專利名稱：用于調(diào)節(jié)圖像特征的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各個實(shí)施方式包括用于圖像目標(biāo)色調(diào)曲線生成與應(yīng)用的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
典型的顯示設(shè)備通過使用固定的亮度等級范圍來顯示圖像。對于許多顯示而言， 亮度范圍具有從0到255均勻間隔的256個等級。通常分配圖像代碼值以直接地匹配于這 些等級。在許多帶有大顯示器的電子設(shè)備中，這些顯示器是主要的功率消耗者。例如，在膝 上型計(jì)算機(jī)中，顯示器有可能消耗比該系統(tǒng)中任何其它部件都要多的功率。許多可用功率受限的顯示器(比如靠電池供電的設(shè)備中的顯示器)可以使用若干個照度或亮度等級來幫 助管理功耗。系統(tǒng)可以在插入諸如A/C電源的功率源時使用完全-功率模式，在靠電池工 作時使用功率-節(jié)省模式。在一些設(shè)備中，顯示器可以自動地進(jìn)入功率-節(jié)省模式，其中減小顯示器照明以 節(jié)約電能。這些設(shè)備可以具有多個功率-節(jié)省模式，其中以步進(jìn)的方式逐步地減小照明。通 常，當(dāng)減小顯示器照明時，圖像質(zhì)量也下降了。當(dāng)減小最大亮度等級時，降低了顯示器的動 態(tài)范圍并且圖像對比度變差。因此，在典型的功率-節(jié)省模式操作期間，對比度與其它圖像 質(zhì)量下降了。像液晶顯示器(IXD)或數(shù)字微鏡設(shè)備(DMD)等許多顯示設(shè)備都使用光閥，這些光 閥是以一種方式或另一種方式從后面被照亮、從側(cè)面被照亮、或從前面被照亮。在從后面照 亮的光閥顯示器(比如LCD)中，背光源被置于液晶面板之后。背光源發(fā)出穿透LC面板的 光，LC面板調(diào)制該光以探測圖像。在彩色顯示器中，亮度和顏色都可以被調(diào)制。單獨(dú)的LC 像素調(diào)制從背光源發(fā)出并穿透LC面板到達(dá)用戶眼睛或某一其它目的地的光的量。在一些 情況下，該目的地可以是光傳感器，比如電荷耦合器件(CCD)。一些顯示器也可以使用光發(fā)射器以探測圖像。這些顯示器(比如發(fā)光二極管 (LED)顯示器和等離子體顯示器)使用圖片元件，這些圖片元件發(fā)出光而非反射來自另一 光源的光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括用于改變光閥調(diào)制像素的亮度調(diào)制等級以補(bǔ)償減小 的光源照明強(qiáng)度或以固定的光源照明等級來改善圖像質(zhì)量的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一些實(shí)施方式也可以與那些使用光發(fā)射器探測圖像的顯示器一起使用。 這些顯示器(比如發(fā)光二極管(LED)顯示器和等離子體顯示器)使用圖片元件，這些圖片 元件發(fā)出光而非反射來自另一光源的光?？梢杂帽景l(fā)明的實(shí)施方式來增強(qiáng)這些設(shè)備所產(chǎn)生 的圖像。在這些實(shí)施方式中，可以調(diào)節(jié)像素的亮度，以增強(qiáng)特定的圖像頻帶的動態(tài)范圍、亮 度范圍和其它圖像分割(subdivision)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，根據(jù)圖像特征，可以將顯示器光源調(diào)節(jié)至不同的等 級。當(dāng)這些光源等級發(fā)生變化時，可以調(diào)節(jié)圖像代碼值以補(bǔ)償亮度變化或以其它方式增強(qiáng) 該圖像。本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括環(huán)境光檢測，在確定光源等級和圖像像素值的過程 中，這種環(huán)境光檢測可以被用作輸入。本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括失真相關(guān)光源和電池消耗控制。本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括用于產(chǎn)生和應(yīng)用圖像色調(diào)比例(tone scale)校正的 系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括用于具有改進(jìn)的色保真度的圖像色調(diào)比例校正的方 法和系統(tǒng)。本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括用于選擇顯示器光源照明等級的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括用于形成面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的方法和系 統(tǒng)。這些實(shí)施方式中的一些形成了多個目標(biāo)色調(diào)曲線，每個曲線與不同的背光源或光源照明等級有關(guān)。在這些實(shí)施方式中，可以選擇背光源照明等級，并且與所選背光源照明等級有 關(guān)的目標(biāo)色調(diào)曲線可以被應(yīng)用于待顯示的圖像。在一些實(shí)施方式中，性能目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)色 調(diào)曲線參數(shù)的選擇。結(jié)合附圖，在考慮下面的詳細(xì)描述時，可以更容易地理解本發(fā)明的上述和其它目 的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是示出了現(xiàn)有技術(shù)的從后面照亮的IXD系統(tǒng)；圖2A是示出了原始圖像代碼值與增強(qiáng)圖像代碼值之間的關(guān)系的圖；圖2B是示出了原始圖像代碼值與帶有剪切的增強(qiáng)圖像代碼值之間的關(guān)系的圖；圖3是示出了針對各種代碼值修改方案的與代碼值相關(guān)聯(lián)的亮度等級的圖；圖4是示出原始圖像代碼值與根據(jù)各種修改方案修改后的圖像代碼值之間的關(guān) 系的圖；圖5是示出了典型的色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型的產(chǎn)生的圖；圖6是示出了色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型的典型應(yīng)用的圖；圖7是示出了典型的色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型和增益映射的產(chǎn)生的圖；圖8是示出了典型的色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型的圖；圖9是示出了典型的增益映射的圖；圖10是示出了將色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型和增益映射應(yīng)用于一圖像的典型過程的流程 圖；圖11是示出了將色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型應(yīng)用于圖像的一個頻帶并且將增益映射應(yīng)用 于該圖像的另一個頻帶的典型過程的流程圖；圖12是示出了當(dāng)MFP改變時色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型的變化的圖；圖13是示出了典型的依賴于圖像的色調(diào)比例映射方法的流程圖；圖14是示出了典型的依賴于圖像的色調(diào)比例選擇實(shí)施方式的圖；圖15是示出了典型的依賴于圖像的色調(diào)比例映射計(jì)算實(shí)施方式的圖；圖16是示出了包括光源等級調(diào)節(jié)和依賴于圖像的色調(diào)比例映射的實(shí)施方式的流 程圖；圖17是示出了包括光源等級計(jì)算器和色調(diào)比例映射選擇器的典型實(shí)施方式的 圖；圖18是示出了包括光源等級計(jì)算器和色調(diào)比例映射計(jì)算器的典型實(shí)施方式的 圖；圖19是示出了包括光源等級調(diào)節(jié)和依賴于光源等級的色調(diào)比例映射的實(shí)施方式 的流程圖；圖20是示出了包括光源等級計(jì)算器和依賴于光源等級的色調(diào)比例計(jì)算或選擇的 實(shí)施方式的圖；圖21是示出了原始圖像代碼值與色調(diào)比例斜率的函數(shù)關(guān)系圖；圖22是示出了包括單獨(dú)的色度信道分析的實(shí)施方式的圖；圖23是示出了包括環(huán)境照明的實(shí)施方式的圖，其中環(huán)境照明被輸入到圖像處理
6模塊；圖24是示出了包括環(huán)境照明的實(shí)施方式的圖，其中環(huán)境照明被輸入到光源處理 模塊；圖25是示出了包括環(huán)境照明的實(shí)施方式的圖，其中環(huán)境照明被輸入到圖像處理 模塊和設(shè)備特性輸入；圖26是示出了包括備選的環(huán)境照明的實(shí)施方式的圖，其中環(huán)境照明被輸入到圖 像處理模塊和/或光源處理模塊以及光源信號后處理器；圖27是示出了包括環(huán)境照明的實(shí)施方式的圖，其中環(huán)境照明被輸入到光源處理 模塊，該光源處理模塊將該輸入傳遞給圖像處理模塊；圖28是示出了包括環(huán)境照明的實(shí)施方式的圖，其中環(huán)境照明被輸入到圖象處理 模塊，該圖象處理模塊可以將該輸入傳遞給光源處理模塊；圖29是示出了包括失真_適應(yīng)性功率管理的實(shí)施方式的圖；圖30是示出了包括恒定功率管理的實(shí)施方式的圖；圖31是示出了包括適應(yīng)性功率管理的實(shí)施方式的圖；圖32A是示出了恒定功率模塊和恒定失真模塊的功耗比較的曲線圖；圖32B是示出了恒定功率模塊和恒定失真模塊的比較的曲線圖；圖33是示出了包括失真-適應(yīng)性功率管理的實(shí)施方式的圖；圖34是示出了對于典型的視頻序列而言在各個失真邊界處的背光源功率等級的 圖；圖35是示出了典型的功率/失真曲線的曲線圖；圖36是示出了用于管理與失真標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的功耗的實(shí)施方式的流程圖；圖37是示出了包括基于失真標(biāo)準(zhǔn)的光源功率等級選擇實(shí)施方式的流程圖；圖38A和38B是示出了包括失真測量的實(shí)施方式的流程圖，該失真測量解釋了亮 度保持方法的效果；圖39是用于典型圖像的功率/失真曲線；圖40是示出了固定的失真的功率圖；圖41是示出了固定的失真的失真圖；圖42是典型的色調(diào)比例調(diào)節(jié)曲線；圖43是圖42所示色調(diào)比例調(diào)節(jié)曲線的模糊區(qū)域的放大視圖；圖44是另一個典型的色調(diào)比例調(diào)節(jié)曲線；圖45是圖44所示色調(diào)比例調(diào)節(jié)曲線的模糊區(qū)域的放大視圖；圖46是示出了基于最大顏色信道值的圖像代碼值調(diào)節(jié)的圖；圖47是示出了基于最大顏色信道代碼值的多個顏色信道的圖像代碼值調(diào)節(jié)的 圖；圖48是基于上述顏色信道之一的代碼值特征的多個顏色信道的圖像代碼值調(diào)節(jié) 的圖；圖49是示出了包括色調(diào)比例發(fā)生器的本發(fā)明的實(shí)施方式的圖，該色調(diào)比例發(fā)生 器接收最大顏色信道代碼值并以其為輸入；圖50是示出了包括頻率分解和具有色調(diào)比例調(diào)節(jié)的顏色信道代碼區(qū)分的本發(fā)明的實(shí)施方式的圖；圖51是示出了包括頻率分解、顏色信道區(qū)分和顏色保持剪切的本發(fā)明的實(shí)施方 式的圖；圖52是示出了基于顏色信道代碼值特征的顏色保持剪切的本發(fā)明的實(shí)施方式的 圖；圖53是示出了包括低通/高通頻率分離和最大顏色信道代碼值的選擇的本發(fā)明 的實(shí)施方式的圖；圖54是示出了經(jīng)處理的圖像與顯示模型之間的各種關(guān)系的圖；圖55是典型圖像的圖像代碼值的直方圖；圖56是與圖55的直方圖相對應(yīng)的典型失真曲線的圖；圖57是示出了將典型優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于簡短的DVD剪輯所得的結(jié)果圖，該圖畫出了 所選的背光源功耗與幀數(shù)之間的關(guān)系；圖58示出了針對實(shí)際顯示的不同對比率最小MSE失真背光源的確定；圖59是示出了典型的面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的圖；圖60是示出了針對功率節(jié)省配置典型的面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的圖；圖61是示出了針對更低的黑色電平配置的典型的面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線 的圖；圖62是示出了針對亮度增強(qiáng)配置的典型的面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的圖；圖63是示出了針對增強(qiáng)圖像配置的典型的面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線的圖， 在這種增強(qiáng)圖像配置中，黑色電平降低了，亮度提高了 ；圖64是示出了用于黑色電平改進(jìn)的一系列典型的目標(biāo)色調(diào)曲線的圖；圖65是示出了用于黑色電平改進(jìn)和圖像亮度提高的一系列典型的目標(biāo)色調(diào)曲線 的圖；圖66是示出了包括目標(biāo)色調(diào)曲線的確定以及失真-相關(guān)背光源的選擇的典型實(shí) 施方式的圖；圖67是示出了包括性能-目的-相關(guān)參數(shù)的選擇、目標(biāo)色調(diào)曲線的確定以及背光 源的選擇的典型實(shí)施方式的圖；圖68是示出了包括性能_目的-相關(guān)目標(biāo)色調(diào)曲線的確定以及背光源的選擇的 典型實(shí)施方式的圖；以及圖69是示出了包括性能_目的-相關(guān)和圖像相關(guān)目標(biāo)色調(diào)曲線的確定以及背光 源的選擇的典型實(shí)施方式的圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，將最佳地理解本發(fā)明的實(shí)施方式，其中相同的部分是由相同的標(biāo)號指 定的。上文所羅列的圖被明確包含在這里，作為本說明書的一部分。很容易理解，一般性地描述并且在附圖中示出的本發(fā)明的各個部件可以按照各種 不同的配置來安排和設(shè)計(jì)。由此，下文關(guān)于本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并 不旨在限制本發(fā)明的范圍，而是僅僅代表本發(fā)明的較佳實(shí)施方式。本發(fā)明各實(shí)施方式的元件可以實(shí)施成硬件、固件和/或軟件。盡管本文所揭示的 典型實(shí)施方式可能僅僅描述了這些形式之一，但是應(yīng)該理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠以這些形式中的任何形式來實(shí)現(xiàn)這些元件，同時還停留在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。使用光閥調(diào)制器(比如LC調(diào)制器和其它調(diào)制器)的顯示設(shè)備可以是反射式的， 其中光被照射到前表面(面對著觀看者)上，并且在穿過調(diào)制面板層之后被反射回給觀看 者。顯示設(shè)備也可以是透射式的，其中光被照射到調(diào)制面板層的背面，允許光穿過調(diào)制層且 朝著觀看者。一些顯示設(shè)備也可以是透射反射式的，即反射與透射的組合，其中光可以從后 到前穿過調(diào)制層，同時來自另一個光源的光在從調(diào)制層的前面進(jìn)入之后被反射。在這些情 況中的任一種情況中，調(diào)制層中的元件(比如單獨(dú)的LC元件)可以控制所觀察到的像素亮 度。在從后面照亮的顯示器、從前面照亮的顯示器和從側(cè)面照亮的顯示器中，光源可 以是一系列熒光管、LED陣列或某種其它光源。一旦顯示器大于約18”的典型尺寸，則該設(shè) 備的大部分功耗都是因光源而導(dǎo)致的。對于某些應(yīng)用而言，并且在某些市場中，功耗的減小 是很重要的。然而，功率的減小意味著光源的光通量的減小，由此，意味著顯示器的最大亮 度的減小。涉及到目前的伽瑪(Gamma)校正光閥調(diào)制器的灰度等級代碼值CV、光源等級 Lsource以及輸出光等級L。ut的基本方程是方程1Lout = Lsource^g (CV+dark) ambient其中，g是校準(zhǔn)增益，dark是光閥的暗電平，ambient是從房間條件下射入顯示器 中的光。根據(jù)該方程，可以看出，使背光源減小也就使光輸出減小X%?？梢酝ㄟ^改變光閥的調(diào)制值來補(bǔ)償光源等級的減小；特別是，提升光閥的調(diào)制值。 事實(shí)上，可以精確地再現(xiàn)任何小于(l-x%)的光等級，而在沒有另外的光源或增大光源強(qiáng) 度的情況下不可能再現(xiàn)出任何大于(1-χ% )的光等級。設(shè)置從原始光源和減小的光源輸出的光給出了下列基本的代碼值校正，該校正可 以被用于校正代碼值以減小(假定dark和ambient都是0)方程2Lout = Lsource^g(CV) = Lreduced^g(CVboost)方程3
CVboost = CV*(Lsource/Lreduced)17 = CV*(l/x% )17圖2A示出了這種調(diào)節(jié)。在圖2A和2B中，原始顯示值對應(yīng)于沿著線12的那些點(diǎn)。 當(dāng)背光源或光源被置于功率_節(jié)省模式中且光源照明被減小時，需要提升顯示代碼值，以 允許光閥抵消光源照明的減小。這些被提升的值與沿著線14的那些點(diǎn)相一致。然而，這種 調(diào)節(jié)導(dǎo)致了代碼值18高于顯示器所能夠產(chǎn)生的值(例如，對于8比特顯示器而言即255)。 結(jié)果，最終剪切了 20這些值，如圖2B所示。以這種方式調(diào)節(jié)的圖像可能會有褪了色的加亮 區(qū)域、不自然的外表以及通常所說的低品質(zhì)。通過使用這種簡單的調(diào)節(jié)模型，將會以一種亮度等級顯示剪切點(diǎn)15以下的代碼 值(在本實(shí)施方式中即輸入代碼值230)，該亮度等級等于處于減小的光源照明模式中的全 功率光源所產(chǎn)生的等級。由功率節(jié)省所導(dǎo)致的較低功率來產(chǎn)生相同的亮度。如果圖像的這 組代碼值被限定到剪切點(diǎn)15以下的范圍，則操作功率節(jié)省模式對于用戶而言是顯而易見 的。不幸的是，當(dāng)值超過剪切點(diǎn)15時，減小了亮度并且丟失了細(xì)節(jié)。本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種算法，該算法可以改變LCD或光閥代碼值以提供增大的亮度(或缺少功率節(jié)省模 式中的亮度減小)，同時減小了可能在亮度范圍較高一端處出現(xiàn)的剪切偽像。本發(fā)明的一些實(shí)施方式通過針對重要的數(shù)值范圍，讓用低功率所顯示的圖像亮度 匹配于用全功率所顯示的圖像亮度，就可以消除與減小顯示光源功率相關(guān)聯(lián)的亮度減小。 在這些實(shí)施方式中，光源或背光源的功率減小使輸出亮度除以一個特定的因子，通過使圖 像數(shù)據(jù)提升一個倒數(shù)因子來補(bǔ)償這種光源或背光源的功率減小。忽略動態(tài)范圍限制，在全功率和減小的功率之下所顯示的圖像可以是完全一樣 的，因?yàn)樵谥匾姆秶匣旧系窒松鲜龀?針對減小的光源照明)和乘法(針對提 升的代碼值)。當(dāng)圖像數(shù)據(jù)的乘法(針對代碼值提升)超過顯示器的最大值時，動態(tài)范圍邊 界可能會引起剪切偽像。通過使代碼值上端處的提升發(fā)生滾降(roll off)，就可以消除或 減小動態(tài)范圍限制所引起的剪切偽像。這種滾降可以始于最大保真度點(diǎn)(MFP)處，在該最 大保真度點(diǎn)之上，亮度不再匹配于原始亮度。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，可以執(zhí)行下面的步驟，以補(bǔ)償光源照明減小或用于 圖像增強(qiáng)的虛擬減小1)根據(jù)亮度減小的百分比來確定光源(背光源)減小等級；2)確定最大保真度點(diǎn)(MFP)，在該最大保真度點(diǎn)處，出現(xiàn)使減小的功率輸出匹配 于全功率輸出的滾降；3)確定補(bǔ)償性的色調(diào)比例算子；a.在MFP以下，提升色調(diào)比例以補(bǔ)償顯示亮度的減??；b.在MFP以上，使色調(diào)比例逐漸地滾降(在一些實(shí)施方式中，保持連續(xù)的導(dǎo)數(shù))；4)將色調(diào)比例映射算子應(yīng)用于圖像；以及5)發(fā)送至顯示器。這些實(shí)施方式的主要優(yōu)點(diǎn)是只對狹窄類別的圖像做出很小的改變，就可以實(shí)現(xiàn) 功率節(jié)省。(差異僅僅出現(xiàn)在MFP以上，并且由峰值亮度的減小和明亮細(xì)節(jié)的某些損失所構(gòu) 成。)可以按照功率節(jié)省模式顯示MFP以下的圖像值，其亮度等同于全功率模式，從而使圖 像中的這些區(qū)域與全功率模式?jīng)]什么區(qū)別。本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以使用色調(diào)比例映射，該色調(diào)比例映射依賴于功率減小 和重顯灰度(display gamma)且與圖像數(shù)據(jù)無關(guān)。這些實(shí)施方式可以提供兩個優(yōu)點(diǎn)。首 先，因不同地處理多個幀而可能出現(xiàn)的閃爍偽像沒有出現(xiàn)，其次，該算法實(shí)現(xiàn)起來的復(fù)雜性 非常小。在一些實(shí)施方式中，可以使用離線色調(diào)比例設(shè)計(jì)和在線色調(diào)比例映射。加亮之處 的剪切可以受到MFP的規(guī)范的控制?？梢越Y(jié)合圖3描述本發(fā)明的實(shí)施方式的一些方面。圖3是示出了在若干種情況下 圖像代碼值與亮度之間的關(guān)系圖。第一曲線32(以點(diǎn)示出)代表以100%功率操作的光源 的原始代碼值。第二曲線30(以點(diǎn)劃線示出)代表當(dāng)光源以全功率的80%操作時的原始代 碼值的亮度。第三曲線36 (以短劃線示出)代表在光源以全功率的80%操作的同時代碼值 被提升以匹配于100%光源照明所提供的亮度時的亮度。第四曲線34(以實(shí)線示出)代表 被提升的數(shù)據(jù)，但是帶有滾降曲線以減小該數(shù)據(jù)較高一端處剪切的效果。在這個典型的實(shí)施方式中，如圖3所示，使用代碼值180處的MFP 35。注意到，在 代碼值180以下，被提升的曲線34匹配于原始100%功率顯示的亮度輸出32。在180以上，
