專利名稱：：局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種在圖像信號(hào)處理系統(tǒng)中局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法以及裝置，更具體地，涉及一種處理圖像信號(hào)數(shù)據(jù)的方法以及裝置，從而把微細(xì)圖像對(duì)比度(fineimagecontrast)的損失最小化，上述微細(xì)圖像對(duì)比度的損失是由顯示系統(tǒng)應(yīng)用中的動(dòng)態(tài)背光控制的色調(diào)映射引起的。
背景技術(shù)：
：色調(diào)映射是應(yīng)用在圖像處理以及計(jì)算機(jī)繪圖上的技術(shù)，它將一組顏色映射到另一組顏色，從而以一個(gè)更有限的動(dòng)態(tài)范圍把高動(dòng)態(tài)范圍圖像的外貌;f莫擬出來(lái)。然而，色調(diào)映射可能無(wú)法重現(xiàn)自然景像中全范圍的光強(qiáng)度，并可能造成對(duì)比度由景像值下降到可顯示范圍的的問(wèn)題。在許多應(yīng)用上，在原始景像中維持良好圖像細(xì)節(jié)以及顏色色調(diào)是很重要的。近年來(lái)，可移動(dòng)的液晶顯示(LCD)裝置中的動(dòng)態(tài)背光控制(DBC)已成為圖像顯示應(yīng)用之一，其中施加色調(diào)映射以把圖像數(shù)據(jù)上調(diào)，同時(shí)調(diào)暗背光，從而把功率損耗最小化。然而，圖像數(shù)據(jù)在色調(diào)映射時(shí)會(huì)損失準(zhǔn)確度，尤其是在高亮度區(qū)域。因此，本領(lǐng)域需要一種可避免在動(dòng)態(tài)背光控制應(yīng)用時(shí)損失微細(xì)圖像細(xì)節(jié)或?qū)Ρ榷鹊膱D像數(shù)據(jù)處理方法。
發(fā)明內(nèi)容局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法可以使用二維遞歸濾波器以得到全部顯示區(qū)域的強(qiáng)度變化的移動(dòng)平均值。從原始信號(hào)中減去此移動(dòng)平均值以建立僅含有局部變化的信號(hào)，并且此信號(hào)會(huì)被放大或擴(kuò)大以增強(qiáng)顯示對(duì)比度。另一種局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法是將輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波處理，并且將低通濾波處理后的值加上增強(qiáng)對(duì)比度值。最后的輸出g為通過(guò)方程式(l)所得。g=Kl(m)+K2(f-m)(1)其中，Kl以及K2表示特性曲線，m表示低通濾波器的輸出，f表示低通濾波器的輸入。局部對(duì)比度強(qiáng)化的另一種類似方法是，根據(jù)信號(hào)局部對(duì)比度的大小來(lái)把信號(hào)加權(quán)，然后將加權(quán)信號(hào)加到原始信號(hào)，從而可以完整地輸出原始信號(hào)而不管局部對(duì)比度值。最后的輸出y為根據(jù)方程式(2)所得。y=x+f(|x-m|)(x-m)(2)其中，f()表示lx-ml的加權(quán)函數(shù)，m表示低通濾波器的輸出，x表示低通濾波器的輸入。另一種局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法是利用邊緣強(qiáng)化特征，通過(guò)濾波處理產(chǎn)生一個(gè)邊緣強(qiáng)化信號(hào)，這樣可以減少所需的內(nèi)存容量以及降低功率損耗。更近一步的方法是對(duì)輸入圖像像素在多個(gè)方向使用帶通濾波器以建立全部邊界總和(overallsum-of-border)值。在前述的方法中，并沒(méi)有處理因?yàn)樯{(diào)映射而導(dǎo)致的微細(xì)圖像對(duì)比度的損失所需要的補(bǔ)償與調(diào)整。詳細(xì)地說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)并沒(méi)有考慮色調(diào)映射曲度信號(hào)的放大，對(duì)比度信號(hào)的增強(qiáng)以及調(diào)暗處理。然而，增強(qiáng)對(duì)比度信號(hào)會(huì)在高亮度區(qū)域產(chǎn)生信號(hào)飽和以及信號(hào)抑制的問(wèn)題，這會(huì)造成圖像對(duì)比度損失或是缺失。本發(fā)明的目的是提出一種只需要一維數(shù)據(jù)處理的局部對(duì)比度強(qiáng)化方法。因?yàn)樗惴ú恍枰獕K或是二維處理方法，所以此方法可以有效地以硬件實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的另一目的是提出一種局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，在使用色調(diào)映射時(shí)，此方法可以補(bǔ)償在高亮度區(qū)域圖像信號(hào)因?yàn)樾盘?hào)飽和或是信號(hào)抑制所造成的圖像損失。本發(fā)明的另一目的是提出一種通過(guò)調(diào)暗方式增強(qiáng)信號(hào)的對(duì)比度的局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法。此調(diào)暗方式能在信號(hào)波谷放大信號(hào)水平的低處，這樣避免了在高亮度區(qū)域所遇到的抑制信號(hào)或是信號(hào)飽和的問(wèn)題。