專利名稱：雙顯示器設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于顯示包括輸入數(shù)字詞的輸入圖像的雙顯示器設(shè) 備，該雙顯示器設(shè)備包括第一顯示器、第二顯示器和圖像分解器，該 第一顯示器被配置用于調(diào)制來自第二顯示器的圖像。
本發(fā)明還涉及用于顯示輸入圖像的方法并且涉及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)
口 口口 o
背景技術(shù)：
可以明顯地將通過常規(guī)顯示設(shè)備觀看的圖像與在真實(shí)世界中觀看 的相同圖像區(qū)分開來。這歸因于常規(guī)顯示器的動態(tài)范圍，該動態(tài)范圍 通常不足以引起在真實(shí)世界中觀看圖像的光學(xué)感覺。已經(jīng)設(shè)計(jì)出一些 圖像增強(qiáng)方法來產(chǎn)生更加逼真的圖像印象。盡管如此，常規(guī)顯示設(shè)備 動態(tài)范圍方面的限制使得即使是被增強(qiáng)的圖像看起來也與真實(shí)世界圖 像不一樣。
在Seetzen等人的ACM SIGGRAPH 2004論文"High dynamic range display systems (高動態(tài)范圍顯示系統(tǒng))"中7>開了高動態(tài)范圍顯示 系統(tǒng)的兩種設(shè)計(jì)。在這篇論文中給出了兩種不同的雙顯示器系統(tǒng)，它 們能夠使用強(qiáng)度級的增加的動態(tài)范圍來顯示圖像。這個被增加的動態(tài) 范圍提供的被顯示圖像的感知與在真實(shí)世界中觀看相同圖像更為相 似。所述雙顯示器系統(tǒng)包括像素化背光和LCD前面板。顯示系統(tǒng)的動 態(tài)范圍基本上等于LCD面板的動態(tài)范圍和像素化背光的動態(tài)范圍的乘 積。在所述被公開的雙顯示器系統(tǒng)中，圖形處理單元通過取被歸一化 的輸入圖像數(shù)據(jù)的平方根將輸入圖像數(shù)據(jù)分解成兩幅基本相同的圖 像。該圖形處理單元隨后將這兩幅基本相同的圖像發(fā)送到像素化背光 和LCD前面板，這個步驟優(yōu)選地發(fā)生在伽瑪校正和/或背光照明校正之 后。
Seetzen等人提出的高動態(tài)范圍顯示系統(tǒng)在功耗方面沒有進(jìn)行優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種功耗降低了的雙顯示器設(shè)備。 依照本發(fā)明的第一方面，所述目的由雙顯示器設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，在該
雙顯示器設(shè)備中，圖像分解器被構(gòu)造成根據(jù)retinex算法將輸入圖像 分解成照明圖像和反射圖像。照明圖像由照明數(shù)字詞構(gòu)成，運(yùn)行時(shí)這 些照明數(shù)字詞被提供給第二顯示器。反射圖像由反射數(shù)字詞構(gòu)成，運(yùn) 行時(shí)這些反射數(shù)字詞被提供給第一顯示器。
依照本發(fā)明的這些措施的效果在于，使用retinex算法分解輸入 圖像得到的照明圖像中，照明數(shù)字詞的光強(qiáng)值的空間變化比輸入數(shù)字 詞更加平緩。數(shù)字詞是數(shù)字語言中的單個單元，在數(shù)字語言中，每個 數(shù)字詞定義了圖像像素的視亮度和顏色?？梢哉J(rèn)為照明圖像是源自輸 入圖像的空間低分辨率圖像。將照明圖像提供給第二顯示器，對于第 一顯示器而言，可以認(rèn)為該第二顯示器是背光單元。因此，第一顯示 器位于觀察者和第二顯示器之間。與現(xiàn)有技術(shù)中用基本相同的圖像作 為輸入圖像驅(qū)動第二顯示器相比，當(dāng)用空間低分辨率照明圖像驅(qū)動第 二顯示器時(shí)，在第二顯示器中的功耗一般更低。這歸因于例如這樣的 事實(shí)，即用來獲取照明圖像的空間平滑操作局部平滑了圖像的光強(qiáng) 值，這使得對于整幅圖像而言平均光強(qiáng)更低。由于雙顯示器設(shè)備的功 耗的主要部分發(fā)生在像素化背光中，因而像素化背光中功耗的降低引 起該雙顯示器設(shè)備的總功耗的降低。
retinex算法由Land和McCann在1971年提出("Lightness and Retinex theory (明度與retinex理論)，，，J. of the Optical Soc. of America, vol. 61， no. 1， Jan. 1971)，并且自那以后在許多不 同的應(yīng)用中被用作圖像操作算法。retinex算法將圖像定義為環(huán)境照 明(也表示為照明圖像)和目標(biāo)反射(也表示為反射圖像)的逐像素 乘積。在圖像的環(huán)境照明中，像素到像素的光強(qiáng)變化平緩，因而環(huán)境 照明 一般是圖像的空間低分辨率版本。目標(biāo)反射可以例如通過圖像逐 像素除以環(huán)境照明來計(jì)算。retinex算法典型地用于圖像數(shù)據(jù)壓縮， 其中例如利用光強(qiáng)值的低空間變化來壓縮環(huán)境照明。發(fā)明人認(rèn)識到， 除了典型的數(shù)據(jù)壓縮應(yīng)用，也可以有利地將retinex算法用于雙顯示 器設(shè)備中以達(dá)到雙顯示器設(shè)備功耗的降低。
依照本發(fā)明的這些措施的另一個好處在于，利用retinex算法對
輸入圖像的分解改善了雙顯示器設(shè)備的觀察角特性。雙顯示器設(shè)備通 過用依照反射數(shù)字詞的笫 一顯示器像素的被編程透明度對依照照明數(shù) 字詞的第二顯示器像素發(fā)射的光強(qiáng)進(jìn)行濾波來重構(gòu)輸入圖像。強(qiáng)度指
的是像素的視亮度和顏色。當(dāng)相對于第一顯示器的觀察角基本上垂直 時(shí)，第一顯示器的特定像素與例如第二顯示器的第一像素對準(zhǔn)。當(dāng)改 變觀察角度時(shí)，第一顯示器的該特定像素可能并不與第二顯示器的第 一像素對準(zhǔn)，而是和例如與第一像素相鄰的第二顯示器的第二像素對 準(zhǔn)。這可能在輸入圖像的重構(gòu)中帶來誤差，該誤差也被稱為雙顯示器
系統(tǒng)的視差。視差取決于相對于第一顯示器的觀察角。當(dāng)利用retinex 算法在笫一顯示器和第二顯示器之間分解輸入圖像時(shí)，第二顯示器中 的光強(qiáng)值在空間上變化更平緩。這意味著第二顯示器中由第一像素發(fā) 射的光強(qiáng)和由第二像素發(fā)射的光強(qiáng)之間的差異一般來說相對較小。因 此，當(dāng)利用retinex算法時(shí)，通過將第一顯示器的所述特定像素與第 二顯示器的第二像素而不是與笫二顯示器的笫一像素進(jìn)行組合來重構(gòu) 輸入圖像產(chǎn)生的誤差相對較小，典型地會降低視差。