10被提升的曲線平滑地過渡到上述80%顯示所允許的最大輸出。這種平滑度減小了剪切和量 化偽像。在一些實(shí)施方式中，可以分段地定義色調(diào)比例函數(shù)，以在MFP 35所給出的過渡點(diǎn) 處平滑地匹配。在MFP 35以下，可以使用被提升的色調(diào)比例函數(shù)。在MFP 35以上，一曲線 平滑地與該MFP處的被提升的色調(diào)比例曲線的末端點(diǎn)相配合，并且還與最大代碼值[255] 處的末端點(diǎn)37相配合。在一些實(shí)施方式中，在MFP 35處，該曲線的斜率可以匹配于被提升 的色調(diào)比例曲線/線條的斜率。這一點(diǎn)可以通過如下方式實(shí)現(xiàn)通過使該線條的導(dǎo)數(shù)等于 該MFP處的曲線函數(shù)以及通過使在該點(diǎn)處的線條的值與曲線函數(shù)相匹配，從而使該MFP以 下的線條的斜率匹配于該MFP以上的曲線的斜率。關(guān)于該曲線函數(shù)的另一個限制可以是 應(yīng)該迫使它穿過最大值點(diǎn)[255，255]37。在一些實(shí)施方式中，在最大值點(diǎn)37處，該曲線的斜 率可以被設(shè)為0。在一些實(shí)施方式中，MFP值180可以對應(yīng)于20%的光源功率減小。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，在最大保真度點(diǎn)(MFP)以下，可以通過帶有增益g的 線性關(guān)系來定義色調(diào)比例曲線。在該MFP以上，可以進(jìn)一步定義色調(diào)比例，使得該曲線及其 一階導(dǎo)數(shù)在該MFP處是連續(xù)的。這種連續(xù)性暗示關(guān)于色調(diào)比例函數(shù)的下列形式 方程4可以按照下列方程由重顯灰度和亮度減小比率來確定增益 方程5 在一些實(shí)施方式中，可以手動調(diào)諧MFP值，從而使加亮細(xì)節(jié)保持與絕對亮度保持
相平衡。通過強(qiáng)加在最大點(diǎn)處斜率應(yīng)該是零這一限制，就可以確定MFP。這暗指方程6 在一些典型的實(shí)施方式中，下面的方程可以被用于根據(jù)典型的實(shí)施方式分別計(jì)算 簡單的提升數(shù)據(jù)、帶有剪切的提升數(shù)據(jù)以及校正數(shù)據(jù)的代碼值。方程7 可以選定常數(shù)A、B和C以在該MFP處給出平滑的配合，并且使得該曲線穿過點(diǎn) [255，255]。圖4示出了這些函數(shù)的圖。圖4是原始代碼值對經(jīng)調(diào)節(jié)的代碼值的圖。原始代碼值被顯示成沿著原始數(shù)據(jù) 線40的點(diǎn)，原始數(shù)據(jù)線40顯示出當(dāng)這些值是沒有調(diào)節(jié)的原始值時經(jīng)調(diào)節(jié)的值和原始的值 之間的1 1關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以提升或調(diào)節(jié)這些值，以代表更高的亮度等 級。根據(jù)上述“色調(diào)比例提升”方程的簡單提升過程可以產(chǎn)生沿著提升線條42的值。因?yàn)?這些值的顯示將導(dǎo)致剪切，正如線條46處所示以及在數(shù)學(xué)上如上述“色調(diào)比例剪切”方程 所示，所以這種調(diào)節(jié)可以從最大保真度點(diǎn)45沿著曲線44逐漸減弱到最大值點(diǎn)47。在一些 實(shí)施方式中，可以在上述“色調(diào)比例校正”方程中以數(shù)學(xué)方式描述這種關(guān)系。通過使用這些概念，具有以100%功率操作的光源的顯示器所代表的亮度值就可 以由具有以較低功率等級操作的光源的顯示器來代表。這是通過色調(diào)比例的提升來實(shí)現(xiàn) 的，色調(diào)比例的提升基本上打開光閥以進(jìn)一步補(bǔ)償光源照明的損失。然而，將這種提升簡單 地應(yīng)用于整個代碼值范圍上就導(dǎo)致了在該范圍較高的一端處出現(xiàn)剪切偽像。為了防止或 減小這些偽像，可以平滑地滾降色調(diào)比例函數(shù)?？梢酝ㄟ^MFP參數(shù)來控制這種滾降。大的 MFP值在較寬的間隔上給出了亮度匹配，但是增大了代碼值較高一端處的可見量化/剪切 偽像。本發(fā)明的實(shí)施方式可以通過調(diào)節(jié)代碼值而進(jìn)行操作。在簡單的灰度顯示模型中， 代碼值的縮放比例給出了亮度值的縮放比例，具有不同的比例因子。為了確定該關(guān)系在更 現(xiàn)實(shí)的顯示器模型中是否成立，我們可以考慮灰度偏置增益-鑒別力(GOG-F)模型。使背 光源功率發(fā)生縮放對應(yīng)于線性減小的方程，其中百分比P被應(yīng)用于顯示器的輸出，而非周 圍環(huán)境。已觀察到，使該增益減小一個因子P等價(jià)于使該增益不變且使該數(shù)據(jù)、代碼值以及
12偏置縮放一個由重顯灰度所確定的因子。從數(shù)學(xué)角度講，如果適當(dāng)?shù)匦薷模梢詫⒊诵砸蜃?拉入功率函數(shù)中。這種修改的因子可以使上述代碼值以及偏置發(fā)生縮放。方程8G0G-F模型L = G· (CV+dark) Y+ambient方程9線性亮度減小LLinear reduced = ρ · G · (CV+dark) Y+ambientLLinear reduced = G · (p1/Y · (CV+dark)) Y+ambientLLinear reduced = G · (p1/Y · CV+p1/Y · dark) Y+ambient方程10代碼值減小Lcv reduced = G · (ρ1/γ · CV+dark) Y+ambient可以參照圖5描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，可以在圖像處理 之前離線地設(shè)計(jì)或計(jì)算色調(diào)比例調(diào)節(jié)，或者在圖像正被處理時在線地設(shè)計(jì)或計(jì)算上述調(diào) 節(jié)。不管操作的定時如何，都可以基于重顯灰度50、效率因子52和最大保真度點(diǎn)(MFP)54 中的至少一個來設(shè)計(jì)或計(jì)算色調(diào)比例調(diào)節(jié)56?？梢栽谏{(diào)比例設(shè)計(jì)過程56中處理這些因 子，以產(chǎn)生色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型58。色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型可以采用算法、查詢表(LUT)或可應(yīng)用 于圖像數(shù)據(jù)的某一其它模型的形式。一旦創(chuàng)建了調(diào)節(jié)模型58，它就可以應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù)。可以參照圖6描述調(diào)節(jié)模型 的應(yīng)用。在這些實(shí)施方式中，圖像被輸入62，色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型58被應(yīng)用于該圖像64以調(diào) 節(jié)圖像代碼值。該過程導(dǎo)致可以被發(fā)送至顯示器的輸出圖像66。色調(diào)比例調(diào)節(jié)的應(yīng)用過程 64通常是在線的過程，但是在條件允許時可以在圖像顯示之前先執(zhí)行。本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括用于增強(qiáng)在使用發(fā)光像素調(diào)制器的顯示器(比如LED 顯示器、等離子體顯示器和其它類型的顯示器)上所顯示的圖像的系統(tǒng)和方法?？梢杂眠@ 些相同的系統(tǒng)和方法來增強(qiáng)在使用光閥像素調(diào)制器的顯示器上所顯示的圖像，同時光源以 全功率模式或其它方式工作。這些實(shí)施方式與前述實(shí)施方式相似地工作，然而，并非補(bǔ)償所減小的光源照明，這 些實(shí)施方式簡單地增大一系列像素的亮度，就好像光源已被減小一樣。這樣，圖像的整體亮 度就提高了。在這些實(shí)施方式中，在重要的數(shù)值范圍上提升原始代碼值?？梢园凑丈鲜銎渌鼘?shí) 施方式那樣實(shí)現(xiàn)這種代碼值調(diào)節(jié)，不同之處在于沒有發(fā)生實(shí)際的光源照明減小。因此，在很 寬的代碼值范圍上，圖像亮度顯著地增大。也可以參照圖3解釋這些實(shí)施方式中的一些。在這些實(shí)施方式中，原始圖像的代 碼值被顯示成沿著曲線30的點(diǎn)。這些值可以被提升或被調(diào)節(jié)成具有更高亮度等級的值?？?以使這些被提升的值表示成沿著曲線34的點(diǎn)，曲線34從零點(diǎn)33延伸到最大保真度點(diǎn)35， 然后逐漸減弱至最大值點(diǎn)37。本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括不鮮明的掩蔽過程。在這些實(shí)施方式中的一些實(shí)施方 式中，不鮮明的遮蔽可以使用空間變化的增益?？梢杂蓤D像值和修改的色調(diào)比例曲線的斜 率來確定這種增益。在一些實(shí)施方式中，即使當(dāng)顯示器功率的限制導(dǎo)致圖像亮度無法被復(fù) 制時，增益陣列的使用也能夠使圖像對比度匹配。本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以采用下列處理步驟
1.計(jì)算色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型；2.計(jì)算高通圖像；3.計(jì)算增益陣列；4.用增益對高通圖像進(jìn)行加權(quán)；5.低通圖像以及經(jīng)加權(quán)的高通圖像的總和；以及6.發(fā)送至顯示器。本發(fā)明的其它實(shí)施方式可以采用下列處理步驟1.計(jì)算色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型；2.計(jì)算低通圖像；3.計(jì)算高通圖像，以之作為圖像和低通圖像之間的差異；4.計(jì)算使用圖像值的增益陣列以及經(jīng)修改的色調(diào)比例曲線的斜率；5.用增益對高通圖像進(jìn)行加權(quán)；6.低通圖像以及經(jīng)加權(quán)的高通圖像的總和；以及7.發(fā)送至減小功率的顯示器。通過使用本發(fā)明的一些實(shí)施方式，只對狹窄類別的圖像做出很小的改變，就可以 實(shí)現(xiàn)功率節(jié)省。(差異僅僅出現(xiàn)在MFP以上，并且由峰值亮度的減小和明亮細(xì)節(jié)的某些損失 所構(gòu)成。)可以按照功率節(jié)省模式顯示MFP以下的圖像值，其亮度等同于全功率模式，從而 使圖像中的這些區(qū)域與全功率模式?jīng)]什么區(qū)別。本發(fā)明的其它實(shí)施方式通過減小明亮細(xì)節(jié) 的損失來提高該性能。這些實(shí)施方式可以包括空間變化的不鮮明的遮蔽，以保持明亮的細(xì)節(jié)。如同其它 實(shí)施方式那樣，可以使用在線和離線部件。在一些實(shí)施方式中，除了色調(diào)比例函數(shù)以外，通 過計(jì)算增益映射，就可以擴(kuò)展離線部件。增益映射可以指定不鮮明的濾波增益以基于圖像 值來應(yīng)用。可以使用色調(diào)比例函數(shù)的斜率來確定增益映射值。在一些實(shí)施方式中，可以計(jì) 算特定點(diǎn)“P”處的增益映射值作為色調(diào)比例函數(shù)在該MFP以下的斜率與色調(diào)比例函數(shù)在點(diǎn) “P”處的斜率之比。在一些實(shí)施方式中，色調(diào)比例函數(shù)在該MFP以下是線性的，所以該增益 在該MFP以下是統(tǒng)一的?？梢詤⒄請D7描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，可以在圖像處理 之前離線地設(shè)計(jì)或計(jì)算色調(diào)比例調(diào)節(jié)，或者在圖像正被處理時在線地設(shè)計(jì)或計(jì)算上述調(diào) 節(jié)。不管操作的定時如何，都可以基于重顯灰度70、效率因子72和最大保真度點(diǎn)(MFP)74 中的至少一個來設(shè)計(jì)或計(jì)算色調(diào)比例調(diào)節(jié)76。可以在色調(diào)比例設(shè)計(jì)過程76中處理這些因 子，以產(chǎn)生色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型78。色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型可以采用算法、查詢表(LUT)或可應(yīng)用 于圖像數(shù)據(jù)的某一其它模型的形式，正如結(jié)合上述其它實(shí)施方式所描述的那樣。在這些實(shí) 施方式中，還可以計(jì)算75獨(dú)立的增益映射77。增益映射77可應(yīng)用于比如頻率范圍的具體 圖像子分割。在一些實(shí)施方式中，增益映射可以應(yīng)用于圖像的頻率-劃分部分。在一些實(shí) 施方式中，增益映射可以應(yīng)用于高通圖像子分割。它也可以應(yīng)用于具體的圖像頻率范圍或 其它圖像子分割?？梢詤⒄請D8描述示例性的色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型。在這些示例性的實(shí)施方式中，選 定函數(shù)轉(zhuǎn)移點(diǎn)(FTP) 84 (相似于光源減小補(bǔ)償實(shí)施方式中所使用的MFP)，并且選定增益函 數(shù)，以為FTP 84以下的值提供第一增益關(guān)系82。在一些實(shí)施方式中，第一增益關(guān)系可以是
14線性的關(guān)系，但是，也可以用其它關(guān)系和函數(shù)將代碼值轉(zhuǎn)換成增強(qiáng)的代碼值。在FTP 84以 上，可以使用第二增益關(guān)系86。這種第二增益關(guān)系86可以是將FTP 84連接到最大值點(diǎn)88 的函數(shù)。在一些實(shí)施方式中，第二增益關(guān)系86可以與第一增益關(guān)系82在FTP 84處的值和 斜率相匹配，并且穿過最大值點(diǎn)88。其它關(guān)系(比如結(jié)合上文其它實(shí)施方式所描述的那些 關(guān)系)以及再其它的關(guān)系也可以用作第二增益關(guān)系86。在一些實(shí)施方式中，可以結(jié)合色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型來計(jì)算增益映射77，如同圖8所 示?？梢越Y(jié)合圖9描述示例性的增益映射77。在這些實(shí)施方式中，增益映射函數(shù)涉及色調(diào) 比例調(diào)節(jié)模型78，作為色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型的斜率的函數(shù)。在一些實(shí)施方式中，由色調(diào)比例調(diào) 節(jié)模型在FTP以下的任何代碼值處的斜率與色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型在該特定代碼值處的斜率 之比確定增益映射函數(shù)在特定代碼值處的值。在一些實(shí)施方式中，在數(shù)學(xué)上可以用方程11 來表示這種關(guān)系方程11Gainicv) - ToneScaleSlopeQ)
ToneScaleSlope{cv)在這些實(shí)施方式中，增益映射函數(shù)等于該FTP以下的那個函數(shù)，其中色調(diào)比例調(diào) 節(jié)模型導(dǎo)致了線性提升。對于該FTP以上的代碼值，隨著色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型的斜率逐漸減 小，增益映射函數(shù)迅速地增大。增益映射函數(shù)的這種鮮明的增大增強(qiáng)了那些應(yīng)用了該函數(shù) 的圖像部分的對比度。使用80%的顯示百分比(光源減小)、2. 2的重顯灰度以及180的最大保真度點(diǎn)來 計(jì)算圖8所示的示例性色調(diào)比例調(diào)節(jié)因子以及圖9所示的示例性增益映射函數(shù)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，在應(yīng)用色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型之后，可以應(yīng)用不鮮明的 遮蔽操作。在這些實(shí)施方式中，用不鮮明的遮蔽技術(shù)來減小偽像?？梢越Y(jié)合圖10描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，輸入原始圖像 102，將色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型103應(yīng)用于該圖像。也用原始圖像102作為增益映射過程105的 輸入，該增益映射過程105導(dǎo)致增益映射。然后，通過低通濾波器104來處理經(jīng)色調(diào)比例調(diào) 節(jié)后的圖像，從而產(chǎn)生經(jīng)低通調(diào)節(jié)后的圖像。然后，從經(jīng)色調(diào)比例調(diào)節(jié)后的圖像中減去經(jīng)低 通調(diào)節(jié)后的圖像以產(chǎn)生經(jīng)高通調(diào)節(jié)后的圖像。然后，這種經(jīng)高通調(diào)節(jié)后的圖像與增益映射 中合適的值相乘107，以提供經(jīng)增益調(diào)節(jié)后的高通圖像，然后，該圖像被加到上述經(jīng)低通調(diào) 節(jié)后的圖像上，而該經(jīng)低通調(diào)節(jié)后的圖像是已經(jīng)用色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型調(diào)節(jié)過的。這種相加 產(chǎn)生了輸出圖像109，該輸出圖像具有增大的亮度和提高的高頻對比度。在這些實(shí)施方式的一些實(shí)施方式中，對于該圖像的每一個像素的每一個成分，根 據(jù)增益映射與該像素處的圖像值來確定增益值。在應(yīng)用色調(diào)比例調(diào)節(jié)模型之前，可以用原 始圖像102確定上述增益。在被加回到低通圖像之前，也可以通過相應(yīng)的增益值縮放高通 圖像的每一個像素的每一個成分。在增益映射函數(shù)是1的那些點(diǎn)處，不鮮明的遮蔽操作并 不修改圖像值。在增益映射函數(shù)超過1的那些點(diǎn)處，對比度增大了。本發(fā)明的一些實(shí)施方式在增大代碼值亮度時通過將圖像分解成多個頻帶，而解決 高端(high-end)代碼值的對比度損失。在一些實(shí)施方式中，色調(diào)比例函數(shù)可以應(yīng)用于低通 頻帶，從而增大圖像數(shù)據(jù)的亮度，以補(bǔ)償關(guān)于低功率設(shè)置的光源亮度減小，或者簡單地增大 所顯示的圖像的亮度。并行地，恒定的增益可以應(yīng)用于高通頻帶，從而保持圖像對比度，甚至是在因較低的顯示功率導(dǎo)致平均絕對亮度減小的那些區(qū)域中。由下列給出示例性的算法 的操作1.執(zhí)行原始圖像的頻率分解2.將亮度保持、色調(diào)比例映射應(yīng)用于低通圖像3.將恒定的乘數(shù)應(yīng)用于高通圖像4.低通和高通圖像的總和5.將結(jié)果發(fā)送至顯示器通過在原始圖像的全功率顯示與光源照明減小應(yīng)用的處理圖像的低功率顯示之 間產(chǎn)生光度測定的匹配，就可以離線地確定色調(diào)比例函數(shù)和恒定的增益。對于亮度增強(qiáng)應(yīng) 用，也可以離線地確定色調(diào)比例函數(shù)。對于適度的MFP值，這些恒定的高通增益實(shí)施方式以及不鮮明的遮蔽實(shí)施方式在 其性能方面是幾乎沒區(qū)別的。這些恒定的高通增益實(shí)施方式與不鮮明的遮蔽實(shí)施方式相 比具有三個主要的優(yōu)點(diǎn)減小的噪聲靈敏度；使用更大的MFP/FTP的能力；以及能夠使用 目前顯示器系統(tǒng)中的處理步驟。不鮮明的遮蔽實(shí)施方式所使用的增益是色調(diào)比例曲線的 斜率的倒數(shù)。當(dāng)該曲線的斜率很小時，該增益招致很大的放大噪聲。該噪聲放大也可以對 MFP/FTP的大小設(shè)置實(shí)際的限制。第二個優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)展至任意的MFP/FTP值的能力。第三個 優(yōu)點(diǎn)來自檢查上述算法在系統(tǒng)中的放置情況。恒定的高通增益實(shí)施方式與不鮮明的遮蔽實(shí) 施方式都使用頻率分解。在頻率分解之前，恒定的高通增益實(shí)施方式首先執(zhí)行該操作，而 一些不鮮明的遮蔽實(shí)施方式首先應(yīng)用色調(diào)比例函數(shù)。一些系統(tǒng)處理(比如去-外形修整 (de-contouring))將在亮度保持算法之前執(zhí)行頻率分解。在這些情況下，一些恒定的高通 實(shí)施方式可以使用頻率分解，由此消除了轉(zhuǎn)換步驟，同時一些不鮮明的遮蔽實(shí)施方式必須 使頻率分解反轉(zhuǎn)，必須應(yīng)用色調(diào)比例函數(shù)并執(zhí)行額外的頻率分解。本發(fā)明的一些實(shí)施方式通過在應(yīng)用色調(diào)比例函數(shù)之前基于空間頻率來分離該圖 像，從而防止高端代碼值的對比度損失。在這些實(shí)施方式中，具有滾降的色調(diào)比例函數(shù)可以 應(yīng)用于該圖像的低通(LP)成分。在光源照明減小補(bǔ)償應(yīng)用中，這將提供低通圖像成分的整 體亮度匹配。在這些實(shí)施方式中，均勻地提升高通(HP)成分(恒定的增益)。如有需要，可 以重新組合和剪切經(jīng)頻率分解后的信號。保持細(xì)節(jié)，因?yàn)楦咄ǔ煞植]有穿過色調(diào)比例函 數(shù)的滾降。低通色調(diào)比例函數(shù)的平滑滾降保留了用于添加經(jīng)提升后的高通對比度的頂部空 間(headroom)。沒有發(fā)現(xiàn)在該最終組合過程中可能出現(xiàn)的剪切，以顯著地減小細(xì)節(jié)?？梢詤⒄請D11描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。這些實(shí)施方式包括頻率分離或分解 111、低通色調(diào)比例映射112、恒定高通增益或提升116以及增強(qiáng)后的圖像成分的總和或重 新組合115。在這些實(shí)施方式中，輸入圖像110被分解成空間頻帶111。在典型的實(shí)施方式中， 使用兩個頻帶，這可以通過使用低通(LP)濾波器111來執(zhí)行。這種頻率劃分是這樣執(zhí)行 的通過濾波器111計(jì)算LP信號；從原始信號中減去113該LP信號，以形成高通(HP)信號 118。在示例性的實(shí)施方式中，空間5x5濾波器可以被用于這種分解，盡管也可以使用另一 種濾波器。然后，通過應(yīng)用色調(diào)比例映射，就可以處理該LP信號，正如針對上述實(shí)施方式所 討論的那樣。在示例性的實(shí)施方式中，這可以用光度測定的匹配LUT來實(shí)現(xiàn)。在這些實(shí)施方式中，與一些上述不鮮明的遮蔽實(shí)施方式相比，可以使用MFP/FTP的更高的值，因?yàn)樵跒V 波111中已經(jīng)提取了大多數(shù)細(xì)節(jié)。通常，不應(yīng)該使用剪切，因?yàn)橥ǔＲ呀?jīng)保留了向其添加對 比度的某一頂部空間。在一些實(shí)施方式中，可以自動地確定MFP/FTP，并且可以設(shè)置成使得色調(diào)比例曲線 的斜率在上限處是零。圖12示出了以這種方式確定的一系列色調(diào)比例函數(shù)。在這些實(shí)施 方式中，可以確定MFP/FTP的最大值，使得色調(diào)比例函數(shù)在255處具有斜率零。這是不引起 剪切的最大MFP/FTP值。在參照圖11所描述的本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，處理HP信號118與處理低通信 號所使用的MFP/FTP的選擇無關(guān)。用恒定的增益116處理HP信號118，當(dāng)減小光源照明時 或者當(dāng)以其它方式提升圖像代碼值以提高亮度時，恒定的增益116將保持該對比度。在下 面立刻給出以完全的和減小的背光源功率(BL)以及重顯灰度來表示的用于HP信號增益 116的公式，并且作為高通增益方程。HP對比度提升在對抗噪聲方面很強(qiáng)，因?yàn)樵鲆嫱ǔＪ?很小的(例如，對于80%的功率減小和2. 2的灰度而言，增益是1. 1)。方程12