本發(fā)明的另一目的是提出一種應(yīng)用信號(hào)調(diào)暗的局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，此方法考慮，利用可變的調(diào)節(jié)控制(scalmgcontrol)來(lái)把大部分調(diào)暗限制于圖像的高亮度區(qū)域，從而把對(duì)圖像的整體亮度水平產(chǎn)生的影響最小化，其中小的調(diào)暗在枧覺(jué)上是感覺(jué)不到而且在視覺(jué)上是有利的。本發(fā)明的另一目的是提出一種局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，此方法提供RGB色彩流數(shù)據(jù)的均勻調(diào)節(jié)，并確保圖像顏色色調(diào)的完整性。本發(fā)明的另一目的是提出一種局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，此方法考慮到用于動(dòng)態(tài)背光控制的色調(diào)映射特性，從而有助在電子圖像顯示系統(tǒng)中大大節(jié)省能量消耗。本發(fā)明的另一目的是提出一種局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，此方法可以抑制在銳利邊緣圖像的區(qū)域?qū)Ρ鹊倪^(guò)沖問(wèn)題，該問(wèn)題特別會(huì)發(fā)生在使用者界面的應(yīng)用上。本發(fā)明的各方面如此開(kāi)發(fā)是為了特別是在液晶顯示的動(dòng)態(tài)背光控制(DBC)系統(tǒng)中，提高圖像對(duì)比度，以補(bǔ)償因?yàn)樯{(diào)映射所造成的微細(xì)圖像對(duì)比度的損失。使用色調(diào)映射后，在動(dòng)態(tài)背光控制下，高亮度區(qū)域的一些微細(xì)對(duì)比度信號(hào)會(huì)根據(jù)色調(diào)映射曲線而減少，抑制，或是飽和。圖像的質(zhì)量會(huì)降低，微細(xì)對(duì)比度細(xì)節(jié)會(huì)消失或是減低到可感覺(jué)的范圍以外。本發(fā)明的方法使用特定的方式在色調(diào)映射前增強(qiáng)微細(xì)局部對(duì)比度信號(hào)，以預(yù)先補(bǔ)償色調(diào)映射所產(chǎn)生的對(duì)比度降低的效應(yīng)。在一實(shí)施例中，算法由五個(gè)塊組成，包含一個(gè)復(fù)用器，二個(gè)加權(quán)總和濾波器的總和，一個(gè)對(duì)比度調(diào)暗方程式，一個(gè)對(duì)比度調(diào)暗表，以及一個(gè)RGB調(diào)節(jié)器。第一部分包括一個(gè)復(fù)用器，用以在像素圖像數(shù)據(jù)的RGB部分中選擇具有最高值的信號(hào)，當(dāng)做供處理用的參考圖像信號(hào)。第二部分為二個(gè)8加權(quán)總和濾波器的總和，以根據(jù)圖像信號(hào)產(chǎn)生輪廓(profile)信號(hào)。二個(gè)濾波器對(duì)多個(gè)鄰近像素，計(jì)算圖像信號(hào)的加權(quán)總和以及絕對(duì)信號(hào)變化的加權(quán)總和。下一部分是通過(guò)在圖像信號(hào)中減去調(diào)暗量而計(jì)算出調(diào)暗值，其中調(diào)暗量由二個(gè)參數(shù)的相乘值所表示。其中第一個(gè)參數(shù)為輪廓信號(hào)減去圖像信號(hào)所得到的封包對(duì)比度信號(hào)值(envelopcontrastsignalvalue)。第二個(gè)參數(shù)為從查詢表得到的對(duì)應(yīng)值，用以補(bǔ)償圖像信號(hào)的色調(diào)映射的影響。此外，如果調(diào)暗量為負(fù)值，則調(diào)暗值設(shè)定為零，以避免圖像邊緣的過(guò)沖問(wèn)題。最后的部分為RGB調(diào)節(jié)器，其中像素圖像數(shù)據(jù)的RGB信號(hào)部分由相同的調(diào)節(jié)因子做調(diào)節(jié)，其中調(diào)節(jié)因子由調(diào)暗值與參考圖像信號(hào)的比率決定。在一示范性實(shí)施例中，復(fù)用器在RGB輸入數(shù)據(jù)流中選擇最高信號(hào)當(dāng)作用于數(shù)字信號(hào)處理的代表圖像信號(hào)輸入，以決定區(qū)域調(diào)暗量。在另一示范性實(shí)施例中，應(yīng)用動(dòng)態(tài)背光控制時(shí)，在色調(diào)映射曲線的滾降區(qū)域?qū)我环较驅(qū)Ρ榷葓?zhí)行局部增強(qiáng)。在模塊內(nèi)的內(nèi)嵌數(shù)字濾波器以及算術(shù)邏輯單元處理所選擇的輸入信號(hào)，并且使用輸入信號(hào)流的加權(quán)總和以及鄰近像素?cái)?shù)據(jù)之間的絕對(duì)信號(hào)變化的加權(quán)總和，以建立輪廓信號(hào)。在另一示范性實(shí)施例中，算法對(duì)信號(hào)值使用調(diào)節(jié)調(diào)暗以建立一新的信號(hào)值。這個(gè)新信號(hào)值與原始信號(hào)值的比率組成RGB顏色部分的調(diào)節(jié)因子，在DBC中，此調(diào)節(jié)因子可以用來(lái)在色調(diào)映射之前，預(yù)先處理RGB顏色數(shù)據(jù)流。在另一示范性實(shí)施例中，把調(diào)暗量做成與低于輪廓信號(hào)水平的信號(hào)水平有比例關(guān)系，因此可以達(dá)到單一方向或是調(diào)暗的對(duì)比度增強(qiáng)效果。在另一示范性實(shí)施例中，模塊具有對(duì)比度調(diào)暗表，此調(diào)暗查詢是根據(jù)DBC中的調(diào)暗指數(shù)而制定的，相同的調(diào)暗指數(shù)決定了在DBC中使用調(diào)色映射曲線。