台电视在出厂前，会针对元件特性的差异，而对电视的电路路径进行亮度、对比及色温的调整，特别是调整经过模拟数字转换器路径的讯号，如此才能确保产品品质。已知的调整方法是以人工方式调整不同电路路径的R、G、B三色的偏置值及增益值，再藉由色度计的量测来间接推测调整结果。从事调整工作的人员必须经过特殊的专业训练，细心、耐心地进行调整工作，才能确保一定的品质。而调整每一电路路径平均需要30秒以上的时间。因此已知调整方式可说相当费时、费力且不易掌控品质，且容易造成在大量生产时的瓶颈。
因此本发明的主要目的在于提供一种影像调整装置，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种影像调整装置，以提高影像调整的效率及准确度。
根据本发明的一种影像调整装置，其用以接收由可供多组影像讯号输入的一影像接口(video interface)所传来的一组输入讯号，进行自动调整并产生一组输出讯号。影像调整装置包含一运算模块、一储存模块、一偏置(offset)模块以及一增益(gain)模块。
运算模块接收一测试图形，用以产生多个调整讯号。储存模块用以储存该多个调整讯号。偏置模块依据该多个调整讯号转换该组输入讯号以产生一组暂时讯号。增益模块依据该多个调整讯号转换该组暂时信号以产生该组输出讯号。
因此本发明影像调整装置及其方法是利用设计的电路、测试图形配合计算机运算，以确认影像灰度值，而通过计算机控制重复调整每一电路路径，每一秒至少可调整一个电路路径，来直接确认灰度值。相较于已知技术，本发明的影像调整装置及方法较利用色度计间接推测结果的方式更为准确及迅速，大幅提高影像调整速度及精度。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及附图得到进一步的了解。
图1为已知技术将YCbCr讯号转换成RGB讯号的灰度示意图。
图2为本发明影像调整装置的系统方块图。
图3为本发明影像调整装置的储存模块示意图。
图4A为输入讯号所包含的一测试图形。
图4B为对应于图4A所示的测试图形的影像特性图。
图5为实际的影像特性图形的示意图。
图6为本发明的影像特性图判断灰度值的示意图。
图7为本发明的另一实施例的一种影像调整装置。
图8为本发明的另一实施例内的储存模块的示意图。
图9为本发明的影像调整方法的步骤流程图。
图10为本发明影像调整方法另一实施例的步骤流程图。
附图标号说明20、50影像调整装置 22输入讯号24、52运算模块 25、53调整讯号26、54储存模块 28偏置模块29暂时讯号 30、58增益模块31、61输出讯号 40影像接口42偏置数据表 44增益数据表56第一偏置模块 57第一暂时讯号59第二暂时讯号 60第二偏置模块120测试图形 122、124影像特性图具体实施方式
请参阅图2，图2为本发明影像调整装置20的系统方块图。本发明的一种影像调整装置20是用以接收由可供多组影像讯号输入的一影像接口(video interface)40所传来的一组输入讯号22，进行自动调整并产生一组输出讯号31。影像调整装置20包含一运算模块24、一储存模块26、一偏置(offset)模块28以及一增益(gain)模块30。
运算模块24接收输入讯号22所包含的一测试图形(未显示于图2)，将测试图形转换为一影像特性图，并依据影像特性图的灰度分布产生包含多个偏置讯号与多个增益讯号的多个调整讯号25。在一实施例中，本发明的测试图形是由一控制器控制一图形产生器产生。
请参阅图3，图3为图2影像调整装置20的储存模块26的示意图。储存模块26是用以储存多个调整讯号25。储存模块26包含一偏置数据表42及一增益数据表44。偏置数据表42是用以储存多个偏置讯号，而增益数据表44用以储存多个增益讯号。偏置数据表42中所记录的偏置讯号即为offset值，而增益数据表44中所记录的增益讯号即为gain值。
