[發明專利]視頻電平的動態柔性削峰

無效

• 申請號: 200680036072.5
• 申請日: 2006-09-21
• 公開（公告）號: CN101406038A
• 公開（公告）日: 2009-04-08
• 發明（設計）人: 耶羅恩·登布雷杰恩;亨德里克斯·W·赫羅特·胡爾茨
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H04N5/14
• 分類號: H04N5/14
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 源;張天舒

技術領域

本發明涉及一種用于通過利用增益來改善在顯示器上顯示的圖像的對比度的方法。

背景技術

提高在例如LCD或等離子顯示器之類的顯示器上顯示的圖像的對比度的方法之一是對圖像數據施加增益(＞1)。例如，如果圖像中的像素具有幾乎相同的亮度值，比如圖像有很多暗區，則希望在該圖像中使用這種方法。增益導致更高的視頻電平(即典型地更亮的圖像)和視頻電平更廣泛的分布(即感知對比度的提高)。

另一種可能希望施加增益的情況是在LCD中使用動態背光算法(DBL)的時候。在LCD中，由于背光通過LCD面板的泄漏，暗場景看起來“發藍”，解決它的方案是通過使用DBL在這樣場景中減少背光亮度。當減少背光亮度時，需要視頻增益作為補償來完成與減少背光亮度之前相類似的亮度的感覺和類似甚至改善的感知對比度。

而且，視頻電平的可顯示范圍通常局限于固定范圍內的固定的不同顏色數目。例如，在圖像中像素的RGB表示的三個分量中的每一個被限制為8比特，為每個分量(R，G或B)提供256種可能的視頻電平(由整數值0-255表示)。

當然其它類型的視頻電平表示或色彩范圍例如CMY表示中的亮度(Y)也存在相應的限制。

典型地，低值代表較深的顏色，而高值代表較淺的顏色，例如0代表最深的顏色而255代表最淺的顏色。

當被施加到圖像數據的增益導致像素的視頻電平超出可顯示的范圍例如超出諸如255之類的最大值時，已知的方法是對這樣的數值進行“剛性削峰”，即根據增益而獲得超出最大值的數值的像素將最終與最大值相同(例如255)。這樣的后果是局部細節的損失；圖像的大量部分可能被顯示為具有高飽和色彩的“平坦”區域(區域內所有像素具有最大值)并且原始圖像的某些細節可能損失。

這樣，通過施加增益來提高圖像區域的一些像素的值，存在由于剛性削峰導致的其它區域對比度損失的危險。這經常變成實際中關于可以施加多少增益的限制因素。

EP0963111A1公開了一種用于通過使用雙段傳遞函數來動態改善圖像對比度的方法和設備。

圖1表示EP0963111A1公開的輸入輸出圖，包括IRE(無線電工程師協會)單位的亮度值的傳遞函數。當沒有對比度改善時，沒有增益(輸入輸出關系1∶1)且傳遞函數是簡單地“單位增益”函數10，即與坐標原點相交的斜率為1的線。EP0963111A1中所稱的“雙段”涉及圖1中線11所代表的傳遞函數11，其包括兩段，斜率＞＝1優選為1.5的第一段，其在自適應樞軸點12轉入斜率＞＝1優選為1.7的第二段。自適應樞軸點總是處于沿著單位增益線12的位置。圖1中，顯示自適應樞軸點位于它的較上端位置14(40，40)。由點13表示較低端位置(7，7)。

在EP0963111A1的方法中，實時地分析視頻幀或場。在第一段，段增益(斜率)自適應于暗采樣分布-如果有較少的暗采樣則選擇較高的數值，如果有大量的暗采樣則選擇較低的數值。

在第二段中，段增益(斜率)自適應于檢測的峰值，如果檢測的峰值等于或高于標定的峰值，則選擇“單位增益”函數，否則利用“第二增益”傳遞函數。

然而，雖然EP0963111A1的方法可用于改善較暗區域和亮區域的對比度，它只能夠提供相對小的增益，從而提供較小的對比度改善，尤其是具有大量暗采樣例如暗像素為主的場景的情況下。這例如使它不適合與動態背光有關地用于LCD中。

而且，雖然EP0963111A1的方法可用于通過在第二段中使用“單位增益”來防止在亮區域的剛性削峰，然而任何在第一段施加的增益可導致需要在暗區域進行剛性削峰，即由于傳遞函數能夠產生低于0(黑)的數值，輸出可能需要將這些數值“削峰”到黑色，因此暗區域內的對比度將損失。

發明內容

本發明的一個目的是克服現有技術中的問題。具體的目的是提供一種能容許具有相對高質量的處理后圖像具有相對高的視頻電平增益的方法。

通過一種用于提高在具有一定可顯示視頻電平范圍的顯示器上顯示的圖像對比度的方法和信號處理設備可以實現這個和其它目的。該方法包括步驟：提供代表圖像的輸入視頻電平，該電平在可顯示范圍內；提供在可顯示范圍的增益區域內的每處都具有大于1的斜率并在可顯示范圍的柔性削峰區域內的每處都具有大于0且小于1的斜率的傳遞函數，傳遞函數適于將所述范圍內的任何輸入視頻電平轉換成所述范圍內的電平，兩個區域在門限電平處會合；以及利用該傳遞函數將輸入電平轉換成所述范圍內的輸出電平。