在此也公開(kāi)了本發(fā)明的其它方面。以下以附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)的說(shuō)明，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的局部對(duì)比度強(qiáng)化的示范性方塊圖。圖2a為用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的局部對(duì)比度強(qiáng)化的范例圖像。圖2b為根據(jù)圖2a范例圖像的像素強(qiáng)度柱狀圖。圖3a為才艮據(jù)圖2a在色調(diào)映射后的范例圖像柱狀圖。圖3b為圖3a中色調(diào)映射所使用的色調(diào)映射曲線。圖4a為根據(jù)圖2a范例圖像使用不同調(diào)暗指數(shù)的色調(diào)映射后的柱狀圖。圖4b為圖4a中色調(diào)映射所使用的色調(diào)映射曲線。圖5a是顯示因?yàn)樯{(diào)映射所產(chǎn)生的圖像損失的柱狀圖。圖5b是對(duì)應(yīng)于圖5a的范例圖像。圖6a是顯示色調(diào)映射前的原始圖像信號(hào)。圖6b是顯示在沒(méi)有經(jīng)過(guò)局部對(duì)比度強(qiáng)化的信號(hào)預(yù)處理的情況下，圖6a的圖像信號(hào)在色調(diào)映射后的圖像信號(hào)。圖7a顯示根據(jù)本發(fā)明的局部對(duì)比度強(qiáng)化的原始圖像信號(hào)。圖7b顯示色調(diào)映射后的圖7a的圖像信號(hào)。圖8為根據(jù)本發(fā)明的局部對(duì)比度強(qiáng)化的電路方塊圖。圖9a為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，說(shuō)明在局部對(duì)比度強(qiáng)化中對(duì)比度調(diào)暗的應(yīng)用。圖9b為對(duì)應(yīng)于圖9a的對(duì)比度調(diào)暗的色調(diào)映射曲線以及對(duì)比度曲線。圖10a顯示傳統(tǒng)方法中對(duì)比度強(qiáng)化前后的圖像信號(hào)。圖10b顯示圖10a中相同的圖像信號(hào)經(jīng)過(guò)本發(fā)明的對(duì)比度強(qiáng)化后的圖像信號(hào)。圖11a顯示了傳統(tǒng)方法中對(duì)比度強(qiáng)化后的圖像信號(hào)的過(guò)沖問(wèn)題。圖llb顯示了圖lla中相同的圖像信號(hào)經(jīng)過(guò)本發(fā)明的對(duì)比度強(qiáng)化后的圖像信號(hào)。圖12為說(shuō)明在圖像信號(hào)上使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例局部對(duì)比度強(qiáng)化10方法的流程圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明將在這里公開(kāi)一種改進(jìn)的圖像信號(hào)局部對(duì)比度的強(qiáng)化方法及裝置。在下面的描述中，多個(gè)特定細(xì)節(jié)，包括設(shè)置濾波器大小，圖像曲線，圖像統(tǒng)計(jì)柱狀圖，色調(diào)映射曲線，對(duì)比度曲線等等。然而，在本發(fā)明公開(kāi)范圍內(nèi)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明的范圍與精神的情況下，可以做出修改，包括增加和/或減少。在其它的情況下，可以省略一些細(xì)節(jié)，而不會(huì)使發(fā)明模糊。此外，本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容可以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不進(jìn)行試驗(yàn)的情況下實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明涉及圖像數(shù)據(jù)的局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，以及相對(duì)應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)，上迷方法和硬件用于補(bǔ)償因?yàn)樯{(diào)映射所造成的微細(xì)圖像對(duì)比度損失，尤其是用于在如液晶顯示的動(dòng)態(tài)背光控制(DBC)系統(tǒng)中的應(yīng)用。微細(xì)圖像對(duì)比度損失發(fā)生在圖像實(shí)施色調(diào)映射之后，其中高亮度區(qū)域的圖像細(xì)節(jié)變成飽和或是減弱，這樣會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。表1列出本發(fā)明所描述的變量。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在圖像信號(hào)上使用的局部對(duì)比度強(qiáng)化系統(tǒng)100的方塊圖。在一示范性實(shí)施例中，算法由五個(gè)主要的塊組成，包含一個(gè)復(fù)用器101，一個(gè)非線性FIR濾波器102,—個(gè)對(duì)比度調(diào)暗處理器103，一個(gè)對(duì)比度調(diào)暗表104,以及一個(gè)RGB調(diào)節(jié)單元105。局部對(duì)比度強(qiáng)化系統(tǒng)100的第一部分包括一個(gè)復(fù)用器101，以在像素圖像數(shù)據(jù)的RGB部分中選擇最大值當(dāng)作代表圖像信號(hào)P，進(jìn)一步處理來(lái)確定對(duì)比度強(qiáng)化所需的局部調(diào)節(jié)因子(PVP)。