请参阅图2及图3。偏置模块28连接至偏置数据表42。偏置模块28依据调整讯号25内所包含的多个偏置讯号转换该组输入讯号22。以产生一组暂时讯号29。增益模块30连接至增益数据表44。增益模块30依据多个调整讯号25内所包含的多个增益讯号转换该组暂时讯号29以产生该组输出讯号31。
请参阅图4A及图4B，图4A为图2输入讯号22所包含的一测试图形，图4B为对应于图4A所示的测试图形120的影像特性图122。以下利用图4A及图4B详细说明运算模块24将测试图形120转换为一影像特性图122，并依据影像特性图122的灰度分布产生多个调整讯号25的过程。输入讯号22内包含一测试图形120，如图4A所示。测试图形120的影像为可区分成左、右二块的灰度影像，其灰度值分别为G1及Gh。此G1及Gh可依据输入讯号22的种类而得知，每一种不同种类的输入讯号22，例如Digital YCbCr、Digital RGB、Analog YPbPr、Analog RGB、Analog S-Video、Analog CompositeVideo等，皆有其相对应的G1及Gh值，因此G1及Gh为已知的函数。
在图4A所示的实施例中，输入讯号22为YCbCr讯号，而测试图形120的灰度值为已知的，其中G1＝30、Gh＝224。影像经影像接口40输入后，由运算模块24计算出对应的影像特性图，如图4B所示。原本灰度为30的影像经影像接口40路径后，其灰度多到g1，而原本灰度为224的影像经影像接口40.路径后，其灰度多到gh，于是需要进行多值的还原。在此定义一偏置(Offset)及增益(Gain)，其计算方式如下式1Offset1＝G1式2Offset2＝g1式3Gain=Gh-Glgh-gl]]>影像经影像接口40路径的各组处理后，造成影像灰度偏置、增益偏异时，可由上述的式1、式2及式3获得此电路路径的偏置值及增益值，并经由下述的式4的运算，影像即可得到精确的调整。于式4的运算式中Offset3＝Offset2-Offset1。
式4GrayLevel′=[Gray Level-Offset3-Gl(1-1Gain)]×Gain]]>图4A的测试图形120依序由不同的电路路径输入影像接口40。为不受讯号格式转换影响，由影像接口40输出的讯号是以Digital RGB的形式输出。运算模块24依式1、式2及式3计算每一电路路径的偏置值及增益值再依序存入偏置数据表42及增益数据表44，如此即完成每一电路路径的调整。尔后，经影像接口40不同电路路径输出的影像先经由式4运算后再传送给显示器即可获得最佳的影像品质。
请参阅图4A、图4B以及图5，图5为图4A所示的测试图形120的实际影像特性图124的示意图。而在实际的情况下，由于模拟元件特性、电路路径及杂讯等影响，偏置模块28、增益模块30计算图4A的测试影像所得到的影像特性图是如图5所示的图形，并非如图4B所示影像特性图122如此单纯，而图4B只是基于上述说明需要所表示的简图。换句话说，在实际的情况下，影像特性图的灰度会分布在特定的区域内。
如图5所示，在本实施例中，影像特性图124会将影像区分左右两块，其中一半为较暗的灰度126、另一半为较亮的灰度128，且大致上各占50％。为了要合理定义出g1及gh，我们利用计算影像特性图的面积来决定g1值及gh值，g1的决定是由影像特性图的最左边开始的右积分影像特性图的面积。
请参阅图5及图6，图6为计算图5的影像特性图124的灰度值的示意图。如图5所示，影像特性图124中，会将影像区分左右两块一半为较暗的灰度126、另一半为较亮的灰度128，大致上各占50％。计算灰度值，取较暗的灰度126及较亮的灰度128的一半，如图6所示，即决定灰度值g1是由整个影像特性图最左边开始向右积分至面积为全部影像的25％；另一方面，灰队值gh的决定是由影像特性图124的最右边开始向左积分至面积为全部影像的25％。
在图6所示的实施例中，灰度值的计算方式是分别取较暗的灰度126的一半以及较亮的灰度128的一半为其灰度值。在其他实施例中，可以利用其他不同方法判断灰度值，例如取全部灰度值的平均数、或加权平均、、、等。