依照本發(fā)明的這些特征的再一個好處在于，通過在雙顯示器設(shè)備 中應(yīng)用retinex算法將輸入圖像分解成第一圖像和第二圖像創(chuàng)建了輸 入圖像中所不存在的額外的亮度級。常規(guī)顯示器的動態(tài)范圍典型地為8 比特，其得到可以由常規(guī)顯示器顯示的256種不同的亮度級，所述亮 度級也表示為灰度級。從理論上說，例如如果第一和第二顯示器兩者 都具有8比特的動態(tài)范圍，那么雙顯示器設(shè)備的動態(tài)范圍是16比特 (65536種亮度級)。由于第一顯示器被配置用于調(diào)制來自第二顯示器 的圖像這一事實(shí)，可以將第一和第二顯示器的配置看作照明圖像和反 射圖像的硬件相乘。依照本發(fā)明的雙顯示器設(shè)備包括圖像分解器，它 執(zhí)行用于將輸入圖像分解成照明圖像和反射圖像的retinex算法。在 雙顯示器設(shè)備的第二顯示器上顯示的照明圖像不同于在雙顯示器設(shè)備 的第一顯示器上顯示的反射圖像。這樣，通過第一顯示器調(diào)制來自第 二顯示器的圖像進(jìn)行重組得到在被顯示圖像中顯示的、不存在于輸入 圖像中的灰度級，中間灰度級被創(chuàng)建出來。因此，通過執(zhí)行用于將輸 入圖像分解成照明圖像和反射圖像的retinex算法，在雙顯示器設(shè)備 上顯示的圖像比輸入圖像包含更多的灰度級。
相比較而言，已知的雙顯示器設(shè)備包括圖形處理單元，該圖形處理單元通過取被歸一化輸入圖像數(shù)據(jù)的平方根來將輸入圖像數(shù)據(jù)分解 成兩幅基本相同的圖像。這兩幅基本相同的圖像的歸 一化數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換
成在第一顯示器和第二顯示器上顯示的8比特圖像，從而得到現(xiàn)有技 術(shù)的顯示圖^f象。該現(xiàn)有技術(shù)的顯示圖4象典型地包括在可以由雙顯示器 設(shè)備顯示的最低灰度級和可以由雙顯示器設(shè)備顯示的最高灰度級之間 的增加了的灰度級范圍。這個灰度級范圍從255種不同的可能灰度級 增加到65535種不同的可能灰度級。但是，由于在雙顯示器設(shè)備的第 一顯示器和第二顯示器上顯示的是兩幅基本相同的圖像，通過第一顯 示器調(diào)制來自第二顯示器的圖像的重組仍然基本上包括如輸入圖像中 存在的256種不同的灰度級。
在所述系統(tǒng)的 一個實(shí)施例中，圖像分解器包括用來根據(jù)輸入數(shù)字 詞生成照明數(shù)字詞的空間低通濾波器。由于可以相對容易地應(yīng)用該空 間低通濾波器，因而可以減少雙顯示器設(shè)備執(zhí)行retinex算法的計(jì)算 時(shí)間。計(jì)算時(shí)間的減少可以例如允許更容易地將retinex算法應(yīng)用到 視頻流。
在所述系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，數(shù)字詞包括一組子詞，該組子詞一 起定義了像素的亮度和顏色。雙顯示器設(shè)備包括用于將輸入數(shù)字詞分 解成代表像素亮度的亮度子詞和代表像素顏色的顏色子詞的詞分解 器。圖像分解器被構(gòu)造為僅僅將retinex算法應(yīng)用到亮度子詞。輸入
圖像包括輸入數(shù)字詞流，其每一個包括一組子詞，該組子詞一起定義 了待顯示圖像的關(guān)聯(lián)像素的亮度和顏色。
例如，可以由一組RGB子詞來構(gòu)成輸入數(shù)字詞。這些RGB子詞代 表RGB顏色空間的三原色的光強(qiáng)值。所述RGB子詞組包括代表第一原 色(例如紅原色)的光強(qiáng)值的第一子詞。所述RGB子詞組還包括代表 第二原色(例如綠原色)的光強(qiáng)值的第二子詞。所述RGB子詞組也包 括代表第三原色(例如藍(lán)原色)的光強(qiáng)值的第三子詞。如果將retinex 算法應(yīng)用到由RGB子詞組構(gòu)成的輸入圖像，可能得到不自然的顏色效 果，所述RGB子詞組例如定義了 RGB顏色空間。
因此，在依照本發(fā)明的系統(tǒng)的一個優(yōu)選實(shí)施例中，構(gòu)造雙顯示器 設(shè)備以便將輸入圖像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換成例如YUV顏色空間。將一 組RGB子詞轉(zhuǎn)換成Y值和U、 V值，所述Y值是代表該組RGB子詞的總 亮度的亮度子詞，所述U、 V值是代表該組RGB子詞的顏色分量的顏色
子詞。在依照本發(fā)明的系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施例中，構(gòu)造雙顯示器設(shè)備
以便將輸入圖像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換成例如HSV顏色空間。將一組RGB 子詞轉(zhuǎn)換成V值(亮度值)和S、 H值(分別是飽和度和色調(diào))，所述 V值是代表該組RGB子詞的總亮度的亮度子詞，所述S、 H值是代表該 組RGB子詞的顏色分量的顏色子詞。通過僅僅將retinex算法應(yīng)用到 輸入圖像的亮度子詞(例如YUV顏色空間中的Y值或者HSV顏色空間 中的V值)，避免了彩色偽像。也可以應(yīng)用其他導(dǎo)致將輸入圖像分解 成亮度信息和顏色信息的本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的分解算法，這并不偏 離本發(fā)明的范圍。
在所述系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，雙顯示器設(shè)備進(jìn)一步包括用于在將 反射圖像提供給第一顯示器之前在反射圖像上執(zhí)行細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法的細(xì) 節(jié)增強(qiáng)器。細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法同樣在本領(lǐng)域中是眾所周知的，例如(非) 線性重映射、圖像銳化、伽瑪校正等等。由于依照retinex算法分解 輸入圖像，因而可以在反射圖像上執(zhí)行已知的細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法，同時(shí)大 量地保留圖像內(nèi)的總的照明變化。這一般得到更清晰的圖像，同時(shí)大 量地保留了原始圖像的視亮度變化。
在所述系統(tǒng)的一個優(yōu)選實(shí)施例中，細(xì)節(jié)增強(qiáng)器執(zhí)行直方圖均衡 化。直方圖均衡化典型地依照預(yù)定的算法重新分布圖像中可用的灰度 級，以便在可由顯示器顯示的灰度級范圍上得到改善的可用灰度級分 布。當(dāng)在反射圖像上執(zhí)行直方圖均衡化時(shí)，反射圖像內(nèi)的灰度級由于 重新分布而發(fā)生改變。通過經(jīng)由第一顯示器將反射圖像和照明圖像組 合起來，雙顯示器設(shè)備顯示出許多不存在于輸入圖像中的新灰度級， 所述笫一顯示器調(diào)制來自第二顯示器的圖像。這樣一來，通過retinex 算法將輸入圖像分解成照明圖像和反射圖像并且隨后在反射圖像上執(zhí) 行直方圖均衡化，在被顯示圖像中創(chuàng)建出比輸入圖像灰度級更多的灰 度級，從而提高了對雙顯示器設(shè)備動態(tài)范圍的利用率。