(BL 丫“HighPassGain =——^l-在一些實(shí)施方式中，一旦通過LUT處理或其它方式已經(jīng)將色調(diào)比例映射112應(yīng)用 于LP信號，并且已經(jīng)將恒定的增益116應(yīng)用于HP信號，則可以對這些頻率成分求和115， 在某些情況下，進(jìn)行剪切。當(dāng)添加到LP值的經(jīng)提升后的HP值超過255時，剪切可能是必需 的。通常，這僅僅對于具有高對比度的明亮信號是相關(guān)的。在一些實(shí)施方式中，通過色調(diào)比 例LUT構(gòu)建，確保LP信號不超過上述上限。HP信號可以導(dǎo)致上述總和的剪切，但是HP信號 的負(fù)值將永遠(yuǎn)不會剪切，從而即使當(dāng)剪切確實(shí)發(fā)生時也會維持某一對比度。依賴于圖像的光源實(shí)施方式在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，根據(jù)所顯示的圖像、先前所顯示的圖像、對于所顯示 的圖像接下來要顯示的圖像或它們的組合的特征，可以調(diào)節(jié)顯示器光源照明等級。在這些 實(shí)施方式中，可以根據(jù)圖像特征來改變顯示器光源照明等級。在這些實(shí)施方式中，這些圖像 特征可以包括圖像亮度等級、圖像色度等級、圖像直方圖特征以及其它圖像特征。一旦已經(jīng)確定圖像特征，就可以改變光源(背光源)照明等級，以增強(qiáng)一個或多個 圖像屬性。在一些實(shí)施方式中，可以減小或增大光源等級，以增強(qiáng)較暗或較亮的圖像區(qū)域中 的對比度。也可以增大或減小光源照明等級，以增大該圖像的動態(tài)范圍。在一些實(shí)施方式 中，可以調(diào)節(jié)光源等級，以優(yōu)化每一個圖像幀的功耗。當(dāng)已修改光源等級時，不管是何種原因，都可以使用色調(diào)比例調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)圖像像 素的代碼值，以進(jìn)一步改善該圖像。如果已經(jīng)減小光源等級以節(jié)省功率，則可以增大像素 值，以重新獲得損失的亮度。如果已經(jīng)改變光源等級以增強(qiáng)特定亮度范圍中的對比度，則可 以調(diào)節(jié)像素值以補(bǔ)償另一個范圍中減小的對比度或者進(jìn)一步增強(qiáng)該特定的范圍。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，如圖13所示，圖像色調(diào)比例調(diào)節(jié)可以依賴于圖像內(nèi) 容。在這些實(shí)施方式中，可以分析圖像130，以確定圖像特征。圖像特征可以包括亮度信 道特征，比如平均圖片等級(APL)，即圖像的平均亮度；最大亮度值；最小亮度值；亮度直方 圖數(shù)據(jù)，比如平均直方圖值、最頻繁的直方圖值和其它；以及其它亮度特征。圖像特征也可
17以包括顏色特征，比如單獨(dú)的顏色信道的特征(比如RGB信號中的R、G和B)?？梢元?dú)立地 分析每一個顏色信道，以確定顏色信道特定圖像特征。在一些實(shí)施方式中，對于每一個顏色 信道可以用分離的直方圖。在其它實(shí)施方式中，團(tuán)跡(blob)直方圖數(shù)據(jù)包括關(guān)于圖像數(shù)據(jù) 的空間分布的信息，可以用該團(tuán)跡直方圖數(shù)據(jù)作為圖像特征。圖像特征也可以包括視頻幀 之間的時間變化。一旦已經(jīng)分析了 130圖像并且已經(jīng)確定了特征，則可以基于圖像特征的值從一 組預(yù)先計(jì)算的映射中計(jì)算出或選出色調(diào)比例映射132。然后，這種映射可以應(yīng)用于該圖像 134，以補(bǔ)償背光源調(diào)節(jié)或以其它方式增強(qiáng)該圖像?？梢越Y(jié)合圖14描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，圖像分析器142 接收圖像140，并且確定可用于選擇色調(diào)比例映射的圖像特征。接下來將這些特征發(fā)送至色 調(diào)比例映射選擇器143，該色調(diào)比例映射選擇器143基于這些圖像特征來確定合適的映射。 然后，可以將該映射選擇發(fā)送到圖像處理器145，以便將該映射應(yīng)用于圖像140。圖像處理 器145將接收上述映射選擇以及原始圖像數(shù)據(jù)，并且用所選的色調(diào)比例映射144來處理該 原始圖像，由此產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)后的圖像，該圖像被發(fā)送至顯示器146以顯示給用戶。在這些實(shí) 施方式中，存儲一個或多個色調(diào)比例映射144，以便基于圖像特征進(jìn)行選擇。可以作為表格 或某一其它數(shù)據(jù)形式預(yù)先計(jì)算和存儲這些色調(diào)比例映射144。這些色調(diào)比例映射144可以 包括簡單的灰度轉(zhuǎn)換表格；用上文結(jié)合圖5、7、10、11所描述的方法創(chuàng)建的增強(qiáng)映射；或其 它映射。可以結(jié)合圖15描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，圖像分析器152 接收圖像150，并且確定可用于計(jì)算色調(diào)比例映射的圖像特征。接下來將這些特征發(fā)送至色 調(diào)比例映射計(jì)算器153，該色調(diào)比例映射計(jì)算器153基于這些圖像特征來計(jì)算合適的映射。 然后，可以將計(jì)算出的映射發(fā)送到圖像處理器155，以便將該映射應(yīng)用于圖像150。圖像處 理器155將接收上述計(jì)算出的映射154以及原始圖像數(shù)據(jù)，并且用色調(diào)比例映射154來處 理該原始圖像，由此產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)后的圖像，將該圖像發(fā)送至顯示器156以顯示給用戶。在這 些實(shí)施方式中，基于圖像特征，基本上實(shí)時地計(jì)算色調(diào)比例映射154。計(jì)算出的色調(diào)比例映 射154可以包括簡單的灰度轉(zhuǎn)換表格；用上文結(jié)合圖5、7、10、11所描述的方法創(chuàng)建的增 強(qiáng)映射；或另一種映射?？梢越Y(jié)合圖16描述本發(fā)明的另一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，光源照明等級 可以依賴于圖像內(nèi)容，同時，色調(diào)比例映射也依賴于圖像內(nèi)容。然而，在光源計(jì)算信道和色 調(diào)比例映射信道之間，可能并不必然有任何通信。在這些實(shí)施方式中，分析160圖像，以確定光源或色調(diào)比例映射計(jì)算所必需的圖 像特征。然后，用該信息計(jì)算適于該圖像的光源照明等級161。然后，將該光源數(shù)據(jù)發(fā)送162 至上述顯示器，以便在顯示圖像時改變光源(背光源)。也將圖像特征數(shù)據(jù)發(fā)送至色調(diào)比 例映射信道，其中基于圖像特征信息來選擇或計(jì)算色調(diào)比例映射163。然后，將該映射應(yīng)用 164于該圖像，以產(chǎn)生增強(qiáng)的圖像，將該增強(qiáng)的圖像發(fā)送至顯示器165。針對圖像計(jì)算出的 光源信號與增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)同步，使得光源信號與增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)的顯示相一致。這些實(shí)施方式中的一些(如圖17所示)使用了存儲的色調(diào)比例映射，其中可以包 括簡單的灰度轉(zhuǎn)換表格；用上文結(jié)合圖5、7、10、11所描述的方法創(chuàng)建的增強(qiáng)映射；或另一 種映射。在這些實(shí)施方式中，將圖像170發(fā)送至圖像分析器172，以確定與色調(diào)比例映射和光源計(jì)算有關(guān)的圖像特征。接下來將這些特征發(fā)送至光源計(jì)算器177，以便確定合適的光源 照明等級。也可以將一些特征發(fā)送至色調(diào)比例映射選擇器173，以便用于確定合適的色調(diào)比 例映射174。然后，將原始圖像170和映射選擇數(shù)據(jù)發(fā)送至圖像處理器175，圖像處理器175 檢索所選的映射174并且將該映射174應(yīng)用于該圖像170以產(chǎn)生增強(qiáng)的圖像。然后，將該 增強(qiáng)的圖像發(fā)送至顯示器176，顯示器176也接收來自光源計(jì)算器177的光源等級信號，并 且使用該信號在正顯示增強(qiáng)的圖像的同時調(diào)制光源179。這些實(shí)施方式中的一些(如圖18所示)可以在傳輸過程中計(jì)算色調(diào)比例映射。這 些映射可以包括簡單的灰度轉(zhuǎn)換表格；用上文結(jié)合圖5、7、10、11所描述的方法創(chuàng)建的增 強(qiáng)映射；或另一種映射。在這些實(shí)施方式中，將圖像180發(fā)送至圖像分析器182，以確定與 色調(diào)比例映射和光源計(jì)算有關(guān)的圖像特征。接下來將這些特征發(fā)送至光源計(jì)算器187，以便 確定合適的光源照明等級。也可以將一些特征發(fā)送至色調(diào)比例映射計(jì)算器183，以便用于計(jì) 算合適的色調(diào)比例映射184。然后，將原始圖像180和計(jì)算的映射184發(fā)送至圖像處理器 185，圖像處理器185將映射184應(yīng)用于圖像180以產(chǎn)生增強(qiáng)的圖像。然后，將該增強(qiáng)的圖 像發(fā)送至顯示器186，顯示器187也接收來自光源計(jì)算器177的光源等級信號，并且使用該 信號在正顯示增強(qiáng)的圖像的同時調(diào)制光源189。可以結(jié)合圖19描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，分析190圖像， 以確定與光源和色調(diào)比例映射計(jì)算和選擇有關(guān)的圖像特征。接下來用這些特征計(jì)算192光 源照明等級。接下來用光源照明等級計(jì)算或選擇色調(diào)比例調(diào)節(jié)映射194。然后，將該映射應(yīng) 用196于該圖像，以產(chǎn)生增強(qiáng)的圖像。接下來將該增強(qiáng)的圖像和光源等級數(shù)據(jù)發(fā)送198至
顯不器。可以參照圖20描述一種用于結(jié)合圖19所描述的方法的裝置。在這些實(shí)施方式中， 在圖像分析器202處接收圖像200，其中確定了圖像特征。然后，圖像分析器202可以將圖 像特征數(shù)據(jù)發(fā)送至光源計(jì)算器203，以確定光源等級。接下來可以將光源等級數(shù)據(jù)發(fā)送至色 調(diào)比例映射選擇器或計(jì)算器204，它可以基于光源等級來計(jì)算或選擇色調(diào)比例映射。接下來 可以將所選擇的映射207或所計(jì)算的映射與原始圖像一起發(fā)送至圖像處理器205，以便將 該映射應(yīng)用于該原始圖像。該過程將產(chǎn)生增強(qiáng)的圖像，將該增強(qiáng)的圖像與光源等級信號一 起發(fā)送至顯示器206，在正顯示該圖像的同時使用該光源等級信號來調(diào)制顯示器光源。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，光源控制單元負(fù)責(zé)選擇光源減小，該光源減小將維 持圖像質(zhì)量。用在適應(yīng)階段能夠保持圖像質(zhì)量的知識來引導(dǎo)光源等級的選擇。在一些實(shí)施 方式中，重要的是認(rèn)識到，當(dāng)圖像是明亮的或者圖像包含高度飽和的顏色(即具有代碼值 255的藍(lán)色)時，需要高光源等級。僅使用亮度來確定背光源等級，可能導(dǎo)致偽像，圖像亮度 很低，但代碼值很大(即飽和的藍(lán)色或紅色)。在一些實(shí)施方式中，可以檢查每一個顏色平 面，并且可以基于所有顏色平面的最大值來做出決定。在一些實(shí)施方式中，背光源設(shè)置可以 是基于被剪切的像素的單一指定百分比的。在其它實(shí)施方式中，如圖22所示，背光源調(diào)制 算法可以使用兩個百分比被剪切的像素的百分比236 ；以及被扭曲的像素的百分比235。 選擇具有這些不同值的背光源設(shè)置，允許色調(diào)比例計(jì)算器有一定的空間使色調(diào)比例函數(shù)平 滑地滾降，而非強(qiáng)加硬剪切?？紤]到輸入圖像，確定每一個顏色平面的代碼值的直方圖?？?慮到上述兩個百分比Paipped 236和Pllistoed 235，檢查每一個顏色平面的直方圖221-223，以 確定與這些百分比224-226相對應(yīng)的代碼值。這給出了 Caipped(顏色)228和CDist。rted(顏色)227。在不同的顏色平面中，可以用最大剪切的代碼值234和最大扭曲的代碼值233來 確定背光源設(shè)置229。這種設(shè)置確保了對于每一個顏色平面而言，將剪切或扭曲最多指定百 分比的代碼值。
方程13
Cv Ciipped —)
C” Distorted =Distorted)
通過檢查色調(diào)比例(TS)函數(shù)(將該函數(shù)用于補(bǔ)償)并且選擇BL百分比來確定背 光源(BL)百分比，使得色調(diào)比例函數(shù)將在代碼值Cvaipped 234處在255處進(jìn)行剪切。該色 調(diào)比例函數(shù)在值CvDist。rted (該斜率值將補(bǔ)償BL減小)以下將是線性的，對于Cvaipped以上的 代碼值在255處是恒定的，并且具有連續(xù)的導(dǎo)數(shù)。檢查上述導(dǎo)數(shù)示出了如何選擇更低的斜 率和因此而選擇了背光源功率，對于CvDist。rted以下的代碼值，這給出了無圖像失真。在TS導(dǎo)數(shù)圖中，如圖21所示，值H是未知的。對于將Cvaipped映射到255的TS， 該TS導(dǎo)數(shù)以下的區(qū)域必須是255。這一限制允許我們按照下式確定H的值。方程14Area = H. Cvciipped +^-H-(Cv
Distorted —Cvclipped )Area = \·Η· (Cvmtorted + Cvclipped ) 2 · Area
從代碼值提升和重顯灰度以及失真點(diǎn)以下的代碼值的精確補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)中確定BL百 分比。BL比率將在Cvaipped處剪切并且允許從CvDist。rted以下沒有失真平滑地過渡，該BL比 率是由下式給出的方程15 為了另外解決BL變化的問題，對BL比率設(shè)置上限。
0237]方程16 可以將時間低通濾波231應(yīng)用于依賴于圖像的BL信號，上面導(dǎo)出這種信號用于補(bǔ) 償LCD和BL之間缺乏同步的問題。圖22示出了示例性的背光源調(diào)制算法的圖，在其它實(shí) 施方式中可以用不同的百分比和值。色調(diào)比例映射可以補(bǔ)償所選的背光源設(shè)置，同時使圖像失真最小化。如上所述，背 光源選擇算法是基于相應(yīng)的色調(diào)比例映射操作的能力來設(shè)計(jì)的。所選的BL等級允許一種 色調(diào)比例函數(shù)，它針對第一指定百分位數(shù)以下的代碼值來補(bǔ)償背光源等級而沒有失真，并 且剪切第二指定百分位數(shù)以上的代碼值。這兩個指定的百分位數(shù)允許一種在無失真范圍和 剪切范圍之間平滑地平移的色調(diào)比例函數(shù)。
環(huán)境光檢測實(shí)施方式本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括環(huán)境照明傳感器，它可以將輸入提供給圖像處理模塊 和/或光源控制模塊。在這些實(shí)施方式中，圖像處理包括色調(diào)比例調(diào)節(jié)、增益映射和其它修 改，該圖像處理可以與環(huán)境照明特征有關(guān)。這些實(shí)施方式也包括光源或背光源調(diào)節(jié)，這種調(diào) 節(jié)與環(huán)境照明特征有關(guān)。在一些實(shí)施方式中，可以將光源和圖像處理組合在單個處理單元 中。在其它實(shí)施方式中，可以由分離的單元來執(zhí)行這些功能。可以結(jié)合圖23描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，可以用環(huán)境照明 傳感器270作為圖像處理方法的輸入。在一些示例性實(shí)施方式中，基于來自環(huán)境照明傳感 器270的輸入以及光源268等級，就可以處理輸入圖像260?？梢哉{(diào)制或調(diào)節(jié)光源268 (比 如用于照亮LCD顯示器面板266的背光源)，以節(jié)省功率或用于其它原因。在這些實(shí)施方式 中，圖像處理器262可以接收來自環(huán)境照明傳感器270和光源268的輸入?；谶@些輸入， 圖像處理器262可以修改該輸入圖像，以解釋環(huán)境條件和光源268照明等級。根據(jù)上文針 對其它實(shí)施方式所描述的任何方法或其它方法，可以修改輸入圖像260。在示例性的實(shí)施方 式中，可以將色調(diào)比例映射應(yīng)用于上述圖像，以增大與減小的光源照明和環(huán)境照明變化有 關(guān)的圖像像素值。接下來就可以將經(jīng)修改的圖像264表達(dá)在顯示器面板266(比如IXD面 板)上。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)環(huán)境光很低時，可以減小光源照明等級，當(dāng)用色調(diào)比例調(diào)節(jié) 或其它像素值操縱技術(shù)來補(bǔ)償光源照明減小時，還可以進(jìn)一步減小光源照明等級。在一些 實(shí)施方式中，當(dāng)環(huán)境照明減小時，可以減小光源照明等級。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)環(huán)境照明 達(dá)到上閾值和/或下閾值時，可以增大光源照明等級?？梢越Y(jié)合圖24描述本發(fā)明的另一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，在圖像處理單 元282處接收輸入圖像280。輸入圖像280的處理可以依賴于來自環(huán)境照明傳感器290的 輸入。這種處理也可以依賴于來自光源處理單元294的輸出。在一些實(shí)施方式中，光源處理 單元294可以接收來自環(huán)境照明傳感器290的輸入。一些實(shí)施方式也可以接收來自設(shè)備模 式指示器292(比如功率模式指示器)的輸入，該指示器可以指示設(shè)備功耗模式、設(shè)備電池 條件或某一其它設(shè)備條件。光源處理單元294可以使用環(huán)境光條件和/或設(shè)備條件來確定 光源照明等級，用該光源照明等級來控制光源288，光源288將照亮顯示器(比如LCD顯示 器286)。光源處理單元也可以將光源照明等級和/或其它信息傳遞給圖像處理單元282。圖像處理單元282可以使用來自光源處理單元294的光源信息，以確定用于處理 輸入圖像280的處理參數(shù)。圖像處理單元282可以應(yīng)用色調(diào)比例調(diào)節(jié)、增益映射或其它處 理過程，以調(diào)節(jié)圖像像素值。在一些示例性的實(shí)施方式中，該處理過程將改善圖像亮度和對 比度，并且部分地或整體地補(bǔ)償光源照明減小。圖像處理單元282處理的結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)后 的圖像284，可以將它發(fā)送至顯示器286，它可以在此處被光源288照明。可以結(jié)合圖25描述本發(fā)明的其它實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，在圖像處理單元 300處接收輸入圖像302。輸入圖像300的處理可以依賴于來自環(huán)境照明傳感器310的輸 入。這種處理也可以依賴于來自光源處理單元314的輸出。在一些實(shí)施方式中，光源處理 單元314可以接收來自環(huán)境照明傳感器310的輸入。一些實(shí)施方式也可以接收來自設(shè)備模 式指示器312(比如功率模式指示器)的輸入，該指示器可以指示設(shè)備功耗模式、設(shè)備電池 條件或某一其它設(shè)備條件。光源處理單元314可以使用環(huán)境光條件和/或設(shè)備條件來確定 光源照明等級，用該光源照明等級來控制光源308，光源308將照亮顯示器(比如LCD顯示器306)。光源處理單元也可以將光源照明等級和/或其它信息傳遞給圖像處理單元302。