而为了减轻调整时的各种干扰因素的影响，存入偏置数据表42及增益数据表44中的每一偏置值及增益值为运算模块24在一定数目个不同的时间所求得的偏置值及增益值的平均。于一实施例中，取16个不同时间点所求得的偏置值及增益值进行平均，如下列式5及式6。
式5Offset=116Σt=015Offsett]]>式6Gain=116Σt=115Gaint]]>为了减轻调整时各种干扰因素的影响，将不同时间所求得的偏置值及增益值取平均值，如此可较为精准。因为是数字讯号，因此取2的次方来进行平均较为合适，例如2、4、8、16、、、，在上述实施例中是取16个不同时间点的结果进行平均。
请参阅图7及图8，图7为本发明另一实施例的一种影像调整装置50，图8为图7影像调整装置50的储存模块54的示意图。在另一实施例中，本发明影像调整装置50用以接收由可供多组影像讯号输入的一影像接口40所传来的一组输入讯号22，进行自动调整并产生一组输出讯号61，影像调整装置50包含一运算模块52、一储存模块54、一第一偏置模块56、一增益模块58以及一第二偏置模块60。
运算模块52接收一测试图形，将测试图形转换为一影像特性图，并依据影像特性图的灰度分布产生多个调整讯号53。多个调整讯号53内包含多个第一偏置讯号、多个第二偏置讯号与多个增益讯号。
影像经影像接口40路径的各级处理后，造成影像灰度偏置、增益偏异时，可由上述的式1、式2及式3获得此电路路径的偏置值及增益值，并经由下述的式7的运算，影像即可得到精确的调整。
式7Gray Level′＝(Gray Level-Offset2)×Gain+Offset1如图8所示，储存模块54用以储存该多个调整讯号53。储存模块54内包含一第一偏置数据表62、一第二偏置数据表66及一增益数据表64，第一偏置数据表62用以储存该多个第一偏置讯号，第二偏置数据表66用以储存该多个第二偏置讯号，而增益数据表64用以储存该多个增益讯号，其中第一偏置数据表62中所记录的数据即为Offset2，第二偏置数据表66中所记录的数据即为Offset1，而增益数据表64中所记录的数据即为Gain。
第一偏置模块56连接至第一偏置数据表62，并依据该多个第一偏置讯号调整该组输入讯号22以产生一组第一暂时讯号57。增益模块58连接至增益数据表64，并依据该多个增益讯号调整该组第一暂时讯号57以产生一组第二暂时讯号59。第二偏置模块60连接至第二偏置数据表66，并依据该多个第二偏置讯号调整该组第二暂时讯号59以产生一组输出讯号61。
在图7所示的影像调整装置50，较图2所示的影像调整模块20多使用一个偏置模块及一偏置表。虽然影像调整装置50需要较多的元件也会耗费较长的调整时间，但相对的影像调整的精确度较度。
请参阅图9，图9为本发明影像调整方法的步骤流程图。本发明的影像调整方法是用以接收由可供多组影像讯号输入的一影像接口(videointerface)所传来的一组输入讯号，进行自动调整并产生一组输出讯号。本发明的影像调整方法包含下列步骤S90将测试图形转换为一影像特性图；S92依据影像特性图的灰度分布，产生多个偏置讯号与多个增益讯号；S94储存多个偏置讯号于一偏置数据表内；S96储存多个增益讯号于一增益数据表内；S98依据偏置数据表内的多个偏置讯号，转换该组输入讯号以产生该组暂时讯号；S100依据增益数据表内的多个增益讯号，转换该组暂时讯号以产生该组输出讯号；请参阅图10，图10为本发明影像调整方法另一实施例的步骤流程图。在另一实施例中，本发明影像调整方法包含下列步骤S102将测试图形转换为一影像特性图；