在另一示范性實(shí)施例中，色彩信號(hào)是YUV格式而不是RGB格式。在YUV格式的應(yīng)用中，本發(fā)明將使用Y信號(hào)為代表圖像信號(hào)。局部對(duì)比度強(qiáng)化系統(tǒng)100的第二部分為局部對(duì)比度強(qiáng)化P，/P模塊110，其還包括一個(gè)非線性FIR濾波器發(fā)生器102，它可以根據(jù)圖像信號(hào)，利用二個(gè)加權(quán)總和濾波器的總和建立輪廓信號(hào)。這二個(gè)濾波器分別計(jì)算圖像信號(hào)的加權(quán)總和以及圖像信號(hào)的絕對(duì)變化的加權(quán)總和。此局部對(duì)比度強(qiáng)化P，/P^t塊IIO還包括一個(gè)處理器103，用以從原始圖像信號(hào)中減去條件調(diào)暗量，而計(jì)算施加調(diào)暗的圖像信號(hào)。該條件調(diào)暗量由圖像信號(hào)中提取的二個(gè)參數(shù)的乘積來(lái)表示。第一個(gè)參數(shù)為低于輪廓信號(hào)水平的圖像信號(hào)水平的量。第二個(gè)參數(shù)為在動(dòng)態(tài)背光控制下，由調(diào)暗指數(shù)對(duì)應(yīng)的查詢表104的映射值，該映射值用于補(bǔ)償圖像信號(hào)上的色調(diào)映射曲線的影響。在一示范性實(shí)施例中，當(dāng)圖像信號(hào)水平高于輪廓水平時(shí)，一定狀況下的調(diào)暗量設(shè)定為零，以避免圖像邊緣的過(guò)沖問(wèn)題。局部對(duì)比度強(qiáng)化系統(tǒng)100還包括一個(gè)RGB調(diào)節(jié)單元105，其中像素?cái)?shù)據(jù)的RGB值由局部調(diào)節(jié)因子均勻地調(diào)節(jié)，而局部調(diào)節(jié)因子為調(diào)暗圖像信號(hào)與原始代表圖像信號(hào)的比率(P7P)。圖2a為根據(jù)本發(fā)明的局部對(duì)比度強(qiáng)化的范例圖像。該范例圖像包括在山201的上方的滿月202。圖2b顯示根據(jù)圖2a中范例圖像的像素強(qiáng)度柱狀圖210。山211的像素相對(duì)黑，分布于柱狀圖210中低輸入信號(hào)部分，而滿月212的像素相對(duì)亮，所以分布于柱狀圖210中高輸入信號(hào)部分。在液晶顯示的動(dòng)態(tài)背光控制中，背光調(diào)暗以達(dá)到節(jié)省背光能量的效果，圖像信號(hào)值由色調(diào)映射調(diào)節(jié)以維持圖像亮度與對(duì)比度。圖3a為圖2a范例圖像在色調(diào)映射后的柱狀圖，圖3b為圖3a中色調(diào)映射所使用的示范性調(diào)映射曲線。圖3b中虛線為色調(diào)映射曲線300，其特征可以參考由點(diǎn)虛垂直線301所區(qū)分的二個(gè)區(qū)域來(lái)解釋。一個(gè)是線性區(qū)域302，具有基本上為常數(shù)的斜率的色調(diào)映射曲線300。另一個(gè)為滾降區(qū)域303，具有斜率變化的色調(diào)映射曲線300，色調(diào)映射曲線300會(huì)隨圖像信號(hào)的亮度增加而降低。為了更省電，動(dòng)態(tài)背光控制可以對(duì)背光進(jìn)行更多的調(diào)暗，以延長(zhǎng)滾降區(qū)域303。在滾降區(qū)域303中，圖像信號(hào)水平會(huì)被抑制至接近飽和水平304。與圖2b相比，調(diào)暗指數(shù)線310右邊的圖像像素在圖3a都已重新映射到左邊。圖4a為根據(jù)圖2a范例圖像，使用不同調(diào)暗指數(shù)的色調(diào)映射后的柱狀圖，圖4b為圖4a中色調(diào)映射所使用的色調(diào)映射曲線。如果調(diào)暗指數(shù)線410移到左邊，則會(huì)加大滾降區(qū)域，更多的像素會(huì)分布到柱狀圖的左邊。因?yàn)樯{(diào)映射曲線400重新安排像素的亮度水平，所以圖像質(zhì)量會(huì)下降。圖5a是顯示因?yàn)樯{(diào)映射所產(chǎn)生的圖像損失的柱狀圖，圖5b是對(duì)應(yīng)于圖5a的范例圖像的實(shí)施例。對(duì)應(yīng)于柱狀圖的亮度區(qū)域502的月亮區(qū)域501的細(xì)節(jié)部分已經(jīng)損失。圖6a顯示圖5b的范例圖像還沒(méi)色調(diào)映射前的原始圖像信號(hào)。為了說(shuō)明，圖像信號(hào)600僅對(duì)應(yīng)于圖5b的范例圖像的一部分，并且畫成一維的曲線。水平點(diǎn)虛線601劃分出線性區(qū)域602以及滾降區(qū)域603。圖6b顯示了在沒(méi)有經(jīng)過(guò)局部對(duì)比度強(qiáng)化的信號(hào)預(yù)處理的情況下，圖6a的圖像信號(hào)在色調(diào)映射后的信號(hào)。在線性區(qū)域內(nèi)的信號(hào)613低亮度部分幾乎沒(méi)有衰減，而滾降區(qū)域的上半部信號(hào)顯示出微細(xì)對(duì)比度信號(hào)611的減少，或者因?yàn)樾盘?hào)飽和而成為抑制信號(hào)612。圖7a顯示了實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的局部對(duì)比度強(qiáng)化信號(hào)預(yù)處理的原始圖像信號(hào)實(shí)施例，圖7b顯示了色調(diào)映射后的圖7a的圖像信號(hào)。為在高亮度區(qū)域保留微細(xì)圖像對(duì)比度信號(hào)，在色調(diào)映射前，先在圖像信號(hào)上局部地應(yīng)用局部對(duì)比度強(qiáng)化，以使微細(xì)圖像對(duì)比度可以在色調(diào)映射后重新獲得。