在所述系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，雙顯示器設(shè)備進(jìn)一步包括用于在將 照明圖像提供給第二顯示器之前在照明圖像上執(zhí)行對比度增強(qiáng)算法的 對比度增強(qiáng)器。對比度增強(qiáng)算法同樣在本領(lǐng)域中是眾所周知的。由于 依照retinex算法分解輸入圖像，因而可以在輸入圖^(象上執(zhí)行與可能 的細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法分開的已知的對比度增強(qiáng)算法。
在所述系統(tǒng)的一個優(yōu)選實(shí)施例中，對比度增強(qiáng)器執(zhí)行直方圖均衡
化。當(dāng)在照明圖像上執(zhí)行直方圖均衡化時(shí)，照明圖像內(nèi)的灰度級由于 重新分布而發(fā)生改變。通過經(jīng)由笫一顯示器調(diào)制來自笫二顯示器的圖 像將反射圖像和照明圖像組合起來，雙顯示器設(shè)備再次顯示出許多輸
入圖像中不存在的新灰度級。這樣一來，通過retinex算法將輸入圖 像分解成照明圖像和反射圖像并且隨后在照明圖像上執(zhí)行直方圖均衡 化，在被顯示圖像中創(chuàng)建出比輸入圖像灰度級更多的灰度級，從而提 高了對雙顯示器設(shè)備動態(tài)范圍的利用率，改善了被顯示圖像的質(zhì)量。
在所述系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，第 一顯示器具有第 一空間分辨率， 第二顯示器具有比第 一 空間分辨率低的第二空間分辨率。低空間分辨 率顯示器的成本典型地低于高空間分辨率顯示器的成本。由于照明圖 像是空間低分辨率圖像，可以將它顯示在較低空間分辨率的圖像上而 對被顯示的照明圖像的質(zhì)量影響甚微。因此，將具有較低空間分辨率 的顯示器用作第二顯示器典型地會降低雙顯示器設(shè)備的成本，而對被 顯示圖像的質(zhì)量影響很小。
從下面的實(shí)施例中本發(fā)明的這些和其他方面會更明了，并且將參 照下面的實(shí)施例對其進(jìn)行闡述。


在附圖中
圖1A 1D顯示了依照本發(fā)明的雙顯示器設(shè)備的實(shí)施例的平面圖； 圖2A 2E顯示了將輸入圖像分解成在第二顯示器上顯示的依照現(xiàn)
有技術(shù)的第二圖像和依照本發(fā)明的照明圖像；
圖3顯示了在雙顯示器設(shè)備中可能出現(xiàn)的視差；
圖4A和4B顯示了表明由處理器采用的處理步驟的方框圖5A 5C顯示了在雙顯示器設(shè)備上顯示的、執(zhí)行了直方圖均衡化
作為圖像增強(qiáng)步驟的和未執(zhí)行直方圖均衡化的被處理輸入圖像的灰度
級直方圖。
這些附圖純粹是示意性的，并未按比例畫出。特別是為了清楚起 見， 一些尺度被過分夸大。附圖中相似的部件盡可能用相同的附圖標(biāo) 記來表示。
具體實(shí)施例方式
圖1A 1D顯示了依照本發(fā)明的雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2的實(shí)施例 的平面圖。雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2包括第一顯示器Dl，該第一顯示 器Dl被配置成具有可編程透明度的光學(xué)濾波器，用于調(diào)制來自第二顯 示器D2、 D3的圖4象。雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2還包括處理待顯示在雙 顯示器設(shè)備DD1、 DD2上的輸入圖像I的處理器Prl。
圖1A顯示了第一顯示器D1，它是液晶顯示器(進(jìn)一步也稱為LCD) 面板D1的示意性表示。LCD面板D1包括LCD像素Pfl陣列，其中每 個LCD像素Pfl例如包括三個子像素(未示出)。每個子像素包括一 個液晶單元(cell)和一個顏色濾波器。 一個LCD像素Pfl內(nèi)各子像 素的顏色濾波器優(yōu)選地透射不同的顏色，典型地這樣選擇這些顏色濾 波器，使得通過為與相關(guān)顏色濾波器結(jié)合的每個液晶單元選擇特定的 透明度可以創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化色域(例如EBU或NTSC顏色標(biāo)準(zhǔn))內(nèi)的基本上 每一種顏色。LCD面板Dl的每個液晶單元例如區(qū)分8比特(256種) 不同的透明度級別，這些透明度級別等價(jià)于LCD面板D1的8比特動態(tài) 范圍。每表面面積的LCD^f象素Pfl的個數(shù)決定了 LCD面板D1的空間分 辨率。
圖IB顯示了第二顯示器D2，它是包括光源陣列的面板的示意性 表示，所述面板例如發(fā)光二極管(進(jìn)一步也稱為LED)面板D2。 LED 面板D2包括LED Pbl、 Pb2陣列，它們例如基本上發(fā)射白光。在圖IB 所示的例子中，LED面板D2中LED Pbl、 Pb2的個數(shù)等于LCD面板Dl 中LCD像素Pfl的個數(shù)，使得LED面板D2與LCD面板Dl具有相同的 空間分辨率。備選的設(shè)計(jì)可以包括LED面板D2，其中LED面板D2的 空間分辨率低于LCD面板D1的空間分辨率。LED面板D2中的每個LED Pbl、 Pb2例如區(qū)分8比特(256種)不同的可尋址的發(fā)射強(qiáng)度級別， 得到LED面板D2的8比特動態(tài)范圍。
圖1C顯示了依照本發(fā)明的雙顯示器設(shè)備DD1的一個實(shí)施例。LCD 面板D1被配置在LED面板D2和觀察者(未示出)之間。LCD4象素Pfl (參見圖1A)與LED面板D2的LEDPbl、 Pb2 (參見圖1B )對準(zhǔn)，使 得一個LED Pbl基本上經(jīng)由關(guān)聯(lián)的LCD >(象素Pfl發(fā)射朝向觀察者的光。 雙顯示器設(shè)備DDI進(jìn)一步包括處理器Prl，該處理器Prl接收輸入圖 像I并且處理該輸入圖像I以便在雙顯示器設(shè)備DDI上顯示該輸入圖 像I。處理器Prl包括用于將輸入圖像I分解成照明圖像Ii和反射圖
像Ir的圖像分解器Sp。圖像分解器Sp被構(gòu)造來依照retinex算法分 解輸入圖像I。在圖1C所示的實(shí)施例中，處理器進(jìn)一步包括第一伽瑪 電路yl，該伽瑪電路yl在反射圖像Ir被顯示在LCD面板Dl上之前用 第一顯示器Dl的逆響應(yīng)函數(shù)對反射圖像Ir進(jìn)行校正。處理器還包括 第二伽瑪電路y2，該伽瑪電路y2在照明圖像Ii被顯示在LED面板D2 上之前用第二顯示器D2的逆響應(yīng)函數(shù)對照明圖像Ii進(jìn)行校正。LCD 面板Dl中的LCD像素Pfl充當(dāng)了用于LED面板D2的關(guān)聯(lián)LED Pbl的 可編程濾波器。由于LED面板D2和LCD面板Dl兩者都具有8比特的 動態(tài)范圍，理論上雙顯示器設(shè)備DD1能夠顯示16比特的亮度級(也稱 為灰度級)動態(tài)范圍。由于在LED面板D2和LCD面板Dl之間的可能 的亮度級組合中存在冗余(例如，用LCD面板D1的亮度級2來濾波LED 面板D2的亮度級5等價(jià)于用LCD面板Dl的亮度級5來濾波LED面板 D2的亮度級2)，因此實(shí)際的雙顯示器設(shè)備DD1只能顯示大約15比特 的范圍。