S104依据影像特性图的灰度分布，产生多个调整讯号；其中该多个调整讯号包含多个第一偏置讯号、多个第二偏置讯号与多个增益讯号；S106储存多个第一偏置讯号于一第一偏置数据表内；S108储存多个第二偏置讯号于一第二偏置数据表内；S110储存多个增益讯号于一增益数据表内；S112依据第一偏置数据表内的多个第一偏置讯号；转换该组输入讯号以产生一组第一暂时讯号；S114依据增益数据表内的多个增益讯号，转换该组第一暂时讯号以产生一组第二暂时讯号；S116依据第二偏置数据表内的多个第二偏置讯号，调整该组第二暂时讯号以产生该组输出讯号。
本发明的影像调整装置利用一运算模块进行输入影像的统计、分析，并且利用偏置数据表及增益数据表，记录各电路路径调整后的参数，并利用偏置模块调整影像偏置，增益模块调整影像增益。因此应用本发明的影像调整装置来进行每一片影像界面出厂前的偏置、增益调整，可提高的调整效率及精确度，更能确保生产品质。
出厂前进行影像调整时，偏置模块及增益模块是先处于关闭状态(OFF)，将调整用的测试图形输入后，先利用运算模块以及所搭配特殊的演算法计算出此电路路径的偏置值及增益值，在将此计算出的偏置值、增益值存入储存模块中的偏置数据表及增益数据表中，接着开启偏置模块及增益模块，将藉由影像接口输入的输入讯号进行影像的调整。因此本发明影像调整装置及其方法是利用设计的电路、测试图形配合计算机运算，以确认影像灰度值，而通过计算机控制重复调整每一电路路径，每一秒至少可调整一个电路路径，来直接确认灰度值。相较于已知技术，本发明的影像调整装置及方法较利用色度计间接推测结果的方式更为准确及迅速，大幅提高影像调整速度及精度。
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，而并非以上述所披露的较佳具体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的权利要求的范畴内。因此，本发明的权利要求的范畴应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。
权利要求
1.一种影像调整装置，该影像调整装置用以接收由可供多组影像讯号输入的一影像接口所传来的一组输入讯号，进行自动调整并产生一组输出讯号，该装置包含一运算模块，接收一测试图形，用以产生多个调整讯号；一储存模块，该储存模块用以储存该多个调整讯号；一偏置模块，该偏置模块依据该多个调整讯号转换该组输入讯号以产生一组暂时讯号；以及一增益模块，该增益模块依据该多个调整讯号转换该组暂时信号以产生该组输出讯号。
2.如权利要求1所述的装置，其中该运算模块是将该测试图形转换为一影像特性图，并依据该影像特性图的灰度分布产生该多个调整讯号。
3.如权利要求2所述的装置，其中该多个调整讯号包含多个偏置讯号与多个增益讯号。
4.如权利要求3所述的装置，其中该储存模块包含一偏置数据表及一增益数据表，该偏置数据表用以储存该多个偏置讯号而该增益数据表用以储存该多个增益讯号。
5.如权利要求4所述的装置，其中该偏置模块连接至该偏置数据表，并依据该多个偏置讯号转换该组输入讯号以产生该组暂时讯号。
6.如权利要求4所述的装置，其中该增益模块连接至该增益数据表，并依据该多个增益讯号转换该组暂时讯号以产生该组输出讯号。
7.一种影像调整装置，该影像调整装置用以接收由可供多组影像讯号输入的一影像接口所传来的一组输入讯号，进行自动调整并产生一组输出讯号，该装置包含一运算模块，接收一测试图形，用以产生多个调整讯号；一储存模块，该储存模块用以储存该多个调整讯号；一第一偏置模块，该偏置模块依据该多个调整讯号转换该组输入讯号，以产生一组第一暂时讯号；一增益模块，该增益模块依据该多个调整讯号转换该组第一暂时信号，以产生一组第二暂时讯号；以及一第二偏置模块，该偏置模块依据该多个调整讯号转换该组第二暂时讯号，以产生该组输出讯号。
8.如权利要求7所述的装置，其中该运算模块是将该测试图形转换为一影像特性图，并依据该影像特性图的灰度分布产生该多个调整讯号。
9.如权利要求8所述的装置，其中该多个调整讯号包含多个第一偏置讯号、多个第二偏置讯号与多个增益讯号。