圖7a的虛線702為圖像信號(hào)701的更新輸出信號(hào)，它顯示了實(shí)施例的局部對(duì)比度強(qiáng)化方法的調(diào)暗效應(yīng)。在圖7b中，滾降區(qū)域的信號(hào)703保留圖像對(duì)比度，如此可以成功地避免圖像衰減以及信號(hào)抑制。13圖8為根據(jù)本發(fā)明的局部對(duì)比度強(qiáng)化的電路示范性方塊圖800。在一實(shí)施例中，原始圖像信號(hào)的代表圖像信號(hào)P801輸入至電路中。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，代表圖像信號(hào)P801是由復(fù)用器(在此未顯示)從像素資料的rgb部分中選擇最大的信號(hào)而得到。然后非線性fir濾波器802計(jì)算得到輪廓信號(hào)Pc803。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，把二個(gè)濾波器的輸出相加可以得到輪廓信號(hào)Pc803,也就是代表圖像信號(hào)P801的加權(quán)總和以及代表圖像信號(hào)P801絕對(duì)信號(hào)變化的加權(quán)總和。假設(shè)P(ii)是代表圖像信號(hào)在位置n,D(n)為位置n與n+l之間鄰近像素的P(n)801的絕對(duì)變化。則輪廓信號(hào)Pc(n)803可由表示式(3)計(jì)算得到尸c(")=y;f>2(,)￡("+,〕"—(3)其中2w+l為加權(quán)總和濾波器的大??；wl，w2為加權(quán)累計(jì)濾波器的加權(quán)系數(shù)，以及D(n)叫P(n+l)-P(n)l為代表圖像信號(hào)P(n)801的絕對(duì)信號(hào)變化。濾波器的窗口大小會(huì)影響強(qiáng)化效應(yīng)的尖銳度，也就是說(shuō)輪廓信號(hào)在窄窗口的情況下會(huì)更尖銳，反之亦然。當(dāng)輪廓信號(hào)變得較尖銳的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生不好的視覺(jué)影響。但是如果窗口太寬，則對(duì)比度強(qiáng)化效果將會(huì)減低。同時(shí)太大的窗口會(huì)帶來(lái)眼睛可察的延展范圍上的圖像改變。在一實(shí)施例中，二個(gè)濾波器的加權(quán)系數(shù)是對(duì)稱的以避免非對(duì)稱的強(qiáng)化視覺(jué)效果。例如，加權(quán)系數(shù)是數(shù)學(xué)上把4,6,8,9，10，9，8,6，及4,除以等于64的總和(通過(guò)等于64的總和^L范化)。然后輪廓信號(hào)Pc803由加法器804減去代表圖像信號(hào)P801而得到封包對(duì)比度信號(hào)X805。如果X805大于零，則比較器806檢查封包對(duì)比度X805并指定X805為比較器輸出Y807為X805，否則比較器的輸出Y807設(shè)為零。同時(shí)，代表圖像信號(hào)P801用來(lái)參照儲(chǔ)存在查詢表808內(nèi)的對(duì)比度值信息。此查詢表儲(chǔ)存多個(gè)對(duì)應(yīng)到不同調(diào)暗指數(shù)的對(duì)比度曲線。通過(guò)輸入圖像信號(hào)或是代表圖像信號(hào)P801,調(diào)暗指數(shù)809，以及調(diào)整系數(shù)a，查詢表808會(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)比度值aC(P)810。此對(duì)比度值aC(P)通過(guò)乘法器811與Y807相乘。代表圖像信號(hào)P801由加法器8]2減去乘法器811的輸出而得到調(diào)暗圖像信號(hào)P，813。最后，除法器814計(jì)算顏色部分調(diào)節(jié)的比例P7P815。圖9a為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，說(shuō)明在局部對(duì)比度強(qiáng)化中對(duì)比度調(diào)暗的應(yīng)用，圖9b顯示對(duì)應(yīng)于圖9a的色調(diào)映射曲線910以及對(duì)比度曲線920。為補(bǔ)償因?yàn)樯{(diào)映射曲線910所造成的圖像損失，色調(diào)映射曲線910在滾降區(qū)域940的值P901以及Pc902會(huì)影響圖像的對(duì)比動(dòng)態(tài)。為補(bǔ)償圖像細(xì)節(jié)損失，定義了一系列的對(duì)比度曲線C1、C2、C3920以補(bǔ)償對(duì)應(yīng)的色調(diào)映射曲線Rl、R2、R3910,并且將此對(duì)應(yīng)曲線儲(chǔ)存在查詢表里。色調(diào)映射曲線910通?？梢苑殖啥糠志€性區(qū)域930以及滾降區(qū)域940。在一示范性實(shí)施例中，對(duì)比度曲線920在色調(diào)映射曲線910的線性區(qū)域930設(shè)成零。當(dāng)色調(diào)映射曲線910的斜率在滾降區(qū)域940中減少時(shí)，對(duì)比度曲線920則會(huì)上升。對(duì)比度曲線920是用以補(bǔ)償因?yàn)樯{(diào)映射曲線910的下降所造成損失。當(dāng)相對(duì)應(yīng)的滾降曲線斜率下降時(shí)，補(bǔ)償曲線的斜率會(huì)增加。補(bǔ)償曲線與色調(diào)映射曲線的關(guān)系也與顯示面板的特性，人的視覺(jué)，以及圖像內(nèi)容有關(guān)。在一實(shí)施例中，每一對(duì)比度曲線920由查詢表決定，此查詢表當(dāng)做對(duì)比度調(diào)暗表，以及可以預(yù)先定義而實(shí)現(xiàn)在即時(shí)硬件中。