輸入圖像I典型地包括輸入數(shù)字詞dw流(參見圖2 )，這些輸入 數(shù)字詞dw定義了圖像像素的視亮度和顏色。處理器Prl接收該輸入數(shù) 字詞dw流并且利用圖像分解器Sp依照retinex算法將這些輸入數(shù)字 詞dw分解成照明數(shù)字詞和反射數(shù)字詞。利用第二伽瑪電路y2為LED 面板D2的響應(yīng)校正照明數(shù)字詞，并將這些照明數(shù)字詞提供給LED面板 D2的LEDPbl、 Pb2。照明數(shù)字詞決定了 LED面板D2內(nèi)LED Pbl、 Pb2 的光發(fā)射強(qiáng)度。利用第一伽瑪電路yl為LCD面板D1的響應(yīng)校正反射 數(shù)字詞，并將這些反射數(shù)字詞提供給LCD面板的LCD像素Pfl。反射 數(shù)字詞決定了 LCD面板D1內(nèi)LCD像素Pfl的透射情況。
由retinex算法得到的照明圖像Ii典型地代表輸入圖像I的空間 低分辨率版本。這意味著LED面板D2內(nèi)LED Pbl、 Pb2的光發(fā)射強(qiáng)度 的變化經(jīng)過空間平滑。在已知的雙顯示器設(shè)備中，圖形處理單元(未 示出)通過取輸入圖像I的歸一化數(shù)字詞Ndw(稍后利用圖2對數(shù)字詞 的歸一化計(jì)算進(jìn)行解釋)的平方根將輸入圖像I分解成第一和第二圖 像，得到被提供給第一顯示器Dl和第二顯示器D2的基本相同的圖像。 一般地說，顯示空間已平滑圖像的LED面板D2的平均光發(fā)射Av(稍后 利用圖2對平均光發(fā)射的計(jì)算進(jìn)行解釋)小于顯示代表輸入圖像I被 歸一化數(shù)字詞Ndw平方根的圖像的LED面板D2的平均光發(fā)射Avp (稍
后利用圖2對平均光發(fā)射的計(jì)算進(jìn)行解釋)。這在圖2中通過數(shù)值示 例表示出來。由于雙顯示器設(shè)備DDI的功耗的主要部分出現(xiàn)在LED面 板D2中，因此降低平均光發(fā)射Av會引起雙顯示器設(shè)備DDI的總功耗 的降低。
在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，LED面板D2的空間分辨率低于LCD面板 Dl的空間分辨率。當(dāng)使用具有降低的空間分辨率的顯示器來顯示圖像 時(shí)，由于被顯示圖像的像素值間存在插值，預(yù)計(jì)會出現(xiàn)誤差。但是， 當(dāng)利用具有降低的分辨率的LED面板D2來顯示照明圖像Ii時(shí)，預(yù)計(jì) 該誤差會很小，因?yàn)檎彰鲌D像Ii是從輸入圖像I導(dǎo)出的空間低分辨率 圖像。使用具有降低的空間分辨率的顯示器的好處在于，可以使雙顯 示器設(shè)備DDI的制造成本不那么昂貴。
在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，LCD面板D1由數(shù)字鏡面設(shè)備(未示出) 代替。數(shù)字鏡面設(shè)備典型地包括可以以高頻移動或開關(guān)的微型鏡面陣 列。相較于不那么頻繁關(guān)閉的圖像像素而言，更頻繁關(guān)閉的圖像像素 反射了更暗的灰度級。按照這種方式，可以為圖像的每個像素產(chǎn)生不 同的灰度級。 一般而言，數(shù)字鏡面設(shè)備可以反射高達(dá)1024種不同灰度 級的圖像像素。數(shù)字鏡面設(shè)備與LED面板D2的LED Pbl、 Pb2對準(zhǔn)， 使得一個LED Pbl朝數(shù)字鏡面設(shè)備發(fā)射光，該數(shù)字鏡面設(shè)備典型地朝 投影屏反射(一部分)光，觀察者通過投影屏可以觀看圖像。處理器 Prl接收輸入圖像I，并且將輸入圖像I分解成提供給LED面板D2的 照明圖像Ii和提供給數(shù)字鏡面設(shè)備的反射圖像Ir。
圖1D顯示了依照本發(fā)明的雙顯示器設(shè)備DD2的另一實(shí)施例。在這 個實(shí)施例中，LED面板D2 (參見圖1C)已經(jīng)被第二LCD面板D3代替， 該第二 LCD面板D3用于調(diào)制來自背光單元Bu的光。第二 LCD面板D3 被配置在LCD面板Dl和背光單元Bu之間。每個LCD像素Pfl (參見 圖1A)與第二LCD面板D3的關(guān)聯(lián)LCD像素(未示出)對準(zhǔn)，使得該 關(guān)聯(lián)LCD像素基本上經(jīng)由LCD像素Pfl朝觀察者發(fā)射光。雙顯示器設(shè) 備DD2還包括處理器Pr2，該處理器Pr2接收輸入圖像I并且處理該 輸入圖像I以便在雙顯示器設(shè)備DD2上顯示該輸入圖像I。輸入圖像I 典型地包括輸入數(shù)字詞dw流(參見圖2)，其每一個包括一組子詞(未 示出)，該組子詞一起定義了輸入圖像I關(guān)聯(lián)像素的亮度和顏色。處 理器Pr2包括詞分解器Sw，該詞分解器Sw將輸入圖像I的輸入數(shù)字詞
轉(zhuǎn)換成代表像素亮度的亮度子詞L以及轉(zhuǎn)換成代表該像素顏色的顏色 子詞Cl、 C2，并且隨后將亮度子詞L與顏色子詞Cl、 C2分開。處理 器Pr2被構(gòu)造成將顏色子詞Cl、 C2發(fā)送給兩個詞重組器Sw—并且將亮 度子詞L發(fā)送給圖像分解器Sp。圖像分解器Sp將亮度子詞L分解成照 明亮度子詞Li和反射亮度子詞Lr，其作用等價(jià)于圖1C中描述的圖像 分解器。圖1D中顯示的處理器Pr2進(jìn)一步包括例如在照明亮度子詞Li 上執(zhí)行對比度增強(qiáng)算法的對比度增強(qiáng)器Ce。處理器Pr2還包括例如在 反射亮度子詞Lr上執(zhí)行細(xì)節(jié)增強(qiáng)的細(xì)節(jié)增強(qiáng)器De。例如(非)線性拉 伸的對比度增強(qiáng)算法與例如直方圖均衡化的細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法在本領(lǐng)域中 是眾所周知的。在圖1D所示的配置中，執(zhí)行完對比度增強(qiáng)和細(xì)節(jié)增強(qiáng) 之后，通過詞重組器Sw—'將照明亮度子詞Li和反射亮度子詞Lr與顏 色子詞C1、 C2進(jìn)行重組，得到照明圖像Ii和反射圖像Ir。也可以在 處理器Pr2中的不同位置執(zhí)行對比度增強(qiáng)和/或細(xì)節(jié)增強(qiáng)，這對于本領(lǐng) 域技術(shù)人員而言是顯而易見的。處理器Pr2優(yōu)選地還包括第一伽瑪電 路yl和第三伽瑪電路y3，所述第一伽瑪電路yl用LCD面板Dl的逆響 應(yīng)函數(shù)對反射圖像Ir進(jìn)行校正，所述第三伽瑪電路用第二 LCD面 板D3的逆響應(yīng)函數(shù)對照明圖像Ii進(jìn)行校正。