10.如权利要求9所述的装置，其中该储存模块包含一第一偏置数据表、一第二偏置数据表及一增益数据表，该第一偏置数据表用以储存该多个第一偏置讯号，该第二偏置数据表用以储存该多第二个偏置讯号，而该增益数据表用以储存该多个增益讯号。
11.如权利要求10所述的装置，其中该第一偏置模块连接至该第一偏置数据表，并依据该多个第一偏置讯号调整该组输入讯号以产生该组第一暂时讯号。
12.如权利要求10所述的装置，其中该增益模块连接至该增益数据表，并依据该多个增益讯号调整该组第一暂时讯号以产生该组第二暂时讯号。
13.如权利要求10所述的装置，其中该第二偏置模块连接至该第二偏置数据表，并依据该多个第二偏置讯号调整该组第二暂时讯号以产生该组输出讯号。
14.一种影像调整方法，用以接收由可供多组影像讯号输入的一影像接口所传来的一组输入讯号，进行自动调整并产生一组输出讯号，该方法包含下列步骤(a)接收一测试图形，并产生多个调整讯号；(b)储存该多个调整讯号；(c)依据该多个调整讯号转换该组输入讯号以产生一组暂时讯号；以及(d)依据该多个调整讯号转换该组暂时信号以产生该组输出讯号。
15.如权利要求14所述的方法，其中步骤(a)包含(a1)将该测试图形转换为一影像特性图；以及(a2)依据该影像特性图的灰度分布，产生该多个调整讯号。
16.如权利要求15所述的方法，其中该多个调整讯号包含多个偏置讯号与多个增益讯号。
17.如权利要求16所述的方法，其中该多个偏置讯号储存于一偏置数据表内，而该多个增益讯号储存于一增益数据表内。
18.如权利要求17所述的方法，其中步骤(c)是依据该偏置数据表的该多个偏置讯号转换该组输入讯号以产生该组暂时讯号。
19.如权利要求17所述的方法，其中步骤(d)是依据该增益数据表的该多个增益讯号转换该组暂时讯号以产生该组输出讯号。
20.一种影像调整方法，用以接收由可供多组影像讯号输入的一影像接口所传来的一组输入讯号，进行自动调整并产生一组输出讯号，该方法包含下列步骤(a)接收一测试图形，并产生多个调整讯号；(b)储存该多个调整讯号；(c)依据该多个调整讯号转换该组输入讯号以产生一组第一暂时讯号；(d)依据该多个调整讯号转换该组第一暂时讯号以产生一组第二暂时讯号；以及(e)依据该多个调整讯号转换该组第二暂时讯号以产生该组输出讯号。
21.如权利要求20所述的方法，其中步骤(a)包含(a1)将该测试图形转换为一影像特性图；以及(a2)依据该影像特性图的灰度分布，产生该多个调整讯号。
22.如权利要求21所述的方法，其中该多个调整讯号包含多个第一偏置讯号、多个第二偏置讯号与多个增益讯号。
23.如权利要求22所述的方法，其中该多个第一偏置讯号储存于该第一偏置数据表内，该多个第二偏置讯号储存于该第二偏置数据表内，而该多个增益讯号储存于该增益数据表内。
24.如权利要求23所述的方法，其中步骤(c)是依据该第一偏置数据表的该多个第一偏置讯号转换该组输入讯号以产生该组第一暂时讯号。
25.如权利要求23所述的方法，其中步骤(d)是依据该增益数据表的该多个增益讯号转换该组第一暂时讯号以产生该组第二暂时讯号。
26.如权利要求23所述的方法，其中步骤(d)依据该第二偏置数据表的该多个第二偏置讯号调整该组第二暂时讯号以产生该组输出讯号。
全文摘要
本发明提供一种影像调整装置，用以接收由可供多组影像讯号输入的一影像接口所传来的一组输入讯号，进行自动调整并产生一组输出讯号。影像调整装置包含一运算模块、一储存模块、一偏置模块以及一增益模块。运算模块接收一测试图形，用以产生多个调整讯号。储存模块用以储存该多个调整讯号。偏置模块依据该多个调整讯号转换该组输入讯号以产生一组暂时讯号。增益模块依据该多个调整讯号转换该组暂时信号以产生该组输出讯号。
文档编号H04N9/64GK1705378SQ20041004738
公开日2005年12月7日 申请日期2004年6月3日 优先权日2004年6月3日
发明者高旭佳, 高旭彬, 杨俊彦, 朱轩谷 申请人:广达电脑股份有限公司