圖像處理單元302可以使用來自光源處理單元314的光源信息，以確定用于處理 輸入圖像300的處理參數(shù)。圖像處理單元302也可以使用來自環(huán)境照明傳感器310的環(huán)境 照明信息，以確定用于處理輸入圖像300的處理參數(shù)。圖像處理單元302可以應(yīng)用色調(diào)比 例調(diào)節(jié)、增益映射或其它處理過程，以調(diào)節(jié)圖像像素值。在一些示例性的實(shí)施方式中，該處 理過程將改善圖像亮度和對比度，并且部分地或整體地補(bǔ)償光源照明減小。圖像處理單元 302處理的結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)后的圖像304，可以將它發(fā)送至顯示器306，它可以在此處被光源 308照明?？梢越Y(jié)合圖26描述本發(fā)明的另一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，在圖像處理單 元322處接收輸入圖像320。輸入圖像320的處理可以依賴于來自環(huán)境照明傳感器330的 輸入。這種處理也可以依賴于來自光源處理單元334的輸出。在一些實(shí)施方式中，光源處 理單元334可以接收來自環(huán)境照明傳感器330的輸入。在其它實(shí)施方式中，可以從圖象處 理單元322接收到環(huán)境信息。光源處理單元334可以使用環(huán)境光條件和/或設(shè)備條件來確 定中間的光源照明等級?？梢詫⒃撝虚g的光源照明等級發(fā)送至光源后處理器332，光源后 處理器332的形式可以是數(shù)字轉(zhuǎn)換器、定時處理器或某一其它模塊，并且可以根據(jù)具體設(shè) 備的需求來調(diào)整該中間的光源照明等級。在一些實(shí)施方式中，光源后處理器332可以調(diào)整 用于定時限制的光源控制信號，這些定時限制是光源328類型和/或成像應(yīng)用(比如視頻 應(yīng)用)所強(qiáng)加的。接下來可以用經(jīng)后處理過的信號來控制將照亮顯示器(比如IXD顯示器 326)的光源328。光源處理單元也可以將經(jīng)后處理過的光源照明等級和/或其它信息傳遞 給圖像處理單元322。圖像處理單元322可以使用來自光源后處理器332的光源信息，以 確定用于處理輸入圖像320的處理參數(shù)。圖像處理單元322也可以使用來自環(huán)境照明傳感 器330的環(huán)境照明信息，以確定用于處理輸入圖像320的處理參數(shù)。圖像處理單元322可 以應(yīng)用色調(diào)比例調(diào)節(jié)、增益映射或其它處理過程，以調(diào)節(jié)圖像像素值。在一些示例性的實(shí)施 方式中，該處理過程將改善圖像亮度和對比度，并且部分地或整體地補(bǔ)償光源照明減小。圖 像處理單元322處理的結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)后的圖像344，可以將它發(fā)送至顯示器326，它可以在 此處被光源328照明。本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以包括分離的圖像分析342、362以及圖像處理343、363 模塊。盡管這些單元可以被集成在單個部件中或在單個芯片上，但是將它們示出且描述成 分離的模塊以更佳地描述它們的相互作用?？梢越Y(jié)合圖27描述本發(fā)明的這些實(shí)施方式中的一些。在這些實(shí)施方式中，在圖像 分析模塊342處接收輸入圖像340。該圖像分析模塊可以分析圖像以確定圖像特征，可以將 這些圖像特征傳遞到圖像處理模塊343和/或光源處理模塊354。輸入圖像340的處理可 以依賴于來自環(huán)境照明傳感器330的輸入。在一些實(shí)施方式中，光源處理模塊354可以接 收來自環(huán)境照明傳感器350的輸入。光源處理單元354也可以接收來自設(shè)備條件或模式傳 感器352的輸入。光源處理單元354可以使用環(huán)境光條件、圖像特征和/或設(shè)備條件來確 定光源照明等級。可以將這種光源照明等級發(fā)送至將照亮顯示器(比如LCD顯示器346) 的光源348。光源處理模塊354也可以將經(jīng)后處理過的光源照明等級和/或其它信息傳遞 給圖像處理模塊343。圖像處理模塊322可以使用來自光源處理模塊354的光源信息，以確定用于處理輸入圖像340的處理參數(shù)。圖像處理模塊343也可以使用從環(huán)境照明傳感器350穿過光源 處理模塊354而傳遞過來的環(huán)境照明信息?？梢杂眠@種環(huán)境照明信息來確定處理輸入圖像 340的處理參數(shù)。圖像處理模塊343可以應(yīng)用色調(diào)比例調(diào)節(jié)、增益映射或其它處理過程，以 調(diào)節(jié)圖像像素值。在一些示例性的實(shí)施方式中，該處理過程將改善圖像亮度和對比度，并且 部分地或整體地補(bǔ)償光源照明減小。圖像處理模塊343處理的結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)后的圖像344， 可以將它發(fā)送至顯示器346，它可以在此處被光源348照明?？梢越Y(jié)合圖28描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，在圖像分析模塊 362處接收輸入圖像360。該圖像分析模塊可以分析圖像以確定圖像特征，可以將這些圖像 特征傳遞到圖像處理模塊363和/或光源處理模塊374。輸入圖像360的處理可以依賴于 來自環(huán)境照明傳感器370的輸入。這種處理也可以依賴于來自光源處理模塊374的輸出。 在一些實(shí)施方式中，可以從圖像處理模塊363中接收到環(huán)境信息，圖像處理模塊363可以接 收來自環(huán)境傳感器370的環(huán)境信息。這種環(huán)境信息可以在到達(dá)光源處理模塊374的途中穿 過圖像處理模塊363和/或被圖像處理模塊363處理。也可以將設(shè)備條件或模式從設(shè)備模 塊372傳遞到光源處理模塊374。光源處理模塊374可以使用環(huán)境光條件和/或設(shè)備條件來確定光源照明等級。可 以用這種光源照明等級來控制將照亮顯示器(比如LCD顯示器366)的光源368。光源處理 單元374也可以將光源照明等級和/或其它信息傳遞給圖像處理單元363。圖像處理模塊363可以使用來自光源處理模塊374的光源信息，以確定用于處理 輸入圖像360的處理參數(shù)。圖像處理模塊363也可以使用來自環(huán)境照明傳感器370的環(huán)境 照明信息，以確定用于處理輸入圖像360的處理參數(shù)。圖像處理模塊363可以應(yīng)用色調(diào)比 例調(diào)節(jié)、增益映射或其它處理過程，以調(diào)節(jié)圖像像素值。在一些示例性的實(shí)施方式中，該處 理過程將改善圖像亮度和對比度，并且部分地或整體地補(bǔ)償光源照明減小。圖像處理模塊 363處理的結(jié)果是經(jīng)調(diào)節(jié)后的圖像364，可以將它發(fā)送至顯示器366，它可以在此處被光源 368照明。失真-適應(yīng)性功率管理實(shí)施方式本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括用于解決功率需求、顯示器特征、環(huán)境照明和顯示設(shè) 備(包括移動設(shè)備和應(yīng)用)的電池限制的方法和系統(tǒng)。在一些實(shí)施方式中，可以使用三類 算法顯示器功率管理算法；背光源調(diào)制算法；以及亮度保持(BP)算法。盡管在移動的靠 電池供電的設(shè)備中功率管理具有更高的優(yōu)先級，但是也可以將這些系統(tǒng)和方法應(yīng)用于可從 能量節(jié)省、熱管理和其它目的的功率管理中獲益的其它設(shè)備。在這些實(shí)施方式中，這些算法 可以相互作用，但是它們各自的功能可以包括·功率管理_這些算法管理著橫跨一系列幀的背光源功率以優(yōu)化功耗，這些幀使 用視頻內(nèi)容中的變化?！け彻庠凑{(diào)制_這些算法選擇用于各個幀的背光源功率等級并且采用圖像內(nèi)的統(tǒng) 計(jì)信息來優(yōu)化功耗?！ち炼缺３謃這些算法處理每一個圖像以補(bǔ)償減小的背光源功率并且保持圖像亮 度，同時避免偽像?？梢詤⒄請D29描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式，圖29包括用于指示這些實(shí)施方式的 各個部件的相互作用的簡化框圖。在一些實(shí)施方式中，功率管理算法406可以管理視頻、圖
23像序列或其它顯示任務(wù)的固定的電池資源402，并且可以保證指定的平均功耗，同時保持質(zhì) 量和/或其它特征。背光源調(diào)制算法410可以接收來自功率管理算法406的指令，并且選 擇受功率管理算法406限制的功率等級，以有效地表示每一個圖像。亮度保持算法414可 以使用選定的背光源等級415和可能的剪切值413，以處理該圖像從而補(bǔ)償減小的背光源。顯示器功率管理在一些實(shí)施方式中，顯示器功率管理算法406可以管理視頻、圖像序列或其它顯 示任務(wù)的功率使用的分配。在一些實(shí)施方式中，顯示器功率管理算法406可以分配固定的 電池能量，以提供有保證的工作壽命，同時保持圖像質(zhì)量。在一些實(shí)施方式中，功率管理算 法的一個目的是確保電池壽命的下限，以增強(qiáng)移動設(shè)備的可用性。恒定的功率管理滿足任意目標(biāo)的一種功率控制形式是選擇滿足期望壽命的固定功率。圖30示出 了基于恒定功率管理的系統(tǒng)的框圖。關(guān)鍵的要點(diǎn)是，功率管理算法436僅僅基于初始電池 豐滿度432和期望的壽命434來選擇恒定的背光源功率。對每一個圖像446，都執(zhí)行用于該 背光源等級444的補(bǔ)償442。方程17恒定的功率管理 背光源等級444與功耗都與圖像數(shù)據(jù)440無關(guān)。一些實(shí)施方式可以支持多個恒定 的功率模式，從而允許基于功率模式來選擇功率等級。在一些實(shí)施方式中，可以不用依賴于 圖像的背光源調(diào)制以簡化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式。在其它實(shí)施方式中，可以基于操作模式或用戶偏 好來設(shè)置和選擇一些恒定的功率等級。一些實(shí)施方式可以使用這種具有單一減小的功率等 級(即最大功率的75% )的概念。簡單的適應(yīng)性功率管理可以結(jié)合圖31描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。這些實(shí)施方式包括適應(yīng)性功率管理 算法456。將因背光源調(diào)制460而導(dǎo)致的功率減小455反饋給功率管理算法456，從而允許 改進(jìn)的圖像質(zhì)量，同時仍然提供期望的系統(tǒng)壽命。在一些實(shí)施方式中，通過像方程18中那樣隨時間更新靜態(tài)最大功率計(jì)算，就可以 在功率管理算法中包括具有依賴于圖像的背光源調(diào)制的功率節(jié)省。適應(yīng)性功率管理可以包 括計(jì)算剩余電池豐滿度(mA-Hrs)與剩余期望壽命(Hrs)之比，從而將功率上限(mA)傳給 背光源調(diào)制算法460。通常，背光源調(diào)制460可以選擇在該最大值以下的實(shí)際功率，從而給 出進(jìn)一步的功率節(jié)省。在一些實(shí)施方式中，通過剩余電池電荷的變化值或者通過運(yùn)行平均 選中功率，可以以反饋的形式來反映因背光源調(diào)制所導(dǎo)致的功率節(jié)省，因此，可以影響后續(xù) 的功率管理決定。 方程18適應(yīng)性功率管理
.._ Re mainingCh arg e(t)^Maximum (O = ^ Γ" T .r .. TT
Re mainingLijetme{t)在一些實(shí)施方式中，如果電池狀態(tài)信息是不可得的或不準(zhǔn)確的，則通過計(jì)算顯示 器所使用的能量、對所選功率乘以工作時間進(jìn)行平均并且從初始電池電荷中減去這個，就 可以估計(jì)出剩余的電池電荷。
方程19估計(jì)剩余的電池電荷DisplayEnergyUsed(t) = AverageSelectedPower · tRe mainingCh arg e(t) = InitialCh arg e-DisplayEnergyUsed(t)這后一種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要與電池相互作用就能夠完成。功率-失真管理發(fā)明人已觀察到，在研究“失真對功率”的過程中，許多圖像在同一功率處呈現(xiàn)出 顯著不同的失真。實(shí)際上可以以低功率更好地顯示模糊的圖像、那些對比度較差的圖像 (比如曝光不夠的照片)，這是因?yàn)楦吖β适褂盟鶎?dǎo)致的黑色電平的上升所導(dǎo)致的。功率控 制算法可以針對電池容量來權(quán)衡圖像失真，而非直接的功率設(shè)置。在本發(fā)明的一些實(shí)施方 式中，如圖29所示，除了傳遞給背光源控制算法410的最大功率401以外，功率管理技術(shù)可 以包括失真參數(shù)403(比如最大失真值)。在這些實(shí)施方式中，功率管理算法406可以使用 來自背光源控制算法410的反饋，其形式是當(dāng)前圖像的功率/失真特征405。在一些實(shí)施方 式中，可以基于當(dāng)前幀的目標(biāo)功率和功率-失真特性，來修改最大圖像失真。在這些實(shí)施方 式中，除了關(guān)于實(shí)際所選功率的反饋以外，功率管理算法可以選擇并提供失真目標(biāo)403，并 且除了關(guān)于電池豐滿度402的反饋以外，還可以接收關(guān)于相應(yīng)圖像失真405的反饋。在一 些實(shí)施方式中，在功率控制算法中可以用額外的輸入，比如環(huán)境等級408，用戶偏好，和工 作模式(即視頻/圖形)。本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以嘗試在視頻序列上最佳地分配功率，同時保持顯示質(zhì) 量。在一些實(shí)施方式中，對于給定的視頻序列，可以使用兩個標(biāo)準(zhǔn)在總的已用功率和圖像失 真之間選擇權(quán)衡?？梢允褂米畲髨D像失真和平均圖像失真。在一些實(shí)施方式中，可以使這 些術(shù)語最小化。在一些實(shí)施方式中，通過對序列中的每一個圖像都使用相同的失真，就可以 實(shí)現(xiàn)使該圖像序列上的最大失真達(dá)到最小。在這些實(shí)施方式中，功率管理算法406可以選 擇該失真403，從而允許背光源調(diào)制算法410選擇能滿足該失真目標(biāo)403的背光源等級。在 一些實(shí)施方式中，當(dāng)針對每一個圖像所選擇的功率使得功率失真曲線的斜率均相等時，就 可以實(shí)現(xiàn)平均失真的最小化。在這種情況下，功率管理算法406可以選擇依賴于背光源調(diào) 制算法410的功率失真曲線的斜率，以選擇合適的背光源等級?？梢杂脠D32A和32B來示出當(dāng)考慮到功率管理過程中的失真時的功率節(jié)省。圖 32A是圖像序列的連續(xù)幀的光源功率等級的圖。圖32A示出了在多個幀之間維持恒定失真 480所需的光源功率等級以及恒定失真圖的平均功率482。圖32B是上述圖像序列的相同 的連續(xù)幀的圖像失真的圖。圖32B示出了恒定的功率失真484(因維持恒定的功率設(shè)置所 導(dǎo)致的)、恒定的失真等級488 (因在該序列期間維持恒定的失真而導(dǎo)致的)以及(在維持 恒定的功率時的)平均恒定功率失真486。已選定上述恒定的功率等級為等于恒定的失真 結(jié)果的平均功率。由此，這兩種方法使用相同的平均功率。檢查失真時，我們發(fā)現(xiàn)，恒定的 功率484給出了顯著的圖像失真變化。還注意到，恒定功率控制的平均失真486比恒定失 真算法的失真488大10倍，盡管都使用相同的平均功率。在實(shí)踐中，優(yōu)化以使視頻序列上的最大或平均失真達(dá)到最小可能對某些應(yīng)用而言 太復(fù)雜，因?yàn)楸仨氃诠β适д婧瘮?shù)的每一點(diǎn)處計(jì)算原始的和減小的功率圖像之間的失真從 而估計(jì)功率_失真權(quán)衡。每一次失真估計(jì)可能都要求計(jì)算背光源減小和相應(yīng)的補(bǔ)償圖像亮 度，并將其與原始圖像進(jìn)行比較。結(jié)果，一些實(shí)施方式可以包括用于計(jì)算或估計(jì)失真特征的
25更簡單的方法。在一些實(shí)施方式中，可以使用一些近似。首先，我們觀察到，從圖像代碼值(而非 圖像自身)的直方圖中可以計(jì)算出點(diǎn)-方式失真度量(比如均方誤差(MSE))，正如方程 20所表達(dá)的那樣。在該情況下，該直方圖是僅具有256個值的一維信號，相反，分辨率為 320x240的圖像具有7680個樣本。如有需要，通過對上述直方圖進(jìn)行二次采樣，這可以被進(jìn)
一步減小。在一些實(shí)施方式中，通過假定在補(bǔ)償階段用剪切來簡單地縮放該圖像而非應(yīng)用實(shí) 際的補(bǔ)償算法，就可以做出近似。在一些實(shí)施方式中，將黑色電平上升項(xiàng)包括在失真度量中 可能是有價(jià)值的。在一些實(shí)施方式中，使用這一項(xiàng)可能意味著整個黑色幀的最小失真出現(xiàn) 在零背光源處。方程20簡化的失真計(jì)算 在一些實(shí)施方式中，為了計(jì)算給定功率等級處的失真，對于每一個代碼值，可以確 定帶有剪切的線性提升所導(dǎo)致的失真。然后，可以通過代碼值的頻率對該失真加權(quán)且求和， 以給出在指定功率等級處的平均圖像失真。在這些實(shí)施方式中，用于亮度補(bǔ)償?shù)暮唵尉€性 提升沒有給出可接受的圖像顯示質(zhì)量，但是作為一個簡單的源，可用于計(jì)算由背光源變化 所導(dǎo)致的圖像失真的估計(jì)量。在一些實(shí)施方式中，如圖33所示，為了控制功耗與圖像失真兩者，功率管理算法 500不僅可以跟蹤電池豐滿度506和剩余壽命508，還可以跟蹤圖像失真510。在一些實(shí)施 方式中，可以將功耗512和失真目標(biāo)511的上限提供給背光源調(diào)制算法502。接下來背光源 調(diào)制算法502可以選擇與功率限制和失真目標(biāo)兩者相一致的背光源等級512。背光源調(diào)制算法(BMA)背光源調(diào)制算法502負(fù)責(zé)選擇用于每一個圖像的背光源等級。這種選擇可以是基 于待顯示的圖像以及來自功率管理算法500的信號的。通過遵守由功率管理算法500所提 供的最大功率的限制512，可以在期望的壽命內(nèi)管理電池506。在一些實(shí)施方式中，背光源 調(diào)制算法502可以根據(jù)當(dāng)前圖像的統(tǒng)計(jì)信息，選擇更低的功率。在特定的圖像上，這可以是 功率節(jié)省之源。一旦選中了合適的背光源等級415，就將背光源416設(shè)為所選中的等級，并且將該 等級415傳遞給亮度保持算法414以確定必要的補(bǔ)償。對于一些圖像和序列而言，允許少 量的圖像失真可以很大程度上減小所需的背光源功率。因此，一些實(shí)施方式包括允許可控 的圖像失真量的算法。圖34是曲線圖，示出了針對若干失真容許度的、作為幀數(shù)函數(shù)的有關(guān)的樣本DVD 剪輯上的功率節(jié)省量。具有零失真的像素的百分比從100%變到97%，再變到95%，并且確 定橫跨該視頻剪輯的平均功率。平均功率分別從95%延伸到60%。由此，允許在5%的像 素中有失真，給出了額外的35%功率節(jié)省。這證明了通過允許小圖像失真而可能獲得的顯
26著的功率節(jié)省。如果亮度保持算法可以在引入小失真的同時保持主觀的質(zhì)量，則可以實(shí)現(xiàn) 顯著的功率節(jié)省。可以結(jié)合圖30描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。這些實(shí)施方式也可以包括來自環(huán)境 光傳感器438的信息，并且針對移動應(yīng)用可以在復(fù)雜性方面有所減小。這些實(shí)施方式包括 由功率管理算法436提供的靜態(tài)直方圖百分位數(shù)限制和動態(tài)最大功率限制。一些實(shí)施方式 可以包括恒定的功率目標(biāo)，而其它實(shí)施方式可以包括更復(fù)雜的算法。在一些實(shí)施方式中，通 過計(jì)算每一種顏色成分的直方圖，就可以分析該圖像。針對每一個顏色平面，可以計(jì)算在該 直方圖中出現(xiàn)指定百分位數(shù)處的代碼值。在一些實(shí)施方式中，可以選定目標(biāo)背光源等級，使 得代碼值的線性提升將會引起從上述直方圖中選出的代碼值的剪切。可以選擇實(shí)際的背光 源等級作為這種目標(biāo)等級以及功率管理算法436所提供的背光源等級限制中的最小值。這 些實(shí)施方式可以提供有保證的功率控制，并且在可以達(dá)到的功率控制限制的情況下，可以 允許有限的圖像失真量。方程21基于直方圖百分?jǐn)?shù)位的功率選擇
Γ π r, f CodeValuepercenileYPtarget = ！-255 J 基于圖像_失真的實(shí)施方式本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以包括由功率管理算法所提供的失真限制和最大功率 限制。圖32B和34證明了在給定的背光源功率等級處的失真量根據(jù)圖像內(nèi)容劇烈變化。在 背光源選擇過程中，可以采用每個圖像的功率-失真行為的性質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，通過 計(jì)算每一種顏色成分的直方圖，就可以分析當(dāng)前的圖像。通過使用方程20的第二表達(dá)式計(jì) 算一系列功率值處的失真，就可以計(jì)算用于定義失真的功率失真曲線(比如MSE)。背光源 調(diào)制算法可以選擇在指定失真限制處或以下具有失真的最小功率，并以該最小功率為目標(biāo) 等級。接下來可以選擇背光源等級作為這種目標(biāo)等級以及功率管理算法所提供的背光源等 級限制中的最小值。另外，可以將所選等級處的圖像失真提供給功率管理算法，以引導(dǎo)失真 反饋。可以減小功率失真曲線和圖像直方圖的采樣頻率以控制復(fù)雜性。亮度保持(BP)在一些實(shí)施方式中，BP算法基于所選的背光源等級使圖像增亮，以補(bǔ)償減小的照 明。BP算法可以控制被引入到顯示器中的失真，BP算法保持質(zhì)量的能力指示了背光源調(diào)制 算法可以嘗試節(jié)省多少功率。一些實(shí)施方式可以通過使那些超過255的圖像剪切值縮放， 來補(bǔ)償背光源減小。在這些實(shí)施方式中，在減小功率或惱人的剪切所引入的偽像方面，背光 源調(diào)制算法必須是保守的，由此限制了可能的功率節(jié)省。一些實(shí)施方式被設(shè)計(jì)成以固定的 功率減小來保持最苛求的的幀上的質(zhì)量。這些實(shí)施方式中的一些補(bǔ)償了單一的背光源等級 (即75% )。可以將其它實(shí)施方式概括成與背光源調(diào)制一起工作。亮度保持(BP)算法的一些實(shí)施方式可以使用從顯示器輸出的亮度的描述，作為 背光源和圖像數(shù)據(jù)的函數(shù)。通過使用該模型，BP可以確定對圖像的修改，以補(bǔ)償背光源的 減小。使用透射反射型顯示器時，可以修改BP模型，以包括顯示器的反射方面的描述。來 自顯示器的亮度輸出變?yōu)楸彻庠?、圖像數(shù)據(jù)和環(huán)境的函數(shù)。在一些實(shí)施方式中，BP算法可 以確定對圖像的修改，以補(bǔ)償在給定環(huán)境中背光源的減小。