在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，圖像分解器Sp包括空間低通濾波器Sf， 該空間低通濾波器Sf例如使用例如高斯內(nèi)核函數(shù)G (參見圖2C)的內(nèi) 核函數(shù)G (參見圖2C)在輸入亮度子詞L上執(zhí)行空間巻積運(yùn)算。使用 高斯內(nèi)核函數(shù)G的好處在于，它簡化了執(zhí)行retinex算法所需的計(jì)算， 使得處理器Pr2中的計(jì)算時(shí)間有所減少。這種減少的計(jì)算時(shí)間允許將 retinex算法應(yīng)用到例如視頻流中。另一方面，計(jì)算的簡化降低了對 處理器Pr2的計(jì)算要求，其結(jié)果是例如使得處理器Pr2的造價(jià)更便宜。
輸入圖像I典型地包括輸入數(shù)字詞dw (參見圖2A )，這些輸入數(shù) 字詞dw包括成組的子詞，例如包括代表RGB顏色空間三原色光強(qiáng)值的 一組RGB子詞。將每個RGB子詞提供給例如具有顏色濾波器的LCD像 素Pfl的子像素，所述顏色濾波器與由RGB子詞代表的原色對應(yīng)。詞 分解器Sw將輸入數(shù)字詞dw轉(zhuǎn)換成亮度子詞L以及轉(zhuǎn)換成顏色子詞 Cl、 C2。 一些轉(zhuǎn)換算法在本領(lǐng)域中是已知的，例如RGB顏色空間到Y(jié)UV 顏色空間的轉(zhuǎn)換，其中Y子詞代表該組子詞的亮度，U和V子詞代表該 組子詞的顏色。另一個示例是從RGB顏色空間到HSV顏色空間的轉(zhuǎn)換，
其中V子詞(也稱為亮度值)代表該組子詞的亮度，S和H子詞(也分 別稱為飽和度和色調(diào))代表該組子詞的顏色。依照retinex算法將亮 度子詞L (或者依照提到的那些示例，Y子詞或V子詞)分解成照明亮 度子詞Li和反射亮度子詞Lr。將retinex算法僅僅應(yīng)用到輸入圖像I 的亮度子詞L的好處在于，避免了在雙顯示器設(shè)備DD2的被顯示圖像 中出現(xiàn)彩色偽像。通過將顏色子詞Cl、 C2與照明亮度子詞Li和反射 亮度子詞Lr進(jìn)行重組，分別產(chǎn)生照明圖像Ii和反射圖像Ir，所述照 明圖像Ii和反射圖像Ir分別被提供給第二 LCD面板D3和LCD面板 Dl。
圖2A 2E顯示了將輸入圖像I分解成在第二顯示器D2、D3上顯示 的依照現(xiàn)有技術(shù)的第二圖像I s p和依照本發(fā)明的照明圖像I i 。
在圖2A中顯示了代表輸入圖像I的被歸一化數(shù)字詞Ndw的二維陣 列。該二維陣列中的每個被歸一化數(shù)字詞Ndw代表輸入圖像I的對應(yīng) 數(shù)字詞dw的被歸一化值。圖中針對左上角的輸入數(shù)字詞dw ( 8比特?cái)?shù) 字詞)給出了對應(yīng)的被歸一化數(shù)字詞Ndw。這種本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知 的轉(zhuǎn)換將8比特?cái)?shù)字詞dw (例如11110011)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制詞(例如 11110011—243 )，并且隨后轉(zhuǎn)換成凈皮歸一化數(shù)字詞Ndw(例如 243/256=0.9492 )。所述二維陣列的其余#1歸一化數(shù)字詞Ndw從輸入 圖像I的對應(yīng)輸入數(shù)字詞dw導(dǎo)出。
在圖2B中顯示了代表依照現(xiàn)有技術(shù)的第二圖像Isp的(被歸一 化)笫二圖像詞的二維陣列。該二維陣列中的每個元素是通過取圖2A 中輸入圖像I的對應(yīng)歸一化數(shù)字詞Ndw的平方根來計(jì)算的(對于圖2A 和2B中顯示的陣列的左上角而言，其結(jié)果為々0.9492=0. 9743 )。將所 述依照現(xiàn)有技術(shù)的第二圖像Isp提供給雙顯示器設(shè)備DDK DD2的第二 顯示器D2、 D3。當(dāng)顯示所述依照現(xiàn)有^支術(shù)的第二圖《象Isp時(shí)由第二顯 示器D2、 D3發(fā)射的平均光Avp通過取該二維陣列的已計(jì)算笫二圖像詞 的平均來確定。
在圖2C中顯示了作為內(nèi)核函數(shù)示例的高斯內(nèi)核函數(shù)G。該高斯內(nèi) 核函數(shù)G是個空間濾波器，它利用與高斯函數(shù)相似的內(nèi)核函數(shù)中的權(quán) 值分布從空間上對存在于圖像中的相鄰像素P (參見圖2A)的強(qiáng)度級 進(jìn)行平滑。圖2C中顯示的高斯內(nèi)核函數(shù)G決定了輸入數(shù)字詞dw的3x3 陣列的平均值。該3x3高斯內(nèi)核函數(shù)G的中心元素C在輸入數(shù)字詞dw
(或者被歸一化數(shù)字詞Ndw)的二維陣列上移動，并且用采用了高斯型 權(quán)值分布的高斯內(nèi)核函數(shù)G的已計(jì)算平均值來替換與中心元素C對應(yīng) 的輸入數(shù)字詞dw。也可以使用不同類型的內(nèi)核函數(shù)，這并不偏離本發(fā) 明的范圍。如圖2A所示，為了能夠?qū)⒏咚箖?nèi)核函數(shù)G應(yīng)用到被歸一化 數(shù)字詞Ndw的二維陣列，必須添加^皮歸一化數(shù)字詞Ndw二維陣列的邊 緣數(shù)字詞，這也被稱為填充運(yùn)算。該填充運(yùn)算將(該示例中)5x5被歸 一化數(shù)字詞Ndw陣列的被歸一化數(shù)字詞Ndw 二維陣列轉(zhuǎn)換成7x7被歸 一化數(shù)字詞Ndw陣列的被填充圖像Ip (參見圖2D) 二維陣列。圖2D 中顯示了填充運(yùn)算的一個典型示例，其中拷貝圖2A中被歸一化數(shù)字詞 Ndw 二維陣列的笫二列來在被歸一化數(shù)字詞Ndw 二維陣列的第一列之 前創(chuàng)建一個新的邊界(如圖2D中針對新的7x7被填充圖像Ip陣列的 第一列的5個虛線箭頭所示)?？截悎D2A中被歸一化數(shù)字詞Ndw二維 陣列的第四列來在被歸一化數(shù)字詞Ndw 二維陣列的第五列之后創(chuàng)建一 個新的邊界?？截悎D2A中被歸一化數(shù)字詞Ndw二維陣列的第二行來在 被歸一化數(shù)字詞Ndw 二維陣列的第一行之上創(chuàng)建一個新的邊界。并且 拷貝圖2A中被歸一化數(shù)字詞Ndw二維陣列的第四行來在被歸一化數(shù)字 詞Ndw 二維陣列的第五行的下面創(chuàng)建一個新的邊界。為了完成這個被 填充圖像Ip的新的7x7陣列，從位于圖2A中原始5x5陣列的拐角像 素的徑向相反側(cè)的被歸一化數(shù)字詞Ndw拷貝該7x7陣列的拐角像素(如 圖2D中針對該新的7x7被填充圖像Ip陣列的第一列的虛點(diǎn)線箭頭所 示)。當(dāng)然，也可以應(yīng)用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的其他填充運(yùn)算，這 并不偏離本發(fā)明的范圍。