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，補(bǔ)償由于色調(diào)映射曲線所造成的衰減是這樣完成的將代表圖像信號(hào)P904(沿實(shí)線曲線901的點(diǎn))更新從而把圖像信號(hào)P'905逐一像素地調(diào)暗。與原始代表圖像信號(hào)P904的實(shí)線曲線901相比，調(diào)暗圖像信號(hào)P，905的虛線903的對(duì)比度或是局部信號(hào)變化是通過(guò)信號(hào)調(diào)暗而擴(kuò)大或強(qiáng)化。在一示范性實(shí)施例中，調(diào)暗值P，905是根據(jù)下面的對(duì)比度調(diào)暗方程式而得到,—j7)-豐，-P)C(尸)如果Po尸其中C(P)為補(bǔ)償色調(diào)映射曲線所用的對(duì)比度調(diào)暗表，a為對(duì)比度效果程度的調(diào)整參數(shù)。參數(shù)a允許使用者在特定圖像根據(jù)個(gè)人需求而控制。在一示范性實(shí)施例中，a設(shè)成1以驅(qū)使對(duì)比度強(qiáng)化，而a設(shè)成O則會(huì)關(guān)掉對(duì)15比度強(qiáng)化。因此，調(diào)暗值P，905低于或者等于原始代表圖像信號(hào)P904。在信號(hào)P904中的局部對(duì)比度是根據(jù)計(jì)算信號(hào)波谷的下陷度而放大。圖10a顯示了傳統(tǒng)方法中對(duì)比度強(qiáng)化前后的圖像信號(hào)。實(shí)線1001表示示范性原始圖像信號(hào)。虛線1002表示強(qiáng)化輸出信號(hào)。在傳統(tǒng)的局部對(duì)比度強(qiáng)化中，由點(diǎn)線1003表示的低通信號(hào)通過(guò)加強(qiáng)(boosting)和調(diào)暗來(lái)強(qiáng)化圖像信號(hào)。然而，如果原始信號(hào)已經(jīng)很接近系統(tǒng)的頂部水平，則強(qiáng)化信號(hào)中會(huì)發(fā)生圖像信號(hào)的抑制1004或是飽和。當(dāng)在動(dòng)態(tài)背光應(yīng)用中使用色調(diào)映射，則會(huì)發(fā)生加強(qiáng)信號(hào)的額外抑制或飽和。圖10b顯示了圖10a圖像信號(hào)經(jīng)過(guò)本發(fā)明的對(duì)比度強(qiáng)化后的圖像信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖像局部對(duì)比度信號(hào)1012僅會(huì)隨調(diào)暗而變大，如此可以避免抑制或飽和。在一實(shí)施例中，當(dāng)輪廓信號(hào)1013的水平大于原始圖像信號(hào)1011時(shí)，輸出信號(hào)的波谷會(huì)有目的地降低以強(qiáng)化局部對(duì)比度。圖lla顯示了傳統(tǒng)方法中對(duì)比度強(qiáng)化后的圖像信號(hào)的過(guò)沖問(wèn)題。此過(guò)沖問(wèn)題存在于圖像信號(hào)的邊緣，而且當(dāng)輪廓信號(hào)1101低于圖像信號(hào)1102時(shí)，此現(xiàn)象會(huì)常出現(xiàn)于GUI的圖像上。這樣會(huì)在強(qiáng)化對(duì)比度信號(hào)1103中產(chǎn)生不正常的亮光邊緣1104。圖llb顯示了圖lla圖像信號(hào)經(jīng)過(guò)本發(fā)明的對(duì)比度強(qiáng)化后的圖像信號(hào)。在一示范性實(shí)施例中，為了解決亮光邊緣的問(wèn)題，當(dāng)輪廓信號(hào)1112水平低于圖像信號(hào)l]ll的水平時(shí)，調(diào)暗量設(shè)成零。方程式(4)可以完全消除過(guò)沖問(wèn)題，其中當(dāng)Pc〉P時(shí)，調(diào)暗量設(shè)成零。圖12為說(shuō)明在圖像信號(hào)上施加根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例局部對(duì)比度強(qiáng)化方法的流程圖。此方法在色調(diào)映射應(yīng)用上強(qiáng)化圖像質(zhì)量，以及在決定步驟1201開(kāi)始，決定圖像信號(hào)局部對(duì)比度強(qiáng)度的程度，以補(bǔ)償因?yàn)樯{(diào)映射造成的衰減。在濾波步驟1202,根據(jù)多個(gè)鄰近像素的加權(quán)總和以及該多個(gè)鄰近像素的絕對(duì)信號(hào)變化的加權(quán)總和的相加，可以得到輪廓信號(hào)。在調(diào)暗步驟1203，將局部調(diào)暗施加于圖像信號(hào)的亮度水平，其中局部調(diào)暗與局部調(diào)暗對(duì)比度的增加形成比例關(guān)系，局部調(diào)暗也與該圖像信號(hào)與該輪廓信號(hào)的差異形成比例關(guān)系。在一實(shí)施例中，圖像信號(hào)內(nèi)顏色部分中最強(qiáng)的信號(hào)當(dāng)作主要代表圖像信號(hào)，與局部調(diào)暗一起應(yīng)用。局部調(diào)暗然后產(chǎn)生調(diào)暗圖像信號(hào)，其中該局部調(diào)暗與該局部對(duì)比度的增加形成比例關(guān)系，以及該局部調(diào)暗也與該主要代表圖像信號(hào)與該輪廓信號(hào)的差異形成比例關(guān)系。在調(diào)節(jié)步驟1204,利用RGB調(diào)節(jié)處理按比例地調(diào)節(jié)圖像信號(hào)的顏色部分以維持像素的顏色特性。在一實(shí)施例中，使用代表值P以及它的調(diào)暗值P，修正RGB部分。