環(huán)境影響因?yàn)閷?shí)現(xiàn)方式的約束，所以一些實(shí)施方式可以包括復(fù)雜性有限的算法以便確定BP 參數(shù)。例如，開發(fā)一種完全運(yùn)行于LCD模塊上的算法，這限制了該算法可用的處理和存儲 器。在本示例中，對于一些BP實(shí)施方式，可以使用針對不同的背光源/環(huán)境組合產(chǎn)生的備 選灰度曲線。在一些實(shí)施方式中，可能需要對灰度曲線的數(shù)目和分辨率給出限制。功率/失真曲線本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以獲得、估計(jì)、計(jì)算或以其它方式確定圖像的功率/失 真特征，這包括但不限于，視頻序列幀。圖35示出了用于四個示例性圖像的功率/失真特 征的圖。在圖35中，對于整個光源功率帶，用于圖像C的曲線520保持負(fù)的斜率。用于圖 像A、B和D的曲線522、524和526按負(fù)斜率下降，直到它們到達(dá)最小值，然后，按正斜率上 升。對于圖像A、B和D，增大光源功率將實(shí)際上增大這些曲線中具有正斜率528的特定范 圍處的失真。這可能是因顯示器特征所導(dǎo)致的，比如但不限于，LCD泄漏或其它顯示器不規(guī) 則性，這些顯示器特征導(dǎo)致所顯示的圖像(正如觀看者所看到的那樣)與代碼值始終如一 地不同。本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以使用這些特征來確定用于特定圖像或圖像類型的合 適的光源功率等級。在失真參數(shù)計(jì)算過程中可以考慮顯示器特征(例如，LCD泄漏)，它們 被用于確定適于一圖像的光源功率等級。示例性的方法可以結(jié)合圖36描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，建立530功率預(yù) 算。這可以用簡單的功率管理、適應(yīng)性功率管理和上述其它方法來執(zhí)行，或者通過其它方法 來執(zhí)行。通常，建立功率預(yù)算可以包括估計(jì)背光源或光源功率等級，這將允許完成顯示任務(wù) (比如顯示視頻文件)，同時使用固定的功率資源(比如一部分電池電荷)。在一些實(shí)施方 式中，建立功率預(yù)算可以包括確定平均功率等級，這將允許完成具有固定功率量的顯示任 務(wù)。在這些實(shí)施方式中，也可以建立初始失真標(biāo)準(zhǔn)532。通過估計(jì)減小的光源功率等 級(它將滿足功率預(yù)算)并且測量在該功率等級處的圖像失真，就可以確定這種初始失真 標(biāo)準(zhǔn)?？梢栽谌缦聢D像上測量這種失真未校正的圖像；如上文所述用亮度保持(BP)技術(shù) 修改過的圖像；或用簡化的BP處理修改過的圖像。一旦建立了初始失真標(biāo)準(zhǔn)，就使用能使所顯示的一個或多個圖像的失真特征符合 該失真標(biāo)準(zhǔn)的光源功率等級，來顯示上述顯示任務(wù)的第一部分534。在一些實(shí)施方式中，可 以針對視頻序列的每一個幀，選擇光源功率等級，使得每一個幀符合失真要求。在一些實(shí)施 方式中，可以選定光源值，以維持恒定的失真或失真范圍，使失真保持在指定的等級以下， 或者以其它方式符合失真標(biāo)準(zhǔn)。然后，可以估計(jì)功耗536，以確定顯示上述顯示任務(wù)的第一部分所使用的功率是否 滿足功率預(yù)算管理參數(shù)。對于每一個圖像、視頻幀或其它顯示任務(wù)元素，可以用固定的量來 分配功率。也可以這樣分配功率，使得在一系列顯示任務(wù)元素上所消耗的平均功率符合要 求，同時每一個顯示任務(wù)元素所消耗的功率也可以改變。也可以使用其它功率分配方案。當(dāng)功耗估計(jì)536示出了上述顯示任務(wù)的第一部分的功耗并不滿足功率預(yù)算要求 時，可以修改上述失真標(biāo)準(zhǔn)538。在一些實(shí)施方式中(在這些實(shí)施方式中可以估計(jì)、假定、計(jì)
28算或以其它方式確定功率/失真曲線)，可以修改上述失真標(biāo)準(zhǔn)，以按需求允許更大或更小 的失真，從而符合功率預(yù)算要求。盡管功率/失真曲線是和具體圖像有關(guān)的，但是也可以使 用一序列的第一幀的功率/失真曲線；一序列中的示例性圖像的功率/失真曲線；或代表 上述顯示任務(wù)的合成圖像的功率/失真曲線。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)將比預(yù)算的功率量要多的功率用于上述顯示任務(wù)的第一部 分并且功率/失真曲線的斜率是正的時候，可以修改上述失真標(biāo)準(zhǔn)以允許更少的失真。在 一些實(shí)施方式中，當(dāng)將比預(yù)算的功率量要多的功率用于上述顯示任務(wù)的第一部分并且功率 /失真曲線的斜率是負(fù)的時候，可以修改上述失真標(biāo)準(zhǔn)以允許更多的失真。在一些實(shí)施方式 中，當(dāng)將比預(yù)算的功率量要少的功率用于上述顯示任務(wù)的第一部分并且功率/失真曲線的 斜率是負(fù)或正的時候，可以修改上述失真標(biāo)準(zhǔn)以允許更少的失真?？梢越Y(jié)合圖37描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。這些實(shí)施方式通常包括功率有限的 靠電池供電的設(shè)備。在這些實(shí)施方式中，估計(jì)或測量電池豐滿度或電荷540。也可以估計(jì)或 計(jì)算顯示任務(wù)功率要求542。也可以估計(jì)或以其它方式確定初始光源功率等級544。通過 使用電池豐滿度和顯示任務(wù)功率要求(如上文針對恒定功率管理所描述的那樣)，或者通 過其它方法，可以確定這種初始光源功率等級。也可以確定與初始光源功率等級相對應(yīng)的失真標(biāo)準(zhǔn)546。該標(biāo)準(zhǔn)可以是在初始光 源功率等級處針對示例性圖像而出現(xiàn)的失真值。在一些實(shí)施方式中，上述失真值可以是基 于下列圖像的未校正的圖像；用實(shí)際的或估計(jì)的BP算法修改過的圖像；或另一個示例性 的圖像。一旦確定了失真標(biāo)準(zhǔn)546，就估計(jì)上述顯示任務(wù)的第一部分，并且就選擇使上述顯 示任務(wù)的第一部分的失真符合上述失真標(biāo)準(zhǔn)的光源功率等級548。然后，通過使用所選擇的 光源功率等級來顯示上述顯示任務(wù)的第一部分550，并且估計(jì)或測量該部分的顯示期間所 消耗的功率552。當(dāng)該功耗不滿足功率要求時，可以修改該失真標(biāo)準(zhǔn)554，以使功耗符合功 率要求?？梢越Y(jié)合圖38A和38B描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，建立功 率預(yù)算560，也建立失真標(biāo)準(zhǔn)562。通常是參照特定的顯示任務(wù)(比如視頻序列)來建立這 兩者的。然后，選擇圖像564，比如視頻序列的幀或一組幀。然后，針對所選擇的圖像，估計(jì) 減小的光源功率等級566，使得減小的光源功率等級所導(dǎo)致的失真符合上述失真標(biāo)準(zhǔn)。這 種失真計(jì)算可以包括將所估計(jì)的或?qū)嶋H的亮度保持(BP)方法應(yīng)用于所選擇的圖像的圖像 值。然后，可以用BP方法來修改所選擇的圖像568，以補(bǔ)償減小的光源功率等級。然 后，可以測量經(jīng)BP修改過的圖像的實(shí)際失真570，并且可以確定這種實(shí)際的失真是否符合 上述失真標(biāo)準(zhǔn)572。如果實(shí)際的失真不符合上述失真標(biāo)準(zhǔn)，則可以調(diào)節(jié)上述估計(jì)過程574， 并且可以重新估計(jì)上述減小的光源功率等級566。如果實(shí)際的失真確實(shí)滿足上述失真標(biāo)準(zhǔn)， 則可以顯示所選擇的圖像576。然后，測量圖像顯示期間的功耗578，并且與功率預(yù)算約束 進(jìn)行比較580。如果該功耗滿足功率預(yù)算約束，則可以選擇下一個圖像(比如后續(xù)一組視頻 幀)584，除非顯示任務(wù)完成了 582，上述處理過程將會在這一點(diǎn)處結(jié)束。如果選擇下一個圖 像584，則該處理過程將會返回到點(diǎn)“B ”，在點(diǎn)“B ”處，針對該圖像，將會估計(jì)減小的光源 功率等級566，并且將會像第一圖像那樣繼續(xù)該處理過程。
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如果所選圖像的功耗不符合功率預(yù)算約束580，則可以修改失真標(biāo)準(zhǔn)586 (正如上 文針對其它實(shí)施方式所描述的那樣)，并且將選擇下一個圖像584。改進(jìn)的黑色電平實(shí)施方式本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括用于顯示黑色電平改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。一些實(shí)施方 式使用指定的背光源等級，并且產(chǎn)生亮度匹配色調(diào)比例，它既能保持亮度，又能改進(jìn)黑色電 平。其它實(shí)施方式包括背光源調(diào)制算法，該算法包括在其設(shè)計(jì)方面的黑色電平改進(jìn)。可以 使一些實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)成上文所描述的實(shí)施方式的擴(kuò)展或修改。改進(jìn)的亮度匹配(目標(biāo)匹配理想顯示)用上文方程7所呈現(xiàn)的亮度匹配表述來確定代碼值的線性縮放，這種代碼值的線 性縮放補(bǔ)償了背光源的減小。這在功率減小到低至75%的實(shí)驗(yàn)中已證明是有效的。在一 些使用依賴于圖像的背光源調(diào)制的實(shí)施方式中，針對暗幀，背光源可以顯著地減小，例如減 小10%以下。對于這些實(shí)施方式，從方程7中導(dǎo)出的代碼值的線性縮放可能不是合適的，因 為它可能過分地提升暗值。盡管使用這些方法的實(shí)施方式可以在減小的功率顯示器上復(fù)制 完全功率輸出，但是這可能起不到優(yōu)化輸出作用。因?yàn)橥耆β曙@示器具有升高的黑色電 平，所以再現(xiàn)這種暗場景的輸出并不實(shí)現(xiàn)可能用更低背光源功率設(shè)置完成的減小的黑色電 平的益處。在這些實(shí)施方式中，可以修改匹配的標(biāo)準(zhǔn)，可以導(dǎo)出方程7中所給出的結(jié)果的替 換。在一些實(shí)施方式中，式理想的顯示器的輸出匹配。理想的顯示器可以包括零黑色電平 和相同的最大輸出，白色電平等于W，正如完全功率顯示器那樣?？梢愿鶕?jù)最大輸出W、重顯 灰度和最大代碼值在方程22中表達(dá)這種示例性的理想顯示器對代碼值cv的響應(yīng)。方程22理想顯示器 在一些實(shí)施方式中，示例性的IXD可以具有相同的最大輸出W和灰度，但黑色電平 B是非零的。通過使用上述用于完全功率輸出的GOG模型，可以對這種示例性的LCD建模。 在相對的背光源功率用于小于100%的功率時，該輸出進(jìn)行縮放。通過完全功率顯示的最大 輸出W和黑色電平B，可以確定增益和偏置模型參數(shù)，正如方程23所示的那樣。方程23完全功率GOG模型 offset = B^Gain =w~r - Β'"通過用相對功率來調(diào)整完全功率結(jié)果，就可以確定在相對背光源功率為P時的減 小的功率顯示器的輸出。方程24實(shí)際LCD輸出對功率和代碼值的關(guān)系 在這些實(shí)施方式中，可以修改代碼值，使得在可能的情況下，理想的和實(shí)際的顯示 器的輸出是相等的。(如果理想的輸出不小于或大于在實(shí)際的顯示器上具有給定功率的可能的輸出的話)。方程25用于匹配輸出的標(biāo)準(zhǔn)
一些計(jì)算根據(jù)χ、P、W、B求解χ。方程26用于匹配輸出的代碼值關(guān)系 這些實(shí)施方式證明了用于使實(shí)際顯示器上的理想輸出匹配于非零黑色電平的代 碼值關(guān)系的一些性質(zhì)。在這種情況下，在較高一端(〒=cvMax )和較低一端= 0)處，都有 剪切。這些對應(yīng)于方程27所給出的Xlow和Xhigh處的剪切輸入。方程27剪切點(diǎn) 這些結(jié)果與我們先前針對其它實(shí)施方式所展開的相一致，其中假定該顯示器具有 零黑色電平，即對比度之比是無窮大。背光源調(diào)制算法在這些實(shí)施方式中，一種亮度匹配理論包括黑色電平考慮，通過在給定功率處的 顯示與具有零黑色電平的參考顯示之間做出匹配，來確定背光源調(diào)制算法。這些實(shí)施方式 使用一種亮度匹配理論，以確定當(dāng)用功率P來顯示時與理想顯示器上所顯示的相比，圖像 必須具有的失真。背光源調(diào)制算法可以使用最大功率限制和最大失真限制，以選擇在指定 最大失真以下導(dǎo)致失真的最少功率。功率失真在一些實(shí)施方式中，考慮到由完全功率處的黑色電平和最大亮度所指定的目標(biāo)顯 示以及待顯示的圖像，可以計(jì)算在給定功率P處顯示該圖像時的失真。通過剪切比有限的功率顯示器的亮度大的值，并且通過剪切在理想?yún)⒖嫉暮谏娖揭韵碌闹?，就可以在理?參考顯示器上模仿該顯示器的有限功率和非零黑色電平?？梢远x圖像的失真為在原始的 圖像代碼值和剪切的代碼值之間的MSE，然而，在一些實(shí)施方式中可以使用其它失真測量。具有剪切的圖像是由依賴于功率的代碼值來定義的，方程28中給出了方程27中 所引入的剪切限制。方程28剪切的圖像 在像素區(qū)域中，理想顯示器上的圖像與功率為P的顯示器上的圖像之間的失真變 為
1 _ 2 觀察到，這可以通過使用圖像代碼值的直方圖來計(jì)算。
_2 可以用色調(diào)比例函數(shù)的定義來推導(dǎo)出這種失真測量的等價(jià)形式，正如方程29所
7J\ ο方程29失真測量D(I,P) = J； h{n,c). maxc|(n - cvlow\2 + ^h (η, c) · maxc|( - cvhighf
"^vIown>CVh,gh這一測量包括在高和低的代碼值處的剪切誤差的加權(quán)求和。通過使用方程29的 表達(dá)式，可以針對一圖像構(gòu)造出功率/失真曲線。圖39示出了用于各種示例性圖像的功率 /失真曲線。圖39示出了純白色圖像的功率/失真圖590、黃色花朵的明亮特寫鏡頭的功 率/失真圖592、一群人的黑暗低對比度圖像的功率/失真圖594、純黑色圖像的功率/失 真圖596以及波浪上的沖浪者的明亮圖像的功率/失真圖598。從圖39中可以看出，不同的圖像可以具有相當(dāng)不同的功率-失真關(guān)系。在極端 情況下，黑色幀596在零背光源功率處具有最小失真，當(dāng)功率增大至10%時，失真急劇地上 升。相反，白色幀590在零背光源處具有最大失真，同時失真穩(wěn)定地下降，直到在100%功率 處迅速地下降到零。明亮的沖浪圖像598示出了隨著功率增大，失真穩(wěn)定地減小。兩個其 它圖像592和594示出了在中等功率等級處的最小失真。本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以包括背光源調(diào)制算法，該算法按照下列進(jìn)行操作1.計(jì)算圖像直方圖2.計(jì)算圖像的功率失真函數(shù)3.計(jì)算當(dāng)失真在失真限制以下時的最少功率4.(任選的)基于所提供的功率上限和下限，來限制所選的功率。5.選擇用于背光源的計(jì)算的功率在結(jié)合圖40和41所描述的一些實(shí)施方式中，可以將由BL調(diào)制算法所選擇的背光 源值604提供給BP算法，并且用于色調(diào)比例設(shè)計(jì)。示出了平均功率602和失真606。也示出了本實(shí)驗(yàn)中所使用的平均功率600的上界。因?yàn)槠骄β适褂檬秋@著地低于該上界的， 所以與簡單地使用等于該平均限制的固定功率相比，背光源調(diào)制算法使用更少的功率。平滑色調(diào)比例函數(shù)的形成在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，平滑的色調(diào)比例函數(shù)包括兩個設(shè)計(jì)方面。第一方面 假定給出色調(diào)比例的參數(shù)，并且確定符合那些參數(shù)的平滑色調(diào)比例函數(shù)。第二方面包括用 于選擇上述設(shè)計(jì)參數(shù)的算法。色調(diào)比例設(shè)計(jì)假定參數(shù)當(dāng)被剪切至有效范圍[cvMin，cvMax]時，方程26所定義的代碼值關(guān)系具有斜率 不連續(xù)性。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，可以定義在黑暗一端處的平滑的滾降，這類似于方 程7中明亮一端處所作的那樣。這些實(shí)施方式假定了最大保真度點(diǎn)(MFP)和最少保真度點(diǎn) (LFP)，在這兩者之間，色調(diào)比例與方程26相一致。在一些實(shí)施方式中，可以將色調(diào)比例構(gòu) 造成連續(xù)的，并且在上述MFP和LFP處具有連續(xù)的一階導(dǎo)數(shù)。在一些實(shí)施方式中，色調(diào)比例 可以穿過極值點(diǎn)(ImageMinCV，cvMin)和(ImageMaxCV, cvMax)。在一些實(shí)施方式中，在高 端和低端處可以從仿射的提升中修改上述色調(diào)比例。另外，可以用圖像代碼值的限制來確 定極值點(diǎn)，而非使用固定的限制。在這種構(gòu)造過程中，有可能使用固定的限制，但是大的功 率減小可能會有問題。在一些實(shí)施方式中，這些條件唯一地定義了分段的二次色調(diào)比例，其 被推導(dǎo)如下。條件方程30色調(diào)比例定義
cvMin
A-(x-LFP)2 +B-(χ-LFP) + C α·χ + β TS(x)=
cvMin <x< ImageMinCV ImageMinCV <x< LFP LFP <x< MFP
D.(x — MFP)2 + E-{x-MFP) + F vcvMax 方程31色調(diào)比例斜率 迅速觀察色調(diào)比例和一階導(dǎo)數(shù)在LFP和MFP處的連續(xù)性就有所收獲。方程32用于色調(diào)比例參數(shù)B、C、E、F的解 末端點(diǎn)確定了常數(shù)A和D 方程33色調(diào)比例參數(shù)A和D的解 在一些實(shí)施方式中，這些關(guān)系定義了色調(diào)比例的平滑延伸，從而假定了 MFP/LFP 和ImageMaxCV/ImageMinCV都是可用的。這使得需要選擇這些參數(shù)。其它實(shí)施方式包括用 于選擇這些設(shè)計(jì)參數(shù)的方法和系統(tǒng)。參數(shù)選擇(MFP/LFP)上文和有關(guān)申請所描述的本發(fā)明的一些實(shí)施方式僅僅解決具有等于255的 ImageMaxCV的MFP，用cvMax來替代這些實(shí)施方式中所引入的ImageMaxCV。那些先前描述 的實(shí)施方式在較低一端處具有線性的色調(diào)比例，因?yàn)樯鲜銎ヅ涫腔谕耆β曙@示器而非 理想的顯示器。在一些實(shí)施方式中，選擇MFP，使得上述平滑的色調(diào)比例在上限ImageMaxCV 處具有斜率零。從數(shù)學(xué)角度看，定義上述MFP如下方程34MFP選擇標(biāo)準(zhǔn) 這種標(biāo)準(zhǔn)的解使上述MFP關(guān)聯(lián)于上剪切點(diǎn)和最大代碼值方程35先前的MFP選擇標(biāo)準(zhǔn) 對于適度的功率減小(比如P = 80% )，這種先前的MFP選擇標(biāo)準(zhǔn)很有效。對于 大的功率減小，這些實(shí)施方式可以改進(jìn)先前所描述的實(shí)施方式的結(jié)果。在一些實(shí)施方式中，我們選擇適于大功率減小的MFP選擇標(biāo)準(zhǔn)。在方程35中直 接使用上述值ImageMaxCV可能引起一些問題。在功率很低的圖像中，我們期望很低的最 大代碼值。如果已知圖像中的最大代碼值ImageMaxCV是很小的，則方程35給出了合理的 MFP值，但是在一些情況下，ImageMaxCV是未知的或者是很大的，這可能導(dǎo)致不合理的，即 負(fù)的，MFP值。在一些實(shí)施方式中，如果最大代碼值是未知的或太高，則可以選擇備選值用 于ImageMaxCV，并且應(yīng)用于上述結(jié)果中。 在一些實(shí)施方式中，可以將k定義成這樣一個參數(shù)，該參數(shù)定義了 MFP可以具有的 剪切值Xhigh的最小部分。然后，可以用k來確定通過方程35所計(jì)算的MFP是否是合理的， 即方程36 “合理的，，MFP標(biāo)準(zhǔn)MFP 彡 k · Xhigh如果計(jì)算出的MFP是不合理的，則可以定義MFP為最小合理值，并且可以確定 ImageMaxCV的必要值，見方程37。然后，通過下文所述的內(nèi)容，可以用MFP和ImageMaxCV 的值來確定色調(diào)比例。方程37 校正 ImageMaxCVMFP = k · Xhighk. Xhigh = 2. cvMax · (P)r - ImageMaxCVImageMaxCV = (2_k) · Xhigh