圖2E顯示了應(yīng)用高斯內(nèi)核函數(shù)G到圖2D的被填充圖像Ip所得的 照明圖像Ii。通過執(zhí)行高斯內(nèi)核函數(shù)G，圖像中大的強(qiáng)度變化得到平 滑。當(dāng)顯示依照本發(fā)明的照明圖像Ii時(shí)，由第二顯示器D2、 D3發(fā)射 的平均光Av通過從對應(yīng)的^皮歸一化數(shù)字詞Ndw取該二維陣列中元素的 平均值來確定，所述二維陣列中的元素通過將高斯內(nèi)核函數(shù)G應(yīng)用到 被填充圖像Ip來計(jì)算。
一般地說，當(dāng)顯示其中的像素光強(qiáng)值經(jīng)過空間平滑的圖像時(shí)，平 均光輸出要低于原始圖像的平均光輸出，即使當(dāng)原始圖像通過取各像 素值的平方根來操作時(shí)，情況也是如此。這在圖2的數(shù)值示例中也被 顯示出來，其中當(dāng)將輸入圖像I分解成依照現(xiàn)有技術(shù)的第二圖像Isp
時(shí)的平均光輸出Avp (Avp-0. 6961 )明顯大于當(dāng)將輸入圖像I分解成 依照本發(fā)明的照明圖像Ii時(shí)的平均光輸出Av (Av=0. 5708 )。
圖3顯示了圖1C所示的雙顯示器設(shè)備DD1沿直線AA方向的剖面 圖。在該剖面圖中，LCD面板D1的LCD《象素Pfl沿笫一觀察軸Axl與 LED面板D2的第一 LED Pbl對準(zhǔn)。該笫一觀察軸Axl基本上垂直于雙 顯示器設(shè)備DD1的LCD面板D1。當(dāng)沿與第一觀察軸Axl成cp角的第二 觀察軸Ax2觀看雙顯示器設(shè)備DDI時(shí)，LCD面板Dl的LCD像素Pf 1不 是與LED面板D2的第一 LED Pbl對準(zhǔn)，而是與第二 LED Pb2對準(zhǔn)，該 第二LED Pb2是第一LED Pbl的相鄰LED。 一般說來，觀察者沿第一 觀察軸Axl看到的光強(qiáng)不同于沿第二觀察軸Ax2看到的光強(qiáng)，因此沿 第一觀察軸Axl看到的圖像一般與沿第二觀察軸Ax2看到的圖像不 同。這種誤差稱為視差，并且可能出現(xiàn)在雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2中。
在依照本發(fā)明的雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2中，在雙顯示器設(shè)備DDl、 DD2的第二顯示器D2、 D3上顯示的圖像通過依照retinex算法分解輸 入圖像I以便得到照明圖像Ii來確定。照明圖像Ii典型地是輸入圖 像I的空間低分辨率版本。在空間低分辨率圖像中，像素與其相鄰像 素的光強(qiáng)值間的差異一般小。這意味著由第一LED Pbl與第二或相鄰 LED Pb2發(fā)射的光之間的差異相對較小，其導(dǎo)致當(dāng)沿不同于第一觀察 軸Axl的軸觀看雙顯示器設(shè)備DD1、DD2時(shí)出現(xiàn)的視差相對較小。因此， 依照retinex算法對輸入圖像I的分解在雙顯示器設(shè)備DDI、 DD2中得
到減小了的視差。
圖4A和4B顯示了表明由處理器Prl、Pr2采用的處理步驟的方框 圖。在圖4A中顯示了由處理器Prl執(zhí)行的處理步驟。處理器Prl接收 輸入圖像I。通過圖像分解器Sp將輸入圖像I分解成照明圖像Ii和反 射圖像Ir。圖像分解器Sp通過利用空間低通濾波器Sf將高斯內(nèi)核函 數(shù)G與輸入圖像I進(jìn)行巻積來執(zhí)行retinex算法，如圖2A、 D和E中 已經(jīng)示出的。圖像分解器Sp進(jìn)一步包括圖像除法器Sd，該圖像除法器 Sd通過將輸入圖像I的數(shù)字詞除以來自空間低通濾波器Sf的照明圖像 Ii的對應(yīng)數(shù)字詞來生成反射圖像Ir。當(dāng)然，也可以采用其他計(jì)算反射 圖像的方法，這并不偏離本發(fā)明的范圍，例如利用下列函數(shù)計(jì)算反射 圖像反射圖像Ir-逆log(log(輸入圖像I)-log(照明圖像Ii))。圖 像除法器Sd進(jìn)一步包括點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(也稱為PSF) p。 PSFp代表從第
二顯示器D2、 D3 (參見圖1 )的像素發(fā)射到第一顯示器Dl (參見圖1 ) 的像素的光的發(fā)射特性。由于笫一顯示器Dl和第二顯示器D2、 D3之 間的距離是有限的，由第二顯示器D2、 D3的像素發(fā)射到笫一顯示器D1 的對應(yīng)像素的光也部分到達(dá)對應(yīng)像素的相鄰像素。其結(jié)果是，由第二 顯示器D2、 D3發(fā)射到第一顯示器D1的圖像在到達(dá)第一顯示器D1時(shí)變 得模糊。在圖像除法器Sd中將PSF p應(yīng)用到空間低通濾波器Sf的輸 出校正了由兩個顯示器之間的有限距離引起的這種模糊，并且改善了 圖^象質(zhì)量。處理器Prl還包括第一伽瑪電路yl和第二伽瑪電路y2，所 述第一伽瑪電路yl用第一顯示器Dl的逆響應(yīng)函數(shù)r,—'對反射圖〗象Ir 進(jìn)行校正，所述第二伽瑪電路用第二顯示器D2、 D3的逆響應(yīng)函數(shù) r「'對照明圖像Ii進(jìn)行校正。
圖4B顯示了由處理器Pr2的一個優(yōu)選實(shí)施例所執(zhí)行的處理步驟。 處理器Pr2接收輸入圖像I謎，其中下標(biāo)RGB表示輸入圖像I，的輸入 數(shù)字詞dw (參見圖2)包括定義了 RGB顏色空間的成組的RGB子詞。 處理器Pr2包括將輸入圖像I隠轉(zhuǎn)換成亮度子詞Lv和顏色子詞Cl、 C2 的詞分解器Sw。詞分解器Sw被構(gòu)造為將輸入圖像I,從RGB顏色空間 轉(zhuǎn)換到(該例中的)HSV顏色空間。在處理器Pr2中，利用圖4A中所 示的空間低通濾波器Sf和圖像除法器Sd將亮度子詞Lv ( "V"表示 HSV顏色空間中的亮度值)分解成照明亮度子詞Lvi和反射亮度子詞 Lvr。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，處理器Pr2進(jìn)一步包括用來對照明亮度 子詞Lvi執(zhí)行對比度增強(qiáng)算法仁的對比度增強(qiáng)器Ce和/或用來對反射 亮度子詞Lvr執(zhí)行細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法fd的細(xì)節(jié)增強(qiáng)器De。接下來，處理器 Pr2包括詞重組器Sw-'，在這些詞重組器Sw—'中，將顏色子詞Cl、 C2 分別與照明亮度子詞Lvi和反射亮度子詞Lvr進(jìn)行重組。此外，這些 詞重組器Sw—'將成組的HSV顏色子詞向后轉(zhuǎn)換成成組的RGB顏色子 詞，產(chǎn)生照明圖像Ii"B和反射圖像Ir扁。優(yōu)選地，處理器Pr2還包括 第一伽瑪電路Yl和第二伽瑪電路y2，所述第一伽瑪電路yl用第一顯 示器Dl的逆響應(yīng)函數(shù)rT'對反射圖像Ir,進(jìn)行校正，所述第二伽瑪電 路y2用第二顯示器D2、 D3的逆響應(yīng)函數(shù)rr'對照明圖〗象Ii，進(jìn)行校 正。