也就是依據(jù)PVP比率，可以使用一個(gè)除法器以及三個(gè)乘法器調(diào)節(jié)每一個(gè)成分W'=/(/"/詞(F/尸)(5)除了RGB，圖像信號(hào)的顏色部分也可依據(jù)其它的顏色模式，如CMYK,HSV,HSL，YUV,以及YIQ。通過(guò)使用本發(fā)明的方法與裝置，可以低硬件成本達(dá)到保持圖像在高亮度區(qū)域的微細(xì)對(duì)比度細(xì)節(jié)。本發(fā)明的應(yīng)用可達(dá)到大大節(jié)省用于動(dòng)態(tài)背光控制系統(tǒng)的能源。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開(kāi)如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作出修改與變化，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求范圍為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種在圖像信號(hào)上局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，從而在動(dòng)態(tài)背光控制系統(tǒng)的色調(diào)映射應(yīng)用中提高圖像質(zhì)量，包括決定圖像信號(hào)的局部對(duì)比度的增加程度，以補(bǔ)償色調(diào)映射導(dǎo)致的衰減；根據(jù)所述圖像信號(hào)的加權(quán)總和及所述圖像信號(hào)的絕對(duì)變化的加權(quán)總和而得到輪廓信號(hào)；以及如果所述輪廓信號(hào)大于所述圖像信號(hào)，則將局部調(diào)暗施加于所述圖像信號(hào)的亮度水平，其中所述局部調(diào)暗與所述局部對(duì)比度的增加程度成比例關(guān)系，并且與所述圖像信號(hào)與所述輪廓信號(hào)之間的差異成比例關(guān)系。2.如權(quán)利要求1所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，其中所述得到輪廓信號(hào)的步驟還包括，把多個(gè)鄰近像素的加權(quán)總和以及所述多個(gè)鄰近像素絕對(duì)變化的加4又總和相加。3.如權(quán)利要求1所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，其中還包括在所述圖像信號(hào)的顏色部分中選擇最強(qiáng)的信號(hào)，此最強(qiáng)的信號(hào)當(dāng)作主要代表圖像信號(hào)以得到所述輪廓信號(hào)；當(dāng)所述輪廓信號(hào)大于所述圖像信號(hào)時(shí)，則對(duì)所述主要代表圖像信號(hào)施加局部調(diào)暗以產(chǎn)生一個(gè)調(diào)暗圖像信號(hào)，其中所述局部調(diào)暗與所述局部對(duì)比度的增加程度成比例關(guān)系，并且與所述主要代表圖像信號(hào)與所述輪廓信號(hào)之間的差異成比例關(guān)系；以及利用所述調(diào)暗圖像信號(hào)與所述主要代表圖像信號(hào)的比率，調(diào)節(jié)所述主要代表圖像信號(hào)的顏色部分，以獲得所述圖像信號(hào)的局部對(duì)比度強(qiáng)化。4.如權(quán)利要求3所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，其中圖像信號(hào)的顏色部分是根據(jù)從下述的顏色群組中選擇的顏色才莫塊而決定，顏色群包括RGB，CMYK,HSV，HSL,YUV,以及YIQ。5.如權(quán)利要求1所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，其中所述局部對(duì)比度強(qiáng)化應(yīng)用在LCD的在動(dòng)態(tài)背光控制以最小化信號(hào)衰減或是信號(hào)飽和。6.如權(quán)利要求1所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，其中所述得到輪廓信號(hào)的步驟包括計(jì)算幺以作為所述輪廓信號(hào)；其中P(n)為位置n的圖像信號(hào)；D(n)為位置n以及位置n+l之間的鄰近像素的絕對(duì)變化值，并且可表示成D(nHP(n+l)-P(n)l;2w+l分別為加權(quán)總和濾波器的大?。灰约癢i,w2為力口4又總和濾波器各自的力"又系數(shù)。7.如權(quán)利要求1所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，其中所述將局部調(diào)暗施加的步驟包括，當(dāng)Pc大于P時(shí)，則把P一"(A'-P^("當(dāng)作調(diào)暗圖像信號(hào)；否則，將所述調(diào)暗圖像信號(hào)決定為P;其中P是圖像信號(hào)；Pc是圖像信號(hào)的輪廓信號(hào)；C(P)為對(duì)P的對(duì)比度調(diào)暗，以補(bǔ)償色調(diào)映射；以及a為對(duì)比度效果程度。8.如權(quán)利要求1所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的方法，其中所述調(diào)節(jié)顏色部分的步驟包括計(jì)算,^(^");其中I為顏色部分；I，為I調(diào)節(jié)后的顏色部分；P是圖像信號(hào)；P'為P的調(diào)暗圖像信號(hào)。9.