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概括一些實(shí)施方式的MFP選擇的步驟如下1.通過使用ImageMaxCV (或CVMax，如果不可用的話)來計(jì)算候選的MFP2.通過使用方程36來測試合理性3.如果不合理，則基于剪切代碼值的一部分k來定義MFP4.通過使用方程37來計(jì)算新的ImageMaxCV5.通過使用MFP、ImageMaxCV和功率，來計(jì)算平滑的色調(diào)比例函數(shù)通過使用ImageMinCV和xlOT，可以應(yīng)用相似的技術(shù)以在黑暗一端處選擇LFP。圖42-45示出了基于平滑色調(diào)比例設(shè)計(jì)算法和自動參數(shù)選擇的示例性色調(diào)比例 設(shè)計(jì)。圖42和43示出了示例性的色調(diào)比例設(shè)計(jì)，其中已選中了 11%的背光源功率等級。 示出了線條616，它對應(yīng)于在MFP 610和LFP 612之間的色調(diào)比例設(shè)計(jì)的線性部分。在MFP 610以上和LFP 612以下，色調(diào)比例設(shè)計(jì)614從線條616中彎曲地分離，但是在LFP 612和 MFP 610之間則與線條616相一致。圖41是圖42的色調(diào)比例設(shè)計(jì)的模糊區(qū)域的放大圖像。 LFP 612是清晰可見的，可以看到色調(diào)比例設(shè)計(jì)的較低曲線620從線性延伸622中彎曲地分 開。圖44和45示出了示例性的色調(diào)比例設(shè)計(jì)，其中已經(jīng)選定背光源等級在最大功率 的89%處。圖44示出了與上述色調(diào)比例設(shè)計(jì)的線性部分相一致的線條634。線條634代 表了理想的顯示器響應(yīng)。在MFP 630以上且在LFP 632以下，色調(diào)比例設(shè)計(jì)636從理想的 線性顯示器表示634中彎曲地離開636、638。圖45示出了在LFP 640以下色調(diào)比例設(shè)計(jì) 636的黑色端的放大圖，其中色調(diào)比例設(shè)計(jì)642從理想的顯示器延伸644中彎曲地分開。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通過改變理想的和實(shí)際的顯示圖像之間的誤差計(jì) 算，可以修改失真計(jì)算。在一些實(shí)施方式中，可以用失真的像素之和來替代MSE。在一些實(shí) 施方式中，可以對較高的和較低的區(qū)域處的剪切誤差不同地加權(quán)。本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以包括環(huán)境光傳感器。如果環(huán)境光傳感器是可用的，則 可以用該傳感器來修改失真度量，該失真度量包括周圍照明和屏幕反射的效果。這可以用 來修改失真度量和背光源調(diào)制算法。通過指示在黑色端處的有關(guān)的感性的剪切點(diǎn)，還可以 用環(huán)境信息來控制上述色調(diào)比例設(shè)計(jì)。顏色保持實(shí)施方式本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括用于保持顏色特征同時增強(qiáng)圖像亮度的系統(tǒng)和方法。 在一些實(shí)施方式中，亮度保持包括將完全功率色移范圍(gamut)映射成減小的功率顯示的 較小色移范圍。在一些實(shí)施方式中，對顏色保持使用不同的方法。一些實(shí)施方式保持顏色 的色調(diào)/飽和度，以替換亮度提升的減小。上文所描述的一些非顏色保持實(shí)施方式處理每一個獨(dú)立操作的顏色信道，以給出 在每一個顏色信道上的亮度匹配。在那些非顏色保持實(shí)施方式中，高度飽和的顏色或加亮 顏色可以變?yōu)榍凤柡偷?，?或在后續(xù)處理中改變色調(diào)。顏色_保持實(shí)施方式解決這些顏 色偽像，但是在一些情況下可能稍微減小亮度提升。當(dāng)重新組合低通和高通信道時，一些顏色保持實(shí)施方式也可以使用剪切操作。獨(dú) 立地剪切每一個顏色信道可以再次導(dǎo)致顏色的變化。在使用顏色-保持剪切的實(shí)施方式 中，可以用剪切操作來維持色調(diào)/飽和度。在一些情況下，這種顏色-保持剪切可以減小被 剪切的值的亮度，使其低于其它非顏色保持實(shí)施方式的情況。
可以結(jié)合圖46描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，讀取輸入圖像 650，確定與指定像素位置的不同顏色信道相對應(yīng)的代碼值652。在一些實(shí)施方式中，輸入圖 像可以處于這樣一種形式之中，該形式具有在圖像文件中記錄的分離的顏色信道信息。在 示例性的實(shí)施方式中，可以用紅、綠和藍(lán)(RGB)顏色信道來記錄該圖像。在其它實(shí)施方式 中，可以以青色、品紅色、黃色和黑色(CMYK)形式、標(biāo)簽(Lab)、YUV或另一種形式來記錄圖 像文件。輸入圖像的形式可以包括分離的亮度信道(比如標(biāo)簽)，或者該形式不具有分離的 亮度信道(比如RGB)。當(dāng)圖像文件不具有很容易獲得的分離的顏色信道數(shù)據(jù)時，可以將該 圖像文件轉(zhuǎn)換成具有顏色信道數(shù)據(jù)的形式。一旦確定了每個顏色信道的代碼值652，就確定了這些顏色信道代碼值中最大的 代碼值654。然后，可以用該最大代碼值來確定代碼值調(diào)節(jié)模型656的參數(shù)?？梢砸栽S多 方式產(chǎn)生該代碼值調(diào)節(jié)模型?？梢栽谝恍?shí)施方式中使用色調(diào)比例調(diào)節(jié)曲線、增益函數(shù)或 其它調(diào)節(jié)模型。在示例性的實(shí)施方式中，可以使用一種色調(diào)比例調(diào)節(jié)曲線，該曲線響應(yīng)于減 小的背光源功率設(shè)置而增強(qiáng)圖像的亮度。在一些實(shí)施方式中，上述代碼值調(diào)節(jié)模型可以包 括上文結(jié)合其它實(shí)施方式所描述的色調(diào)比例調(diào)節(jié)曲線。可以將上述代碼值調(diào)節(jié)曲線應(yīng)用于 658每一個顏色信道代碼值。在這些實(shí)施方式中，代碼值調(diào)節(jié)曲線的應(yīng)用將會導(dǎo)致將相同的 增益值應(yīng)用于每一個顏色信道。一旦執(zhí)行了上述調(diào)節(jié)，則將會針對該圖像中的每一個像素 660繼續(xù)進(jìn)行該處理過程?？梢越Y(jié)合圖47描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，讀取輸入圖像 670，并選擇第一像素位置672。針對所選的像素位置，確定674第一顏色信道的代碼值，針 對所選的像素位置，確定676第二顏色信道的代碼值。然后，分析這些代碼值，并且基于代 碼值選擇標(biāo)準(zhǔn)來選擇678它們中的一個。在一些實(shí)施方式中，可以選擇最大代碼值。接下 來可以用這種被選擇的代碼值作為代碼值調(diào)節(jié)模型發(fā)生器680的輸入，該發(fā)生器將會產(chǎn)生 一模型。然后，可以將該模型應(yīng)用于682第一和第二顏色信道代碼值，同時將基本上相等的 增益應(yīng)用于每一個信道。在一些實(shí)施方式中，可以將從調(diào)節(jié)模型中獲得的增益值應(yīng)用于所 有的顏色信道。然后，該處理過程繼續(xù)到下一個像素684，直到處理了整個圖像。可以結(jié)合圖48描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，將輸入圖像690 輸入到該系統(tǒng)中。然后，對該圖像濾波692，以產(chǎn)生第一頻率范圍圖像。在一些實(shí)施方式中， 這可能是低通圖像或某一其它頻率范圍圖像。也可以產(chǎn)生第二頻率范圍圖像694。在一些實(shí) 施方式中，通過從輸入圖像中減去第一頻率范圍圖像，就可以產(chǎn)生第二頻率范圍圖像。在一 些實(shí)施方式中，第一頻率范圍圖像是低通(LP)圖像，而第二頻率范圍圖像可以是高通(HP) 圖像。針對一像素位置，可以確定696第一頻率范圍圖像中的第一顏色信道的代碼值，在該 像素位置處，也可以確定第一頻率范圍圖像中的第二顏色信道的代碼值。然后，通過比較這 些代碼值或其特征，選擇700顏色信道代碼值之一。在一些實(shí)施方式中，可以選擇最大代碼 值。然后，通過將所選擇的代碼值用作輸入，就可以產(chǎn)生或訪問702 —調(diào)節(jié)模型。這可以產(chǎn) 生一增益乘數(shù)，可以將它應(yīng)用704于第一顏色信道代碼值和第二顏色信道代碼值?？梢越Y(jié)合圖49描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，可以將輸入圖像 710輸入到像素選擇器712，它可以標(biāo)識待調(diào)節(jié)的像素。第一顏色信道代碼值讀取器714可 以讀取第一顏色信道的所選像素的代碼值。第二顏色信道代碼值讀取器716也可以讀取在 所選像素位置處的第二顏色信道的代碼值?？梢栽诜治瞿K718中分析這些代碼值，其中
36基于代碼值特征選擇這些代碼值之一。在一些實(shí)施方式中，可以選擇最大代碼值。接下來 可以將這種被選擇的代碼值輸入到模型發(fā)生器720或模型選擇器，它可以確定增益值或模 型。然后，可以將該增益值或模型應(yīng)用722于兩個顏色信道代碼值，而不管該代碼值是否被 分析模塊718選中。在一些實(shí)施方式中，可以在應(yīng)用該模型的過程中讀取728輸入圖像。然 后，可以將控制傳遞726回像素選擇器712，以在該圖像中的其它像素處重復(fù)操作?？梢越Y(jié)合圖50描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，可以將輸入圖像 710輸入到濾波器730，以獲得第一頻率范圍圖像732和第二頻率范圍圖像734?？梢赞D(zhuǎn)換 第一頻率范圍圖像，以允許訪問分離的顏色信道代碼值736。在一些實(shí)施方式中，輸入圖像 可以允許訪問顏色信道代碼值而不進(jìn)行任何轉(zhuǎn)換?？梢源_定第一頻率范圍的第一顏色信道 的代碼值738，可以確定第一頻率范圍的第二顏色信道的代碼值740?？梢詫⑦@些代碼值輸入到代碼值特征分析器742，它可以確定代碼值特征。然后， 代碼值選擇器744可以基于代碼值分析，選擇上述代碼值之一。然后，可以將這種選擇輸入 到調(diào)節(jié)模型選擇器或發(fā)生器746，它將基于上述代碼值選擇來產(chǎn)生或選擇增益值或增益映 射。然后，針對被調(diào)節(jié)的像素處的兩個顏色信道，可以將增益值或映射應(yīng)用748于第一頻率 范圍代碼值?？梢灾貜?fù)這一處理過程，直到已調(diào)節(jié)了整個第一頻率范圍圖像750。也可以將 增益映射應(yīng)用753于第二頻率范圍圖像734。在一些實(shí)施方式中，可以將恒定的增益因子應(yīng) 用于第二頻率范圍圖像中所有的像素。在一些實(shí)施方式中，第二頻率范圍圖像可以是輸入 圖像710的高通版本?？梢蕴砑踊蛞云渌绞浇M合754經(jīng)調(diào)節(jié)的第一頻率范圍圖像750和 經(jīng)調(diào)節(jié)的第二頻率范圍圖像753，以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出圖像756?？梢越Y(jié)合圖51描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，可以將輸入圖像 710發(fā)送至濾波器760或其它處理器，以便將該圖像劃分成多個頻率范圍圖像。在一些實(shí)施 方式中，濾波器760可以包括低通(LP)濾波器和處理器，用于從輸入圖像中減去用LP濾波 器產(chǎn)生的LP圖像，以產(chǎn)生高通(HP)圖像。濾波器模塊760可以輸出兩個或更多個特定頻 率的圖像762、764，每個圖像具有特定頻率范圍。第一頻率范圍圖像762可以具有用于第一 顏色信道766和第二顏色信道768的顏色信道數(shù)據(jù)?？梢詫⑦@些顏色信道的代碼值發(fā)送至 代碼值特征估計(jì)器770和/或代碼值選擇器772。這一處理過程將會導(dǎo)致選擇上述顏色信 道代碼值之一。在一些實(shí)施方式中，將選擇來自特定像素位置的顏色信道數(shù)據(jù)的最大代碼 值。可以將這一被選中的代碼值傳遞給調(diào)節(jié)模型發(fā)生器774，它將產(chǎn)生一個代碼值調(diào)節(jié)模 型。在一些實(shí)施方式中，這種調(diào)節(jié)模型可以包括增益映射或增益值。接下來可以將這種調(diào) 節(jié)模型應(yīng)用776于所分析的像素的每一個顏色信道代碼值。針對該圖像中的每個像素，可 以重復(fù)這一處理過程，從而產(chǎn)生第一頻率范圍調(diào)節(jié)圖像778。用分離的增益函數(shù)765可以任選地調(diào)節(jié)第二頻率范圍圖像764，以提升其代碼值。 在一些實(shí)施方式中，可以不應(yīng)用任何調(diào)節(jié)。在其它實(shí)施方式中，可以將恒定的增益因子應(yīng)用 于第二頻率范圍圖像中所有的代碼值。這種第二頻率范圍圖像可以與經(jīng)調(diào)節(jié)的第一頻率范 圍圖像778組合起來，以形成經(jīng)調(diào)節(jié)的組合圖像781。在一些實(shí)施方式中，將調(diào)節(jié)模型應(yīng)用于第一頻率范圍圖像和/或?qū)⒃鲆婧瘮?shù)應(yīng)用 于第二頻率范圍圖像，可能使一些圖像代碼值超過顯示設(shè)備或圖像格式的范圍。在這些情 況下，這些代碼值可能需要被“剪切”至所需的范圍。在一些實(shí)施方式中，可以使用顏色-保 持剪切過程782。在這些實(shí)施方式中，可以以一種方式剪切落在指定范圍之外的代碼值，該方式保持諸多顏色值之間的關(guān)系。在一些實(shí)施方式中，針對被分析的像素，可以計(jì)算出一乘 數(shù)，它不大于最大所需范圍值除以最大顏色信道代碼值。這將產(chǎn)生一“增益”因子，它小于1 并且將“過大的”代碼值減小到所需范圍的最大值?？梢詫⑦@種“增益”或剪切值應(yīng)用于所 有的顏色信道代碼值，以保持像素的顏色，同時將所有的代碼值都減小到小于或等于上述 最大值或指定范圍的數(shù)值。應(yīng)用這種剪切處理產(chǎn)生了經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出圖像784，該圖像的所有 代碼值都在指定范圍內(nèi)并且維持這些代碼值的顏色關(guān)系。可以結(jié)合圖52描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，用顏色_保持剪 切來維持顏色關(guān)系，同時將代碼值限定到指定的范圍。在一些實(shí)施方式中，組合的調(diào)節(jié)的圖 像792可以對應(yīng)于結(jié)合圖51所描述的組合的調(diào)節(jié)的圖像781。在其它實(shí)施方式中，組合的 調(diào)節(jié)的圖像792可以是任何其它圖像，它具有需要被剪切至指定范圍的代碼值。在這些實(shí)施方式中，針對指定的像素位置，確定第一顏色信道代碼值794以及確 定第二顏色信道代碼值796。在代碼值特征估計(jì)器798中估計(jì)這些顏色信道代碼值794、 796，以確定選擇性代碼值特征并且選擇顏色信道代碼值。在一些實(shí)施方式中，上述選擇性 特征將是最大值，并且選擇更高的代碼值作為調(diào)節(jié)發(fā)生器800的輸入?？梢杂盟x擇的代 碼值作為輸入，以產(chǎn)生剪切調(diào)節(jié)800。在一些實(shí)施方式中，這種調(diào)節(jié)將上述最大代碼值減小 到指定范圍內(nèi)的一數(shù)值。接下來可以將這種剪切調(diào)節(jié)應(yīng)用于所有的顏色信道代碼值。在示 例性的實(shí)施方式中，將使第一顏色信道和第二顏色信道的代碼值減小802相同的因子，由 此，保持了這兩個代碼值的比率。將這種處理過程應(yīng)用于圖像中所有的像素，將產(chǎn)生一輸出 圖像804，它所具有的代碼值落在指定的范圍中。可以結(jié)合圖53描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，通過基于最大顏 色成分操縱施加到所有三種顏色成分的增益，在RGB域中實(shí)現(xiàn)多種方法。在這些實(shí)施方式 中，通過頻率分解812，處理輸入圖像810。在示例性的實(shí)施方式中，將低通(LP)濾波器814 應(yīng)用于該圖像，以產(chǎn)生LP圖像820，然后，從輸入圖像810中減去該LP圖像以產(chǎn)生高通(HP) 圖像826。在一些實(shí)施方式中，可以將空間5x5矩形濾波器用作上述LP濾波器。在LP圖像 820中的每一個像素處，選擇816最大值或三種顏色信道(RGB)且輸入到LP增益映射818， 它選擇將要應(yīng)用于該特定像素的所有顏色信道值的合適的增益函數(shù)。在一些實(shí)施方式中， 具有值[r，g，b]的像素處的增益可以是由max(r，g，b)所指示的1_D LUT來確定的。可以 從上述光度測定匹配色調(diào)比例曲線中x除以x的值處推導(dǎo)出值x處的增益。也可以將增益函數(shù)834應(yīng)用于HP圖像826。在一些實(shí)施方式中，增益函數(shù)834可 以是恒定的增益因子。該修改后的HP圖像與調(diào)節(jié)后的LP圖像組合起來830，以形成輸出圖 像832。在一些實(shí)施方式中，輸出圖像832可以包括在應(yīng)用的范圍之外的代碼值。在這些 實(shí)施方式中，可以如上文參照圖51、52所解釋的那樣來應(yīng)用剪切過程。在上文所描述的本 發(fā)明的一些實(shí)施方式中，可以設(shè)計(jì)用于LP圖像的代碼值調(diào)節(jié)模型，使得針對那些其最大顏 色成分低于一參數(shù)(比如最大保真度點(diǎn))的像素，上述增益補(bǔ)償了背光源功率等級的減小。 在色移范圍的邊界處，低通增益以這樣一種方式平滑地滾降到1，使得處理過的低通信號仍 然在該色移范圍之內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，處理HP信號可以與處理低通信號的選擇無關(guān)。在用于補(bǔ)償減 小的背光源功率的實(shí)施方式中，可以用恒定的增益來處理HP信號，該恒定的增益將會在功 率減小時保持對比度。HP信號增益的公式是以完全的和減小的背光源功率以及重顯灰度來
38表達(dá)的，該公式是在5中給出的。在這些實(shí)施方式中，HP對比度提升在對抗噪聲方面是很 強(qiáng)的，因?yàn)樵撛鲆嫱ǔＪ呛苄〉?，例如，對?0%功率減小和灰度2. 2的情況該增益是1. 1。在一些實(shí)施方式中，對處理LP信號和HP信號的結(jié)果求和且進(jìn)行剪切?？梢詫⒓?切應(yīng)用于每一個像素處的RGB樣本的整個向量，從而均等地縮放所有三種成分，使得最大 的成分被縮放至255。剪切發(fā)生在被添加到LP值的提升的HP值超過255時，并且通常與僅 具有高對比度的明亮信號有關(guān)。通常，確保LP信號不超過LUT構(gòu)建的上限。HP信號可以引 起上述求和中的剪切，但是HP信號的負(fù)值將永遠(yuǎn)不剪切，由此即使在剪切確實(shí)發(fā)生的時候 也維持某一對比度。本發(fā)明的實(shí)施方式可以嘗試優(yōu)化圖像的亮度，或者它們可以嘗試優(yōu)化顏色保持或 匹配，同時增大亮度。通常，當(dāng)使亮度達(dá)到最大時，要權(quán)衡色移。當(dāng)防止色移時，通常亮度將 變差。本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以通過形成如方程38所示的應(yīng)用于每個顏色成分的加權(quán) 增益，來嘗試平衡在色移與亮度之間的權(quán)衡。方程38加權(quán)的增益WeightedGain (cvx, a) = a Gain (cvx) + (l~a) Gain (max (cvE, cvG, cvB)這種加權(quán)的增益在最大亮度匹配(a 0處)和最小顏色偽像(在a 1處)之間變 化。注意到，當(dāng)所有的代碼值都在MFP參數(shù)以下時，所有三種增益都是相等的?；陲@示器模型的、與失真有關(guān)的實(shí)施方式術(shù)語“背光源縮放”可以是指這樣一種技術(shù)，該技術(shù)減小LCD背光源且同時修改被 發(fā)送至LCD的數(shù)據(jù)以補(bǔ)償該背光源減小。該技術(shù)的主要一方面是選擇背光源等級。本發(fā)明 的實(shí)施方式可以用背光源調(diào)制來選擇LCD中的背光源照明等級，以便于功率節(jié)省或改進(jìn)動 態(tài)對比度?？梢詫⒂糜诮鉀Q該問題的方法分成依賴于圖像的技術(shù)和不依賴于圖像的技術(shù)。 依賴于圖像的技術(shù)可以具有這樣一個目的，即限定后續(xù)背光源補(bǔ)償圖像處理所強(qiáng)加的剪切 的量。本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以使用優(yōu)化，以選擇背光源等級。針對一圖像，優(yōu)化例程 可以選擇背光源等級，以使在假象參考顯示器上出現(xiàn)的圖像與在實(shí)際顯示器上出現(xiàn)的圖像 之間的失真達(dá)到最小?？梢杂孟铝行g(shù)語來描述本發(fā)明的實(shí)施方式的諸多元素1.參考顯示器模型參考顯示器模型可以代表來自顯示器(比如IXD)的期望的 輸出。在一些實(shí)施方式中，參考顯示器模型可以模擬具有零黑色電平的理想顯示器或具有 無限動態(tài)范圍的顯示器。2.實(shí)際顯示器模型實(shí)際顯示器的輸出的模型。在一些實(shí)施方式中，針對不同的 背光源等級，可以模擬實(shí)際的顯示器輸出，并且可以模擬實(shí)際的顯示器為具有非零黑色電 平。在一些實(shí)施方式中，背光源選擇算法可以通過該參數(shù)而依賴于顯示器對比率。3.亮度保持(BP):處理原始圖像以補(bǔ)償減小的背光源等級。實(shí)際顯示器上出現(xiàn)的 圖像是在給定背光源等級處在增亮的圖像上的顯示器模型的輸出。一些示例性的情況是 沒有亮度保持將未處理的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至IXD面板。在這種情況下，背光源選 擇算法 線性提升亮度補(bǔ)償用簡單的仿射變換來處理該圖像，以補(bǔ)償背光源減小。盡管 這種簡單的亮度保持算法犧牲了圖像質(zhì)量(如果實(shí)際上被用于背光源補(bǔ)償?shù)脑?，但是這
39是一種選擇背光源值的有效的工具。 色調(diào)比例映射用色調(diào)比例映射來處理圖像，該映射可以包括線性的和非線性的 部分?？梢杂枚鄠€部分來限制剪切并增強(qiáng)對比度。4.失真度量可以用顯示器模型和亮度保持算法來確定在實(shí)際顯示器上出現(xiàn)的 圖像。接下來可以計(jì)算該輸出與參考顯示器上的圖像之間的失真。在一些實(shí)施方式中，可 以僅基于圖像代碼值來計(jì)算上述失真。上述失真依賴于誤差度量的選擇，在一些實(shí)施方式 中可以使用均方誤差。5.優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)受不同約束的影響，上述失真可以達(dá)到最小。例如，在一些實(shí)施方式 中，可以使用下列標(biāo)準(zhǔn) 使視頻序列的每一個幀上的失真達(dá)到最小 使經(jīng)受平均背光源約束的最大失真達(dá)到最小 使經(jīng)受平均背光源約束的平均失真達(dá)到最小顯示器模式在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，可以用GoG模型作為參考顯示器模型和實(shí)際顯示器 模型兩者。基于背光源等級，可以修改這一模型，以進(jìn)行縮放。在一些實(shí)施方式中，可以將 參考顯示器模擬成具有零黑色電平和最大輸出W的理想顯示器。可以將實(shí)際的顯示器模擬 成在完全背光源處具有相同的最大輸出W以及在完全背光源處的黑色電平B。對比率是W/ B。當(dāng)黑色電平是零時，對比率是無窮大。在下面的方程中，通過用CVMax表示最大圖像代碼 值，以數(shù)學(xué)方式表達(dá)這些模型。方程39參考(理想)顯示器輸出的模型
/ \r cv 對于實(shí)際的IXD(在完全背光源等級即P = 1時，具有最大輸出W和最小輸出B)，