圖5A 5C顯示了灰度級直方圖。在圖5A中顯示了輸入圖像I的灰 度級直方圖。在圖5B中顯示了未利用作為圖像增強(qiáng)步驟的直方圖均衡
化的情況下在雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2 (參見圖1)上顯示的已處理輸 入圖像I的灰度級直方圖。在圖5C中顯示了在其中將直方圖均衡化作 為圖像增強(qiáng)步驟來執(zhí)行的雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2 (參見圖1)上顯示 的已處理輸入圖像I的灰度級直方圖。在灰度級直方圖中，針對顯示 設(shè)備能夠顯示的每個可能的灰度級GL繪出圖像中出現(xiàn)的灰度級的個數(shù) NG。能夠在具有8比特動態(tài)范圍的顯示設(shè)備上顯示的灰度級GL典型地 有0 255種不同的灰度級GL,其中灰度級"0"表示最暗的像素，灰 度級"255"表示最亮的像素。圖5A中示出了其灰度級直方圖的輸入 圖像I是幅相對較暗的圖像，因?yàn)榇蟛糠只叶燃塆L主要覆蓋灰度級直 方圖的低端部分。
圖5B顯示了未利用作為圖像增強(qiáng)步驟的直方圖均衡化的情況下 在雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2上顯示的輸入圖像I的灰度級直方圖。在其 中第一顯示器Dl和第二顯示器D2、 D3都具有8比特動態(tài)范圍的雙顯 示器設(shè)備DD1、 DD2中，理論的動態(tài)范圍典型地為16比特(65536種 不同的可能灰度級GL)。由圖5B中的灰度級直方圖可知，直方圖的總 體形狀并沒有顯著的變化。在第一顯示器D1和第二顯示器D2、 D3上 對圖像的分解看起來僅僅是拉伸了直方圖。將雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2 用于顯示8比特圖像時(shí)的另一個效果是，在被拉伸的直方圖中出現(xiàn)了 缺口 g，如圖5B中的放大視圖所示。造成灰度級直方圖中的缺口 g的 事實(shí)在于，8比特圖像被分解成兩幅圖像，這兩幅圖像經(jīng)由第一顯示器 D1和第二顯示器D2、 D3重構(gòu)，重新生成原始的輸入圖4象I。在輸入圖 像I中，例如存在灰度級16、 17和18。對圖像分解并利用第一顯示器 D1和第二顯示器D2、 D3來顯示該圖l象之后，灰度級16、 17和18分 別被轉(zhuǎn)換成灰度級256、 289和324。雖然雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2還 能夠區(qū)分灰度級256、 289和324之間的所有中間灰度級GL，但是這 些中間灰度級GL并不存在于輸入圖像中，因而不會出現(xiàn)在由雙顯示器 設(shè)備DD1、 DD2顯示的圖像中。尤其在其中的第一顯示器Dl和第二顯 示器D2、 D3上顯示兩幅基本相同的圖^f象的現(xiàn)有技術(shù)方案中， 一般在雙 顯示器設(shè)備DD1、 DD2的圖像中顯示256種不同的灰度級GL，從而在 直方圖中的灰度級GL之間出現(xiàn)明顯的缺口 g。當(dāng)使用retinex算法將 輸入圖像I分解成照明圖像Ii和反射圖像Ir(如前面的附圖所示)時(shí)， 空間低分辨率照明圖像Ii與反射圖像Ir的重組典型地會填補(bǔ)灰度級直方圖中的部分缺口 g。因此，將retinex算法用于分解輸入圖像I 允許更有效地利用雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2的高動態(tài)范圍。
在圖5C中顯示了在其中將直方圖均衡化作為圖像增強(qiáng)步驟來執(zhí) 行的雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2 (參見圖1)上顯示的已處理輸入圖像I 的灰度級直方圖。圖5B中顯示的灰度級直方圖與圖5C中顯示的灰度 級直方圖的差異在于，在反射圖像Ir被顯示在第一顯示器Dl上并且 與來自第二顯示器D2、 D3的照明圖像Ii進(jìn)行重組之前，處理器Pr2 (參見圖4B)對反射圖像Ir執(zhí)行了作為細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法的直方圖均衡 化。直方圖均衡化依照預(yù)定的算法重新分布圖像中的可用灰度級GL， 以便得到新的灰度級GL分布，該新的灰度級GL分布典型地更好地覆 蓋可由顯示器區(qū)分的可能的灰度級GL。當(dāng)將直方圖均衡化應(yīng)用到反射 圖像Ir時(shí)，會產(chǎn)生兩種效果第一種效果是使得直方圖中的缺口 g(參 見圖5B)進(jìn)一步減少；第二種效果是使得灰度級直方圖進(jìn)一步拉伸到 更高的灰度值。兩種效果都創(chuàng)建出輸入圖像I中不存在的灰度級GL， 從而提高了雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2的動態(tài)范圍的利用率。由于處理器 Pr2沒有改變照明圖像Ii，輸入圖像I中的總體照明變化基本上得到 保留。這可以在圖5C的灰度級直方圖中看出來，因?yàn)槿匀挥写蟛糠只?度級GL覆蓋了灰度級直方圖的較低端部分。這得到具有自然照明的相 對更清晰的圖像。當(dāng)然，也可以將其他的細(xì)節(jié)和/或?qū)Ρ榷仍鰪?qiáng)算法分 別應(yīng)用到反射圖像Ir和/或照明圖像Ii，這導(dǎo)致雙顯示器設(shè)備DD1、 DD2的高動態(tài)范圍的利用率有所提高。
應(yīng)當(dāng)指出的是，上述實(shí)施例說明了而非限制了本發(fā)明，并且本領(lǐng) 域技術(shù)人員將能夠在不偏離所附權(quán)利要求的范圍的情況下設(shè)計(jì)出許多 可替換的實(shí)施例。
在權(quán)利要求書中，任何置于括號中的附圖標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)視為限制 了該權(quán)利要求。動詞"包括"及其變體的使用并沒有排除權(quán)利要求中 未列出的元件或步驟的存在。元件前的冠詞"一"或"一個"并沒有 排除多個這種元件的存在。本發(fā)明可以通過包括了幾個不同元件的硬 件以及通過經(jīng)過適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在列舉了幾個裝置的設(shè)備 權(quán)利要求中，這些裝置中的幾個可以通過同一硬件項(xiàng)來實(shí)施。在互不 相同的從屬權(quán)利要求中引用特定的技術(shù)措施這一起碼的事實(shí)，并不意 味著這些技術(shù)措施的組合不能加以利用。
權(quán)利要求