一種局部對(duì)比度強(qiáng)化圖像信號(hào)的裝置，以在動(dòng)態(tài)背光控制系統(tǒng)的色調(diào)映射應(yīng)用中提高圖像質(zhì)量，包括第一濾波器，在一個(gè)圖像中產(chǎn)生多個(gè)鄰近像素的圖像信號(hào)加權(quán)總和；第二濾波器，在多個(gè)鄰近像素上產(chǎn)生所迷圖像信號(hào)的絕對(duì)變化加權(quán)總和；加法器，把所述第一濾波器以及所述第二濾波器的輸出相加，以建立一個(gè)輪廓信號(hào)；處理器，當(dāng)所述輪廓信號(hào)大于所述圖像信號(hào)時(shí)，則對(duì)所述圖像信號(hào)的亮度水平提供局部調(diào)暗，其中所述局部調(diào)暗與所述局部對(duì)比度的增加程度成比例關(guān)系，并且與所述圖像信號(hào)與所述輪廓信號(hào)之間的差異成比例關(guān)系。10.如權(quán)利要求9所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的裝置，其中還包括復(fù)用器，在圖像信號(hào)的顏色部分中選擇最強(qiáng)的信號(hào)作為主要代表圖像信號(hào)；處理器，如果所述輪廓信號(hào)大于所述圖像信號(hào)，則對(duì)所述主要代表圖像信號(hào)施加局部調(diào)暗，以產(chǎn)生一個(gè)調(diào)暗圖像信號(hào)，其中所述局部調(diào)暗與所述局部對(duì)比度的優(yōu)選增加程度成比例關(guān)系，并且與所述主要代表圖像信號(hào)與所述輪廓信號(hào)之間的差異成比例關(guān)系；以及乘法器，利用所述調(diào)暗的圖像信號(hào)與所述主要代表圖像信號(hào)圖像信號(hào)的比率，調(diào)節(jié)所述主要代表圖像信號(hào)的顏色部分，以得到所述圖像信號(hào)的局部對(duì)比度強(qiáng)化。11.如權(quán)利要求10所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的裝置，其中還包括一查詢表，才艮據(jù)所述圖像信號(hào)的水平儲(chǔ)存局部對(duì)比度的優(yōu)選增加程度；其中所述局部對(duì)比度的優(yōu)選增加程度補(bǔ)償色調(diào)映射導(dǎo)致的衰減。12.如權(quán)利要求10所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的裝置，其中還包括多個(gè)查詢表，這些查詢表對(duì)應(yīng)于在LCD應(yīng)用上動(dòng)態(tài)背光控制的不同水平。13.如權(quán)利要求9所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的裝置，其中所述第一濾波悉計(jì)算,S;所述第二濾波器計(jì)算,—w';所述加法器計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>'S作為所述輪廓信號(hào)；其中P(n)為位置n的圖像信號(hào)；D(n)為位置n以及位置n+l之間的鄰近像素絕對(duì)變化值，并可以表示成D(n)叫P(n+l)-P(n)l;2w+l為所述第一濾波器及所述第二濾波器的大小；以及w!為所迷第一濾波器的加權(quán)系數(shù)；以及w2為所述第二濾波器的加權(quán)系數(shù)。14.如權(quán)利要求9所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的裝置，其中當(dāng)Pc大于P時(shí)，所述處理器計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>為調(diào)暗圖像信號(hào)；否則，決定所述調(diào)暗圖像信號(hào)為P;其中P是圖像信號(hào)；Pc是圖像信號(hào)的輪廓信號(hào)；C(P)為對(duì)P的對(duì)比度調(diào)暗以補(bǔ)償色調(diào)映射；a為對(duì)比度效果程度。15.如權(quán)利要求9所述的局部對(duì)比度強(qiáng)化的裝置，其中所述乘法器計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中I為顏色部分；r為I的調(diào)節(jié)后的顏色部分；P是圖像信號(hào)；P'為P的調(diào)暗圖像信號(hào)。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種提高圖像的對(duì)比度的方法與裝置。上述方法對(duì)圖像中微細(xì)對(duì)比度的變化施加局部調(diào)暗，對(duì)色調(diào)映射應(yīng)用中尤其有好處。調(diào)暗量是由提高圖像對(duì)比度(810)的優(yōu)選程度決定的，包括對(duì)后續(xù)色調(diào)映射的補(bǔ)償，以及假如信號(hào)輪廓水平大于原始圖像信號(hào)水平，包括輪廓信號(hào)(803)與圖像信號(hào)(801)的差異，以避免通過(guò)提高亮度而得到對(duì)比度強(qiáng)化。通過(guò)計(jì)算圖像信號(hào)和絕對(duì)信號(hào)變化的加權(quán)總和而得到輪廓信號(hào)(803)，上述絕對(duì)信號(hào)變化是二個(gè)鄰近像素亮度之間的變化的絕對(duì)值。當(dāng)輪廓信號(hào)(803)低于原始圖像信號(hào)(801)時(shí)，調(diào)暗量減低為零，以避免圖像邊緣的過(guò)沖問(wèn)題。使用均勻RGB調(diào)節(jié)可以維持原始顏色色調(diào)。文檔編號(hào)G09G3/34GK101685605SQ200910151949公開(kāi)日2010年3月31日申請(qǐng)日期2009年7月6日優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日發(fā)明者蔡偉柏,陳永志,黎惠恩申請(qǐng)人:晶門科技有限公司