將上述輸出模擬成用相對背光源等級P來進(jìn)行縮放。對比率CR = W/B與背光源等級無關(guān)。
fV
cv 方程40 實(shí)際 LCD 的模型權(quán)=B^Qain - B'B(P) = P B ff(P) = P ffCR = ff/B亮度保持在這種示例性實(shí)施方式中，使用基于簡單的提升和剪切的BP處理過程，其中在可 能的情況下，選擇上述提升以補(bǔ)償背光源減小。下面的推導(dǎo)示出了色調(diào)比例修改，這種修改 在給定背光源處提供了參考顯示器和實(shí)際顯示器之間的亮度匹配。實(shí)際顯示器的最大輸出 和黑色電平兩者是用背光源來縮放的。我們注意到，將實(shí)際顯示器的輸出限制為低于經(jīng)縮 放的輸出最大值且高于經(jīng)縮放的黑色電平。這對應(yīng)于剪切上述亮度，從而使色調(diào)比例輸出 匹配至0和cv_。方程41用于匹配輸出的標(biāo)準(zhǔn)Yideal(cv) = Yactual(P,cv')
上述色調(diào)比例為最小值以上和最大值以下的代碼值提供了輸出匹配，其中最小值 和最大值依賴于相對背光源功率P和實(shí)際的顯示器對比率CR = W/B。失真計(jì)算參照圖54，可以描述在本發(fā)明的實(shí)施方式中創(chuàng)建并使用的各種修改的圖像。在創(chuàng) 建這些示例性的修改的圖像的每一個的過程中，可以用原始圖像I 840作為輸入。在一些 實(shí)施方式中，處理原始輸入圖像840842，以產(chǎn)生理想的輸出YIdeal 844。理想的圖像處理器， 參考顯示器842，可以假定理想的顯示器具有零黑色電平。該輸出YIdeal 844可以代表在參
41考(理想)顯示器上看到的原始圖像840。在一些實(shí)施方式中，假定給出了背光源等級，可 以計(jì)算出通過在實(shí)際的IXD上表示具有這種背光源等級的圖像所引起的失真。在一些實(shí)施方式中，可以用亮度保持846從圖像I 840中產(chǎn)生圖像1，850。然后， 可以將圖像1’850與所選的背光源等級一起發(fā)送至實(shí)際的IXD處理器854。將所得的結(jié)果 標(biāo)記為 Ya。tual 858。通過使用輸入圖像1*852，參考顯示器模型可以模擬實(shí)際的顯示器的輸出。實(shí)際的IXD 854的輸出是使原始圖像I 840穿過亮度匹配色調(diào)比例函數(shù)846以獲 得圖像I’ 850的結(jié)果。這可能無法精確地再現(xiàn)依賴于背光源等級的參考輸出。然而，在參 考顯示器842上，可以模擬實(shí)際的顯示器輸出。圖像1*852表示被發(fā)送到參考顯示器842的 圖像數(shù)據(jù)，以模擬實(shí)際的顯示器輸出，由此產(chǎn)生Y_lated 860。通過將圖像I 840剪切到由上 文結(jié)合方程43所定義的剪切點(diǎn)所確定的范圍和其他范圍，產(chǎn)生圖像1*852。在一些實(shí)施方 式中，可以以數(shù)學(xué)方式描述r如下方程44剪切的圖像 在一些實(shí)施方式中，可以定義失真為具有圖像I的參考顯示器的輸出與具有背光 源等級p和圖像I’的實(shí)際顯示器的輸出之間的差異。因?yàn)閳D像r在參考顯示器上模擬實(shí) 際顯示器的輸出，所以參考與實(shí)際顯示器之間的失真等于在參考顯示器上圖像I和r兩者 之間的失真。方程45 因?yàn)檫@兩個圖像都在參考顯示器上，所以僅在圖像數(shù)據(jù)之間就可以測量上述失 真，不需要顯示器輸出。方程46D(YIdeal,YEfflUlated) =D(I;I*)圖像失真測量上面的分析示出了 圖像I 840在參考顯示器上的表示與在實(shí)際顯示器上的表示 之間的失真就等價(jià)于圖像I 840和1*852兩者在參考顯示器上的表示之間的失真。在一些 實(shí)施方式中，可以用逐點(diǎn)的失真度量來定義圖像之間的失真?？紤]到逐點(diǎn)的失真d，可以通 過對圖像I和r之差進(jìn)行求和而計(jì)算圖像之間的失真。因?yàn)閳D像r模擬了亮度匹配，所 以誤差是由上限和下限處的剪切構(gòu)成的。在一些實(shí)施方式中，可以用歸一化的圖像直方圖 h(x)來定義圖像對背光源功率的失真。方程47D(I,n = Y,d(x,T*(x,P))
XD{I,P)= X h(x)-d(x-cvl0W(P))+ ^h(x)-d(x-cvhlgh(P))
x<cvlow(P)X>CVMgh(P)背光源對失真曲線
考慮到參考顯示器、實(shí)際顯示器、失真定義和圖像，在一系列背光源等級處，可 以計(jì)算失真。當(dāng)被組合時，該失真數(shù)據(jù)可以形成“背光源對失真”曲線。通過使用樣本幀 (它是從暗櫥中往外看的視圖的模糊圖像)以及具有零黑色電平的理想顯示器模型、具有 1000 1對比率的實(shí)際IXD模型以及均方誤差MSE誤差度量，可以示出背光源對失真曲線。 圖55是用于這種示例性圖像的圖像代碼值的直方圖。在一些實(shí)施方式中，通過計(jì)算使用直方圖的一系列背光源值的失真，可以計(jì)算失 真曲線。圖56是與圖55的直方圖相對應(yīng)的示例性失真曲線的圖。對于這種示例性圖像， 在低背光源值處，亮度保持不能夠有效地補(bǔ)償減小的背光源，從而導(dǎo)致失真急劇增大880。 在高背光源等級處，和理想的顯示器相比，有限的對比率使黑色電平上升882。存在最小失 真范圍，在一些實(shí)施方式中，可以由最小失真算法來選擇給出這種最小失真884的最低背 光源值。優(yōu)化算法在一些實(shí)施方式中，可以用失真曲線(比如圖56所示的那個)來選擇背光源值。 在一些實(shí)施方式中，可以選擇用于每一個幀的最小失真功率。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)最小失 真值不是唯一的時候，可以選擇給出這種最小失真的最少功率884。圖57示出了將這種優(yōu) 化標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于簡短的DVD剪切的結(jié)果，圖57示出了所選的背光源功率對視頻幀數(shù)。在這種 情況下，平均所選背光源890大約是50%。圖像依賴性為了示出本發(fā)明一些實(shí)施方式依賴于圖像的本質(zhì)，針對一系列背光源值，選中具 有變化的內(nèi)容的示例性測試圖像，計(jì)算這些圖像中的失真。圖39是針對這些示例性圖像的 “背光源對失真”曲線的圖。圖39包括下列的圖圖像A596，完全黑色的圖像；圖像B 590， 完全白色的圖；圖像C 594，非常模糊的一群人的照片；以及圖像D 598，沖浪者在波浪上的 明亮圖像。注意到，曲線的形狀強(qiáng)烈地取決于圖像內(nèi)容。這被預(yù)期為背光源等級平衡了因亮 度損失而導(dǎo)致的失真以及因上升的黑色電平而導(dǎo)致的失真。在低背光源處，黑色圖像596 具有最少的失真。在完全背光源處，白色圖像590具有最少的失真。在中等背光源等級處， 模糊的圖像594具有最少的失真，該中等背光源等級使用了有限的對比率作為在上升的黑 色電平和亮度減小之間的有效平衡。對比率顯示器對比率可以進(jìn)入實(shí)際顯示器的定義。圖58示出了用于實(shí)際顯示器 的不同對比率的最小MSE失真背光源確定過程。注意到，在1 1對比率900的邊界處，最 小失真背光源依賴于圖像平均信號電平(ASL)。在無限對比率(零黑色電平)的相反極端 處，最小失真背光源依賴于圖像最大值902。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，參考顯示器模型可以包括具有理想零黑色電平的顯 示器模型。在一些實(shí)施方式中，參考顯示器模型可以包括由虛擬亮度模型所選擇的參考顯 示器，在一些實(shí)施方式中，參考顯示器模型可以包括環(huán)境光傳感器。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，實(shí)際顯示器模型可以包括具有有限黑色電平的透射 型GoG模型。在一些實(shí)施方式中，實(shí)際的顯示器模型可以包括用于透射反射型顯示器的模 型，其中模擬輸出成為依賴于環(huán)境光和該顯示器的反射部分兩者。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，背光源選擇過程中的亮度保持(BP)可以包括具有
43剪切的線性提升。在其它實(shí)施方式中，背光源選擇過程可以包括具有平滑滾降的色調(diào)比例 算子和/或雙信道BP算法。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，失真度量可以包括在圖像代碼值中的均方誤差 (MSE)，并以之為逐點(diǎn)的度量。在一些實(shí)施方式中，失真度量可以包括逐點(diǎn)的誤差度量，這包 括絕對差值之和、許多剪切的像素和/或基于直方圖的百分位數(shù)度量。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可以包括選擇背光源等級，它使每一個幀 中的失真達(dá)到最小。在一些實(shí)施方式中，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可以包括平均功率限制，它們使最大失真 達(dá)到最小或者使平均失真達(dá)到最小。IXD動態(tài)對比度實(shí)施方式液晶顯示器(IXD)通常對比率很有限。例如，顯示器的黑色電平可能因背光源泄 漏或其它問題而升高。這可能導(dǎo)致黑色區(qū)域看起來是灰色的，而非黑色的。通過降低背光 源等級和相關(guān)聯(lián)的泄漏，背光源調(diào)制可以減輕該問題，由此也減小了黑色電平。然而，在無 補(bǔ)償?shù)氖褂们闆r下，該技術(shù)將具有不期望的減小顯示器亮度的效果?？梢杂脠D像補(bǔ)償來恢 復(fù)因背光源變暗而損失的顯示器亮度。通常限定補(bǔ)償為恢復(fù)完全功率顯示器的亮度。上文所描述的本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括背光源調(diào)制，該調(diào)制集中于功率節(jié)省。 在那些實(shí)施方式中，目的是以較低的背光源等級再現(xiàn)出完全功率輸出。這可以通過同時使 背光源變暗并使圖像增亮來實(shí)現(xiàn)。在那些實(shí)施方式中，黑色電平或動態(tài)對比度的改進(jìn)是有 利的邊緣效應(yīng)。在這些實(shí)施方式中，目的是實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量改進(jìn)。一些實(shí)施方式可以導(dǎo)致下 面的圖像質(zhì)量改進(jìn)1.因減小的背光源導(dǎo)致的更低的黑色電平，2.因?yàn)橥ㄟ^減小背光源而導(dǎo)致泄漏減少，所以暗色的飽和度改進(jìn)了，3.亮度改進(jìn)了，若使用了比背光源減小更強(qiáng)的補(bǔ)償，4.改進(jìn)的動態(tài)對比度，即一序列的明亮幀的最大值除以暗幀的最小值，5.暗幀中的幀內(nèi)對比度。本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以通過兩個關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)這些益處中的一個或多個背 光源選擇以及圖像補(bǔ)償。一個挑戰(zhàn)是避免視頻中的閃爍偽像，因?yàn)楸彻庠春徒?jīng)補(bǔ)償?shù)膱D像 將會在亮度方面變化。本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以使用目標(biāo)色調(diào)曲線，以減小閃爍的可能 性。在一些實(shí)施方式中，目標(biāo)曲線可以具有超過面板(具有固定的背光源)的對比率的對 比率。目標(biāo)曲線可以提供兩個目的。首先，在選擇背光源的過程中，可以使用該目標(biāo)曲線。 其次，可以使用該目標(biāo)曲線來確定圖像補(bǔ)償。該目標(biāo)曲線影響著上述圖像質(zhì)量的諸多方面。 目標(biāo)曲線可以從完全背光源亮度處的峰值顯示值延伸到最低背光源亮度處的最小顯示值。 相應(yīng)地，該目標(biāo)曲線將延伸到用完全背光源亮度實(shí)現(xiàn)的典型顯示值的范圍以下。在一些實(shí) 施方式中，背光源亮度或亮度等級的選擇可以對應(yīng)于目標(biāo)曲線的間隔的選擇，而目標(biāo)曲線 的間隔則對應(yīng)于原來的面板對比率。這種間隔隨著背光源變化而移動。在完全背光源處， 無法在該面板上表現(xiàn)目標(biāo)曲線的暗區(qū)。在低背光源處，無法在該面板上表現(xiàn)目標(biāo)曲線的亮 區(qū)。在一些實(shí)施方式中，為了確定背光源，給出了面板色調(diào)曲線、目標(biāo)色調(diào)曲線以及至顯示 器的圖像?？梢赃x擇背光源等級，使得具有所選背光源的面板的對比度范圍最接近地匹配 于在目標(biāo)色調(diào)曲線之下的圖像值的范圍。在一些實(shí)施方式中，可以修改或補(bǔ)償圖像，使得顯示器輸出盡可能地落在上述目標(biāo)曲線上。如果背光源太高，則無法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)曲線的暗區(qū)。相似的是，如果背光源太低，則 無法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)曲線的亮區(qū)。在一些實(shí)施方式中，通過使用上述補(bǔ)償?shù)墓潭繕?biāo)，可以使閃爍 達(dá)到最小。在這些實(shí)施方式中，背光源亮度和圖像補(bǔ)償發(fā)生變化，但是上述顯示器輸出接近 上述固定的目標(biāo)色調(diào)曲線。在一些實(shí)施方式中，上述目標(biāo)色調(diào)曲線可以概括上文所羅列的一個或多個圖像質(zhì) 量改進(jìn)。通過上述目標(biāo)色調(diào)曲線，可以控制背光源選擇和圖像補(bǔ)償兩者。可以執(zhí)行背光源 亮度選擇，以“最佳地”代表一圖像。在一些實(shí)施方式中，上文所描述的基于失真的背光源 選擇算法可以與指定的目標(biāo)色調(diào)曲線和面板色調(diào)曲線一起被應(yīng)用。在一些示例性的實(shí)施方式中，增益-偏置-灰度閃光(G0GF)模型可以用于色調(diào)曲 線，如方程48a所示。在一些實(shí)施方式中，值2. 2可以用于灰度，零可以用于偏置，留下了兩 個參數(shù)，即增益與閃光。用這兩個參數(shù)可以指定面板和目標(biāo)色調(diào)曲線。在一些實(shí)施方式中， 最大亮度確定了上述增益，對比率確定了附加的閃光項(xiàng)，正如方程48b所示那樣。方程48a G0G-F色調(diào)曲線模型T(c) = G ‘ ((c-0ffset) Y+Flare)方程48b色調(diào)曲線模型 在方程48b中定義參數(shù)模型色調(diào)曲線，其中CR是顯示器的對比率，M是最大面板 輸出，c是圖像代碼值，T是色調(diào)曲線值，、是灰度值。為了實(shí)現(xiàn)動態(tài)對比度改進(jìn)，目標(biāo)色調(diào)曲線不同于面板色調(diào)曲線。在最簡單的應(yīng)用 中，上述目標(biāo)的對比率，CR，大于上述面板的對比率。在方程49中表示示例性的面板色調(diào)曲 線，方程49示例性的面板色調(diào)曲線 其中CR是面板的對比率，M是最大面板輸出，c是圖像代碼值，T是面板色調(diào)曲線 值，Y是灰度值。在方程50中表達(dá)示例性的目標(biāo)色調(diào)曲線，方程50示例性的目標(biāo)色調(diào)曲線 其中，CR是目標(biāo)的對比率，M是最大目標(biāo)輸出(例如，在完全背光源亮度處的最大 面板輸出)，c是圖像代碼值，T是目標(biāo)色調(diào)曲線值，以及、是灰度值。結(jié)合圖60，可以描述一些示例性的色調(diào)曲線的諸多方面。圖59是橫軸上的代碼值 與縱軸上的相對亮度的對數(shù)-對數(shù)圖。示出了三種色調(diào)曲線面板色調(diào)曲線1000，目標(biāo)色 調(diào)曲線1001，以及冪定律曲線1002。目標(biāo)色調(diào)曲線1000從面板黑點(diǎn)1003延伸到最大面板 值105。目標(biāo)色調(diào)曲線從目標(biāo)黑點(diǎn)1004延伸到最大目標(biāo)/面板值1005。目標(biāo)黑點(diǎn)1004低 于面板黑點(diǎn)1003，因?yàn)樗鼜妮^低的背光源亮度中獲益，然而，對于單個圖像，無法用目標(biāo)色調(diào)曲線的完整范圍，因?yàn)閷τ谌魏谓o定的幀背光源只具有一個亮度等級，因此，當(dāng)背光源亮 度減小以獲得更低的目標(biāo)黑點(diǎn)1004時，無法實(shí)現(xiàn)最大目標(biāo)/面板值1005。本發(fā)明的實(shí)施方 式選擇最適于所顯示的圖像和所期望的性能目標(biāo)的目標(biāo)色調(diào)曲線范圍?？梢援a(chǎn)生各種目標(biāo)色調(diào)曲線，以實(shí)現(xiàn)不同的優(yōu)先級。例如，如果功率節(jié)省是主要的 目的，則可以設(shè)目標(biāo)曲線的M和CR的值為等于面板色調(diào)曲線中相應(yīng)的值。在這種功率節(jié)省 實(shí)施方式中，目標(biāo)色調(diào)曲線等于原來的面板色調(diào)曲線。用背光源調(diào)制來節(jié)省功率，同時所顯 示的圖像幾乎與具有完全功率的顯示器上的圖像相同，但該范圍的頂端除外，在較低背光 源設(shè)置處該頂端是不可獲得的。圖60示出了示例性的功率節(jié)省色調(diào)曲線。在這些實(shí)施方式中，面板和目標(biāo)色調(diào)曲 線是完全一樣的1010。減小背光源亮度，由此能夠有更低的可能的目標(biāo)曲線1011，然而，在 這些實(shí)施方式中不使用潛在的黑色電平改進(jìn)。相反，通過圖像代碼值的補(bǔ)償，增亮了該圖 像，以匹配于面板色調(diào)曲線1010。當(dāng)這是不可能的時候，在為了功率節(jié)省而減小背光源所導(dǎo) 致的面板限制處1013，可以修整(round off)上述補(bǔ)償1012，以避免剪切偽像。根據(jù)上文 結(jié)合其它實(shí)施方式所描述的方法，可以實(shí)現(xiàn)這種修整。在一些實(shí)施方式中，可以允許剪切， 或者可能因該圖像中有限的動態(tài)范圍而不發(fā)生剪切。在那些情況下，這種修整1012可能不 是必要的，并且在上述范圍的頂端處1014，目標(biāo)色調(diào)曲線可以簡單地遵循上述面板色調(diào)曲 線。在另一個示例性實(shí)施方式中，當(dāng)更低的黑色電平是主要的目標(biāo)時，可以設(shè)目標(biāo)曲 線的M值為等于面板色調(diào)曲線中相應(yīng)的值，但是，可以設(shè)目標(biāo)曲線的CR值為等于面板色調(diào) 曲線中相應(yīng)的值的4倍。在這些實(shí)施方式中，選擇目標(biāo)色調(diào)曲線以減小上述黑色電平。相 對于完全功率顯示器，顯示器亮度是不變的。目標(biāo)色調(diào)曲線具有與面板相同的最大值M，但 是具有更高的對比率。在上述示例中，對比率是原來的面板對比率的4倍?；蛘?，目標(biāo)色調(diào) 曲線可以包括在其范圍的頂端處的修整。假定可以用4 1的因子來調(diào)制背光源。參照圖61，可以描述一些將黑色電平減小列入優(yōu)先的實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式 中，如上所述，使用方程49來計(jì)算面板色調(diào)曲線1020。也針對減小的背光源亮度等級和更 高的對比率來計(jì)算目標(biāo)色調(diào)曲線1021。在上述范圍的頂端處，目標(biāo)色調(diào)曲線1024可以沿著 面板色調(diào)曲線延伸。或者，目標(biāo)色調(diào)曲線可以使用修整曲線1023，針對減小的背光源等級， 該修整曲線1023可以減小顯示器邊界1022處的剪切。在另一個示例性實(shí)施方式中，當(dāng)更亮的圖像是主要的目標(biāo)時，可以設(shè)目標(biāo)曲線的M 值為等于面板色調(diào)曲線中相應(yīng)的值的1.2倍，但是，可以設(shè)目標(biāo)曲線的CR值為等于面板色 調(diào)曲線中相應(yīng)的值。選擇目標(biāo)色調(diào)曲線，以增大亮度，從而保持相同的對比率。(注意到，提 升了黑色電平。)目標(biāo)最大值M大于面板最大值。將用圖像補(bǔ)償來增亮該圖像，以實(shí)現(xiàn)這種 增亮。參照圖62，可以描述一些將圖像亮度列入優(yōu)先的實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，在 上述范圍的底端附近1030，面板色調(diào)曲線和目標(biāo)色調(diào)曲線是基本上相似的。然而，在這種區(qū) 域以上，面板色調(diào)曲線1032遵循典型的到最大顯示器輸出1033的路徑。然而，目標(biāo)色調(diào)曲 線遵循提升的路徑1031，該路徑提供了在該區(qū)域中的更明亮的圖像代碼值。朝著該范圍的 頂端，目標(biāo)曲線1031可以包括修整曲線1035，該曲線修整該目標(biāo)曲線至點(diǎn)1033，在點(diǎn)1033 處，顯示器可以不再遵循上述目標(biāo)曲線，因?yàn)楸彻庠吹燃壱褱p小。