1.用于顯示包括了輸入數(shù)字詞(dw)的輸入圖像(I)的雙顯示器設(shè)備(DD1、DD2)，該雙顯示器設(shè)備(DD1、DD2)包括第一顯示器(D1)、第二顯示器(D2、D3)和圖像分解器(Sp)，該第一顯示器(D1)被配置用于調(diào)制來自該第二顯示器(D2、D3)的圖像，該圖像分解器(Sp)被構(gòu)造用于依照retinex算法分解該輸入圖像(I)，以便得到提供給該第二顯示器(D2、D3)的由照明數(shù)字詞組成的照明圖像(Ii)以及得到提供給該第一顯示器(D1)的由反射數(shù)字詞組成的反射圖像(Ir)。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙顯示器設(shè)備(DD1、 DD2)，其中該圖 像分解器(Sp)包括用于從該輸入數(shù)字詞(dw)生成該照明數(shù)字詞的 空間低通濾波器(Sf )。
3. 如權(quán)利要求2所述的雙顯示器設(shè)備(DD1、 DD2)，其中該空 間低通濾波器(Sf )被構(gòu)造用于使用內(nèi)核函數(shù)(G )在該輸入數(shù)字詞(dw ) 上執(zhí)行空間巻積運(yùn)算。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的雙顯示器設(shè)備(DD1、 DD2)，其中 該第一顯示器(Dl)被配置成具有可編程透明度的光學(xué)濾波器，用于 調(diào)制來自該第二顯示器(D2、 D3)的圖像。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的雙顯示器設(shè)備(DD1、 DD2)，其中 該圖像分解器(Sp)被構(gòu)造成通過將該輸入數(shù)字詞除以對應(yīng)的照明數(shù) 字詞來確定該反射數(shù)字詞。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的雙顯示器設(shè)備(DD1、 DD2)，該輸入數(shù)字詞包括一組一起定義了該輸入圖像(I )的像素的亮度和顏色的子 詞，其中該雙顯示器設(shè)備(DD1、 DD2)進(jìn)一步包括詞分解器(Sw)， 該詞分解器(Sw)用于將該輸入數(shù)字詞分解成代表該輸入圖像(I)的 像素亮度的亮度子詞(L)和代表該輸入圖像(I)的像素顏色的顏色 子詞(Cl、 C2)，并且其中該圖像分解器(Sp)被構(gòu)造用于將retinex 算法僅僅應(yīng)用到該亮度子詞(L)。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的雙顯示器設(shè)備(DD2)，進(jìn)一步包括 用于在將該反射圖像(Ir)提供給該第一顯示器(Dl )之前在該反射 圖像Ur)上執(zhí)行細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法(fd)的細(xì)節(jié)增強(qiáng)器(De)。
8. 如權(quán)利要求6所述的雙顯示器設(shè)備(DD2)，其中該細(xì)節(jié)增強(qiáng) 器(De)被構(gòu)造用于執(zhí)行直方圖均衡化。
9. 如權(quán)利要求1或2所述的雙顯示器設(shè)備(DD2)，進(jìn)一步包括 用于在將該照明圖像(Ii )提供給該第二顯示器(D2、 D3)之前在該 照明圖像(Ii)上執(zhí)行對比度增強(qiáng)算法(fj的對比度增強(qiáng)器(Ce)。
10. 如權(quán)利要求8所述的雙顯示器設(shè)備(DD2 )，其中該對比度增 強(qiáng)器(Ce)被構(gòu)造用于執(zhí)行直方圖均衡化。
11. 如權(quán)利要求1或2所述的雙顯示器設(shè)備(DD1、 DD2)，其中 該第二顯示器(D2、 D3)由光源陣列、投影儀或者液晶顯示器構(gòu)成。
12. 如權(quán)利要求1或2所述的雙顯示器設(shè)備(DD1、 DD2)，其中 該第一顯示器(Dl)是液晶顯示器。
13. 如權(quán)利要求1或2所述的雙顯示器設(shè)備(DD1、 DD2)，該第 一顯示器(Dl)具有第一空間分辨率，該第二顯示器(D2、 D3)具有 第二空間分辨率，其中該第二空間分辨率低于該第一空間分辨率。
14. 用于在包括了第一顯示器(Dl)、笫二顯示器(D2、 D3)和 圖像分解器(Sp)的雙顯示器設(shè)備(DD1、 DD2)上顯示包括了輸入數(shù) 字詞(dw)的輸入圖像(I )的方法，該第一顯示器(Dl )被配置甩于 調(diào)制來自該第二顯示器(D2)的圖像，該方法包括依照retinex算法分解該輸入圖像(I ),以便得到由 提供給該第二顯示器(D2、 D3)的照明數(shù)字詞組成的照明圖像(Ii ) 以及得到由提供給該第一顯示器(Dl)的反射數(shù)字詞組成的反射圖像 (Ir)。
15. 用于在包括了第一顯示器(Dl)、第二顯示器(D2、 D3)和 圖像分解器(Sp)的雙顯示器設(shè)備(DD1、 DD2)上顯示包括了輸入數(shù) 字詞(dw)的輸入圖像(I )的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該第一顯示器(Dl ) 被配置用于調(diào)制來自第二顯示器(D2、 D3)的圖像，其中該計(jì)算機(jī)程 序被操作來使得該雙顯示器設(shè)備(DD1、 DD2)執(zhí)行如權(quán)利要求14所述 的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于顯示輸入圖像(I)的雙顯示器設(shè)備(DD2)。該雙顯示器設(shè)備包括第一顯示器(D1)和第二顯示器(D2)。第一顯示器被配置用于調(diào)制來自第二顯示器的圖像。該雙顯示器設(shè)備進(jìn)一步包括處理器(Pr2)，該處理器(Pr2)包括依照retinex算法將輸入圖像分解成照明圖像(Ii)和反射圖像(Ir)的圖像分解器(Sp)。將反射圖像顯示在第一顯示器上，并且將照明圖像顯示在第二顯示器上。由于這兩個顯示器的串聯(lián)配置，輸入圖像I基本上被重建出來。照明圖像典型地是從輸入圖像導(dǎo)出的空間低分辨率圖像。在第二顯示器上使用照明圖像時(shí)的好處在于，與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，照明圖像的平滑光強(qiáng)值導(dǎo)致更低的平均光強(qiáng)，從而導(dǎo)致更低的功耗。利用retinex算法進(jìn)行圖像分解的附加的好處在于，降低了雙顯示器設(shè)備中的視差，并且提高了雙顯示器設(shè)備動態(tài)范圍的利用率。
文檔編號G09G3/34GK101185113SQ200680019132
公開日2008年5月21日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者G·J·赫克斯特拉, N·拉曼 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司