在另一個示例性實(shí)施方式中，當(dāng)具有更低的黑色電平和更明亮的中間范圍的增強(qiáng) 圖像是主要的目標(biāo)時，可以設(shè)目標(biāo)曲線的M值為等于面板色調(diào)曲線中相應(yīng)的值的1.2倍，但 是，可以設(shè)目標(biāo)曲線的CR值為等于面板色調(diào)曲線中相應(yīng)的值的4倍。選擇目標(biāo)色調(diào)曲線， 以增大亮度且減小黑色電平。目標(biāo)最大值大于面板最大值M，對比率也大于面板對比率。這 種目標(biāo)色調(diào)曲線可以影響背光源選擇和圖像補(bǔ)償。在暗幀中，背光源將減小，以實(shí)現(xiàn)上述目 標(biāo)的減小的黑色電平。即使在完全背光源處，也可以用圖像補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)增大的亮度。參照圖63，可以描述一些將圖像亮度和更低的黑色電平列入優(yōu)先的實(shí)施方式。在 這些實(shí)施方式中，如上所述，使用方程49來計(jì)算面板色調(diào)曲線1040。也計(jì)算目標(biāo)色調(diào)曲線 1041，然而，目標(biāo)色調(diào)曲線1041可以始于更低的黑點(diǎn)1045，以解釋減小的背光源等級。目標(biāo) 色調(diào)曲線1041也可以遵循提升的路徑，以增亮上述色調(diào)比例的中間范圍和上部范圍中的 圖像代碼值。因?yàn)榫哂袦p小的背光源等級的顯示器無法到達(dá)最大目標(biāo)值1042或最大面板 值1043，所以可以使用修整曲線1044。修整曲線1044可以使目標(biāo)色調(diào)曲線1041終止于最 大減小的背光源面板值1046。可以用上文結(jié)合其它實(shí)施方式所描述的各種方法來確定修整 曲線特征。結(jié)合圖64，可以描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，除了面板和目 標(biāo)色調(diào)曲線以外，可以計(jì)算多個候選色調(diào)曲線1127、1128和1129，并且基于圖像特征、性能 目標(biāo)或一些其它標(biāo)準(zhǔn)，可以從這組計(jì)算出的候選色調(diào)曲線中作出選擇。在這些實(shí)施方式中， 針對具有提升的黑色電平的完全背光源亮度情景，可以產(chǎn)生面板色調(diào)曲線。目標(biāo)色調(diào)曲線 1128定義了改進(jìn)的黑色電平1121，它低于面板黑色電平。也可以產(chǎn)生被定義在面板與目標(biāo) 色調(diào)曲線之間的候選色調(diào)曲線1129。候選色調(diào)曲線1129包括黑色電平過渡區(qū)域1122，其 中一曲線過渡到黑色電平點(diǎn)。候選曲線1127、1128和1129也包括共同的區(qū)域，其中將來自 任何候選色調(diào)曲線的輸入點(diǎn)映射到相同的輸出點(diǎn)。在一些實(shí)施方式中，這些候選色調(diào)曲線 1127、1128和1129也可以包括亮度修整曲線1126，其中，一曲線修整到最大亮度等級1125， 比如上文針對其它實(shí)施方式所描述的那樣?；趫D像特征，可以從這組候選色調(diào)曲線中選 擇一曲線。例如，并非限制，具有許多非常暗的像素的圖像可以從更低的黑色電平和曲線 1128中獲益，可以選擇變暗的背光源和更低的黑色電平用于該圖像。具有許多明亮的像素 值的圖像可以影響曲線1127的選擇，具有更高的最大亮度1124。視頻序列的每一幀可能 影響不同的候選色調(diào)曲線的選擇。在無管理的情況中，不同色調(diào)曲線的使用可以在該序列 中引起閃爍和不想要的偽像。然而，這些實(shí)施方式的所有候選色調(diào)曲線所共享的共同區(qū)域 1123用于使瞬時效應(yīng)穩(wěn)定化并且減小閃爍和相似的偽像。結(jié)合圖65，可以描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，可以產(chǎn)生一組候 選色調(diào)曲線(比如候選色調(diào)曲線1105)。這些候選色調(diào)曲線可以包括不同的黑色電平過渡 區(qū)域1102，它可以對應(yīng)于不同的背光源亮度等級。這組候選色調(diào)曲線也包括增強(qiáng)的共同區(qū) 域1101，其中這組中所有的曲線共享相同的映射。在一些實(shí)施方式中，這些曲線也可以包括 亮度修整曲線1103，該曲線從上述共同的區(qū)域過渡到最大亮度等級。在示例性的增強(qiáng)候選 色調(diào)曲線1109中，該曲線可以始于黑色電平點(diǎn)1105并且過渡到增強(qiáng)的共同區(qū)域1101，該曲 線可以接下來從增強(qiáng)的共同區(qū)域過渡到具有修整曲線的最大亮度等級1106。在一些實(shí)施方 式中，亮度修整曲線可能不存在。這些實(shí)施方式與結(jié)合圖65所描述的差別在于，上述共同 區(qū)域是在目標(biāo)色調(diào)曲線以上的。這將輸入像素值映射到更高的輸出值，由此增亮了所顯示
47的圖像。在一些實(shí)施方式中，可以產(chǎn)生一組增強(qiáng)的候選色調(diào)曲線，并且選擇性地用于圖像序 列的幀。這些實(shí)施方式共享了上述共同區(qū)域，它用于減小閃光和相似的偽像。在一些實(shí)施 方式中，可以計(jì)算和存儲一組候選色調(diào)曲線和一組增強(qiáng)的候選色調(diào)曲線，以便根據(jù)圖像特 征和/或性能目標(biāo)進(jìn)行選擇性地使用。結(jié)合圖66，可以描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在圖66的方法中，確定1050目標(biāo)色 調(diào)曲線參數(shù)。在一些實(shí)施方式中，這些參數(shù)可以包括最大目標(biāo)面板輸出、目標(biāo)對比率和/或 目標(biāo)面板灰度值。也可以用其它參數(shù)來定義目標(biāo)色調(diào)曲線，可以用該曲線調(diào)節(jié)或補(bǔ)償圖像 以產(chǎn)生性能目標(biāo)。在這些實(shí)施方式中，也可以計(jì)算面板色調(diào)曲線1051。顯示了面板色調(diào)曲線以說明 在典型面板輸出和目標(biāo)色調(diào)曲線之間的差異。面板色調(diào)曲線1051涉及了將要用于顯示器 的顯示器面板的特征，并且可以用于產(chǎn)生一參考圖像，根據(jù)該參考圖像可以測量誤差或失 真。對于給定的顯示器，可以基于最大面板輸出M和面板對比率CR來計(jì)算這種曲線1051。 在一些實(shí)施方式中，該曲線可以基于最大面板輸出M、面板對比率CR、面板灰度值、以及圖 像代碼值c?？梢杂?jì)算1052 —個或多個目標(biāo)色調(diào)曲線(TTC)。在一些實(shí)施方式中，可以用基于 不同背光源等級的該組中的每一個成員來計(jì)算一組TTC。在其它實(shí)施方式中，可以改變其它 參數(shù)。在一些實(shí)施方式中，通過使用最大目標(biāo)輸出M和目標(biāo)對比率CR，可以計(jì)算目標(biāo)色調(diào)曲 線。在一些實(shí)施方式中，該目標(biāo)色調(diào)曲線可以基于最大面板輸出M、面板對比率CR、顯示器 灰度值Y以及圖像代碼值c。在一些實(shí)施方式中，目標(biāo)色調(diào)曲線可以代表對圖像的期望修 改。例如，目標(biāo)色調(diào)曲線可以代表下列中的一個或多個更低的黑色電平；更明亮的圖像區(qū) 域；經(jīng)補(bǔ)償?shù)膮^(qū)域；和/或修整曲線。可以將目標(biāo)色調(diào)曲線表示為查詢表(LUT)，可以通過 硬件或軟件計(jì)算的，或者可以通過其它方式表示的?？梢源_定1050背光源亮度等級。在一些實(shí)施方式中，背光源等級選擇可能受諸多 性能目標(biāo)的影響，比如功率節(jié)省、黑色電平標(biāo)準(zhǔn)或其它目的。在一些實(shí)施方式中，可以確定 背光源等級，以使經(jīng)處理的或增強(qiáng)的圖像與假想的參考顯示器上所顯示的原始圖像之間的 失真或誤差達(dá)到最小。當(dāng)圖像值是非常暗時，更低的背光源等級可能最適合圖像顯示。當(dāng) 圖像值非常明亮?xí)r，更高的背光源等級可能是圖像顯示的最佳選擇。在一些實(shí)施方式中，用 面板色調(diào)曲線處理過的圖像可以與用各種TTC處理過的圖像進(jìn)行比較，以確定合適的TTC 和相應(yīng)的背光源等級。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，在背光源選擇和圖像補(bǔ)償選擇方法中，也可以考慮 特定的性能目標(biāo)。例如，當(dāng)已將功率節(jié)省標(biāo)識為一個性能目標(biāo)時，更低的背光源等級可以優(yōu) 先于圖像特征優(yōu)化。相反，當(dāng)圖像亮度是性能目標(biāo)時，更低的背光源等級可能具有較低的優(yōu) 先級。相對于目標(biāo)色調(diào)曲線、假想的參考顯示器或一些其它的標(biāo)準(zhǔn)，可以選擇背光源等 級1053，以使圖像的誤差或失真達(dá)到最小。在一些實(shí)施方式中，可以用發(fā)明人是Louis J. Kerofsky且題為"Methods and Systems for Enhancing DisplayCharacteristies with Ambient Illumination Input”的美國專利申請11/371，466所揭示的方法來選擇背光源等 級和補(bǔ)償方法，該專利申請引用在此作為參考。在目標(biāo)色調(diào)曲線計(jì)算之后，可以用目標(biāo)色調(diào)曲線來調(diào)節(jié)或補(bǔ)償圖像1054，以實(shí)現(xiàn)
48諸多性能目標(biāo)或補(bǔ)償減小的背光源等級。可以參照上述目標(biāo)色調(diào)曲線來執(zhí)行這種調(diào)節(jié)或補(bǔ) m
te o在背光源選擇1053和補(bǔ)償或調(diào)節(jié)1054之后，可以用所選的背光源等級來顯示經(jīng) 調(diào)節(jié)或經(jīng)補(bǔ)償?shù)膱D像1055。結(jié)合圖67，可以描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，建立圖像增強(qiáng) 或處理目的1060。這種目的可以包括功率節(jié)省、更低的黑色電平、圖像增亮、色調(diào)比例調(diào)節(jié) 或其它處理或增強(qiáng)目的。基于上述處理或增強(qiáng)目的，可以選擇目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)1061。在 一些實(shí)施方式中，參數(shù)選擇可以是自動的，并且基于上述增強(qiáng)或處理目的。在一些示例性的 實(shí)施方式中，這些參數(shù)可以包括最大目標(biāo)輸出M和目標(biāo)對比率CR。在一些示例性的實(shí)施方 式中，這些參數(shù)可以包括最大目標(biāo)輸出M、面板對比率CR、顯示器灰度值、以及圖像代碼值
Co基于所選的目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)，可以計(jì)算1062目標(biāo)色調(diào)曲線(TTC)。在一些實(shí)施 方式中，可以計(jì)算一組候選色調(diào)曲線(CTC)。在一些實(shí)施方式中，這一組可以包括與變化的 背光源等級相對應(yīng)的曲線，但是具有共同的CTC參數(shù)。在其它實(shí)施方式中，可以改變其它參 數(shù)?？梢赃x擇1063背光源亮度等級。在一些實(shí)施方式中，可以參照圖像特征來選擇背 光源等級。在一些實(shí)施方式中，可以基于性能目標(biāo)來選擇背光源等級。在一些實(shí)施方式中， 可以基于性能目標(biāo)和圖像特征來選擇背光源等級。在一些實(shí)施方式中，通過選擇匹配于性 能目標(biāo)或誤差標(biāo)準(zhǔn)的CTC并且使用對應(yīng)于該CTC的背光源等級，就可以選擇背光源等級。一旦選擇1063 了背光源等級，就通過關(guān)聯(lián)而選中與該等級所對應(yīng)的目標(biāo)色調(diào)曲 線?，F(xiàn)在，用該目標(biāo)色調(diào)曲線可以調(diào)節(jié)、增強(qiáng)或補(bǔ)償1064該圖像。然后，通過使用所選的背 光源等級，就可以在顯示器上顯示1065經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像。結(jié)合圖68，可以描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，標(biāo)識1070圖像 顯示性能目標(biāo)。這可以通過用戶界面來執(zhí)行，由此，用戶直接選擇性能目標(biāo)。這也可以通過 用戶詢問來執(zhí)行，由此用戶標(biāo)識從中產(chǎn)生性能目標(biāo)的優(yōu)先級?；趫D像分析、顯示設(shè)備特 征、設(shè)備使用歷史或其它信息，也可以自動地標(biāo)識性能目標(biāo)?；谛阅苣繕?biāo)，可以自動地選擇或產(chǎn)生1071目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)。在一些示例性的 實(shí)施方式中，這些參數(shù)可以包括最大目標(biāo)輸出M和目標(biāo)對比率CR。在一些示例性的實(shí)施方 式中，這些參數(shù)可以包括最大目標(biāo)輸出M、目標(biāo)對比率CR、顯示器灰度值、以及圖像代碼值
Co從上述目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)中，可以產(chǎn)生1072 —個或多個候選色調(diào)曲線?？梢詫⒛?標(biāo)色調(diào)曲線或候選色調(diào)曲線表達(dá)成方程、一系列方程、表格(例如LUT)或一些其它表達(dá)。在一些實(shí)施方式中，每一個CTC將對應(yīng)于背光源等級。通過找到符合標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng) 的CTC，就可以選擇1073背光源等級。在一些實(shí)施方式中，可以通過其它方法作出背光源選 擇。如果背光源的選擇與CTC無關(guān)，則也可以選擇該背光源等級所對應(yīng)的CTC。一旦選擇1073 了背光源等級和最終的CTC，則可以將該CTC應(yīng)用1074于一圖像， 以增強(qiáng)、補(bǔ)償或以其它方式處理該圖像以便于顯示。然后，可以顯示1075經(jīng)處理的圖像。結(jié)合圖69，可以描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，標(biāo)識1080圖像 顯示性能目標(biāo)。這可以通過用戶界面來執(zhí)行，由此，用戶直接選擇性能目標(biāo)。這也可以通過
49用戶詢問來執(zhí)行，由此用戶標(biāo)識從中產(chǎn)生性能目標(biāo)的優(yōu)先級。基于圖像分析、顯示設(shè)備特 征、設(shè)備使用歷史或其它信息，也可以自動地標(biāo)識性能目標(biāo)。也可以執(zhí)行1081圖像分析，以 標(biāo)識圖像特征。基于性能目標(biāo)，可以自動地選擇或產(chǎn)生1082目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)。也可以選擇背光 源等級，可以對它直接進(jìn)行標(biāo)識，或者可以通過最大顯示器輸出值和對比率來表示。在一些 示例性的實(shí)施方式中，這些參數(shù)可以包括最大目標(biāo)輸出M和目標(biāo)對比率CR。在一些示例性 的實(shí)施方式中，這些參數(shù)可以包括最大目標(biāo)輸出M、目標(biāo)對比率CR、顯示器灰度值、以及圖 像代碼值c。從目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)中，可以產(chǎn)生1083目標(biāo)色調(diào)曲線?？梢詫⒛繕?biāo)色調(diào)曲線表達(dá) 成方程、一系列方程、表格(例如LUT)或一些其它表達(dá)。一旦產(chǎn)生1083 了該曲線，就可以 將它應(yīng)用1084于一圖像，以增強(qiáng)、補(bǔ)償或以其它方式處理該圖像以便于顯示。接下來可以 顯示1085經(jīng)處理的圖像。上文所使用的各種術(shù)語和表達(dá)是用于描述，而非限制，使用這些術(shù)語和表達(dá)并不 意圖排除上文所描述的諸多特征的等價(jià)方案，應(yīng)該認(rèn)識到，僅由后面的權(quán)利要求書來限定 本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種用于調(diào)節(jié)圖像特征的方法，所述方法包括a)確定性能目標(biāo)；b)確定目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)；c)基于所述目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)，計(jì)算一組候選色調(diào)曲線；d)基于所述性能目標(biāo)來選擇所述一組候選色調(diào)曲線之一；e)將所選的候選色調(diào)曲線應(yīng)用于所述圖像，由此產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像；以及f)顯示所述經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述性能目標(biāo)選自下列組，所述組包括更低的黑色電平；改進(jìn)的暗色的飽和度；更高 的圖像亮度；改進(jìn)的動態(tài)對比度；更高的暗幀中的幀內(nèi)對比度；以及功率節(jié)省。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)選自下列組，所述組包括目標(biāo)顯示器最大輸出；目標(biāo)顯示器 對比率；以及目標(biāo)顯示器灰度值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述計(jì)算一組候選色調(diào)曲線包括計(jì)算具有共同的參數(shù)但具有變化的背光源等級的候 選色調(diào)曲線。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述選擇候選色調(diào)曲線組中之一包括選擇與符合所述性能目標(biāo)的背光源等級相對應(yīng) 的候選色調(diào)曲線。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述選擇候選色調(diào)曲線組中之一包括選擇符合圖像失真標(biāo)準(zhǔn)的候選色調(diào)曲線。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括 確定面板色調(diào)曲線參數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括 計(jì)算面板色調(diào)曲線和一組候選色調(diào)曲線。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述選擇候選色調(diào)曲線包括將所述目標(biāo)色調(diào)曲線與所述一組候選色調(diào)曲線進(jìn)行比 較，并且選擇導(dǎo)致最小誤差的候選色調(diào)曲線。
10.一種用于調(diào)節(jié)圖像特征的方法，所述方法包括a)確定目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)；b)確定面板色調(diào)曲線；c)基于所述候選色調(diào)曲線參數(shù)，計(jì)算一組候選色調(diào)曲線；其中，所述一組中的所述候選色調(diào)曲線對應(yīng)于不同的背光源亮度等級；d)分析圖像以確定圖像特征；e)從候選色調(diào)曲線組中選擇被選中的候選色調(diào)曲線，其中所述選擇是基于所述圖像特 征的；以及f)將所選的候選色調(diào)曲線應(yīng)用于所述圖像，由此產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于 所述圖像特征是所述圖像的動態(tài)范圍；以及2所述選擇被選中的候選色調(diào)曲線包括選擇最佳適合所述圖像的動態(tài)范圍的候選色調(diào) 曲線。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述目標(biāo)色調(diào)曲線參數(shù)選自下列組，所述組包括目標(biāo)顯示器最大輸出；目標(biāo)顯示器 對比率；以及目標(biāo)顯示器灰度值。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括確定性能目標(biāo)；并且其中所述選擇被選中的候選色調(diào)曲線也是基于滿足所述性能目標(biāo)的。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述性能目標(biāo)選自下列組，所述組包括更低的黑色電平；改進(jìn)的暗色的飽和度；更高 的圖像亮度；改進(jìn)的動態(tài)對比度；更高的暗幀中的幀內(nèi)對比度；以及功率節(jié)省。
15.一種用于調(diào)節(jié)圖像特征的方法，所述方法包括a)產(chǎn)生多個候選色調(diào)曲線，其中所述候選色調(diào)曲線中的每一個包括對應(yīng)于每個候選色調(diào)曲線的不同背光源亮度 等級的黑色電平過渡區(qū)域以及在每個目標(biāo)色調(diào)曲線中基本上相似的共同區(qū)域；b)分析圖像以確定圖像特征；c)從所述多個候選色調(diào)曲線中選擇被選中的候選色調(diào)曲線，其中所述選擇是基于所述 圖像特征的；以及d)將所選的候選色調(diào)曲線應(yīng)用于所述圖像，由此產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的圖像。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述多個候選色調(diào)曲線中的每一個也包括亮度修整曲線。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述選擇被選中的目標(biāo)色調(diào)曲線也是基于性能目標(biāo)的。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括產(chǎn)生面板色調(diào)曲線，并且使所述候選色調(diào)曲線的共同區(qū)域匹配于所述面板色調(diào)曲線的 一部分。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述圖像特征是圖像動態(tài)范圍。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括產(chǎn)生多個第二增強(qiáng)候選色調(diào)曲線，其中所述增強(qiáng)候選色調(diào)曲線中的每一個包括對應(yīng)于每個增強(qiáng)候選色調(diào)曲線的不同背 光源亮度等級的黑色電平過渡區(qū)域以及在每個候選色調(diào)曲線中基本上相似的增強(qiáng)的共同 區(qū)域，但是，其中所述增強(qiáng)的共同區(qū)域?qū)⑤斎胫涤成涞奖人龉餐瑓^(qū)域要高的輸出值，并且其中所述選擇被選中的候選色調(diào)曲線包括從所述多個候選色調(diào)曲線和所述多個增強(qiáng) 候選色調(diào)曲線中進(jìn)行選擇。
全文摘要
本發(fā)明包括用于圖像增強(qiáng)的色調(diào)曲線的計(jì)算和選擇方法。一旦已分析(130)了圖像且已確定了特征，就可以基于圖像特征的值從一組預(yù)先計(jì)算的映射中計(jì)算出或選出(132)色調(diào)比例映射。然后，可以將該映射應(yīng)用(134)于該圖像，以補(bǔ)償背光源調(diào)節(jié)或以其它方式增強(qiáng)該圖像。
文檔編號G09G3/20GK101918994SQ20088010564
公開日2010年12月15日 申請日期2008年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月27日
發(fā)明者L·J·科洛夫斯基 申請人:夏普株式會社