本公開涉及一種能夠增強灰度級呈現(xiàn)的圖像處理電路和圖像處理方法，以及使用該圖像處理電路的顯示裝置。

背景技術：

圖像的動態(tài)范圍中的輸入指在輸入圖像中從暗部到亮部呈現(xiàn)亮度的范圍。最近已開始進入人們的視野的高動態(tài)范圍(HDR)顯示器，能夠以非常高的對比度、深黑非常明亮的白色顯示圖像。

在常規(guī)的情況下，要實現(xiàn)這樣的HDR顯示器，平均畫面等級(APL)(是輸入圖像的所有灰度級的平均的或通過離散余弦變換而得到的圖像的亮度增強權重)用于切換服務器擴大輸入圖像的動態(tài)范圍。

然而，利用平均灰度值或單獨到頻域的變換，根據(jù)灰度級分布的感知亮度特性可不被反射，并因此可得到比人的視線的高動態(tài)范圍窄的圍。

此外，如果柱狀圖通過施加APL到所有灰度級(針對具有高灰度級和/或低灰度級的高分布的圖像拉伸，則中灰度級不拉伸并由此拐點可在中灰度級和低灰度級之間以及中間灰度級和高灰度級之間發(fā)生。這些拐點，可能會導致在圖像中的偽影。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明致力于提供一種圖像處理電路、圖像處理方法以及使用該圖像處理電路的顯示裝置，其基本消除了由于現(xiàn)有技術的限制和缺點造成的一個或更多個問題。

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠增強灰度級呈現(xiàn)的圖像處理電路和圖像處理方法、以及使用該圖像處理電路的顯示裝置。

其它優(yōu)點和特征部分地將在下面的說明中闡述，部分在本領域技術人員閱讀了下文之后變得更明顯，或可以通過實施公開的主題而習得?？梢酝ㄟ^在書面說明及其權利要求記憶附圖中具體指出的結構來實現(xiàn)和獲得該目的和其它優(yōu)點。

為了實現(xiàn)這些和其它優(yōu)點并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如本文具體實施和廣泛描述的，一種圖像處理電路和圖像處理方法，其針對反映輸入圖像的低灰度級的分布的感知黑暗畫面等級(PDPL)執(zhí)行從每個灰度級到低灰度級的差分移位，并且之后針對反映輸入圖像的高灰度級的分布的感知亮度畫面等級(PBPL)執(zhí)行每個灰度級到高灰度級的差分擴展。

要理解的是，上面的一般描述和下面的具體描述僅是示例性和說明性的，并且意在提供對要求保護的發(fā)明的進一步解釋。

附圖說明

附圖被包括進來以提供對本發(fā)明的進一步理解并被并入且構成本申請的一部分，附圖示出了本發(fā)明的(多個)實施方式，并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的圖像處理電路的框圖；

圖2是示出使用圖1所示的圖像處理電路的圖像處理方法的流程圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法的一個實施方式的輸入圖像的輸入數(shù)據(jù)與校正數(shù)據(jù)以及圖像的改變的柱狀圖；

圖4A和圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法的一個實施方式的、輸出灰度級對輸入灰度級；

圖5A、圖5B和圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的、輸入圖像按照圖像的灰度級的分布的柱狀圖和改變；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的、用于測量應用了圖像處理電路的顯示裝置的伽馬特性的圖案；

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的圖像處理電路的框圖；

圖8是示出通過圖7中所示的局部過驅動裝置局部地過驅動的液晶顯示裝置的截面圖；

圖9是示出通過圖7中所示的局部過驅動裝置局部地過驅動的有機發(fā)光顯示裝置的截面圖；

圖10是示出使用圖7所示的圖像處理電路的圖像處理方法的流程圖；

圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式的圖像處理電路的框圖；

圖12是示出通過圖11中所示的全局過驅動裝置全局過驅動的液晶顯示裝置的截面圖；

圖13是示出通過圖11中所示的全局過驅動裝置全局過驅動的有機發(fā)光顯示裝置的截面圖；

圖14示出了在圖11所示的全局過驅動裝置中使用的伽馬曲線；

圖15是示出使用圖11所示的圖像處理電路的圖像處理方法的流程圖；以及

圖16是示出應用了根據(jù)本公開的實施方式的圖像處理電路的顯示裝置的框圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細地參考本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，這些優(yōu)選實施方式的示例在附圖中示出。只要可能，相同的附圖標記將在整個附圖中被用來指代相同或相似的部分。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的圖像處理電路的框圖。

圖1中所示的圖像處理電路120包括：照度分量提取器122、柱狀圖分析器124、感知亮度計算器126、差分移位器128、差分擴展單元132和查找表134。

照度分量提取器122基于顏色格式轉換算法或轉換函數(shù)，將當前輸入幀的圖像數(shù)據(jù)RGB分離為照度分量Y和色度分量。例如，基于公式1中所示的轉換函數(shù)，照度分量提取器122對照度分量Y進行提取。

公式1

Y＝0.229×R(灰度值)+0.587×G(灰度值)+0.114×B(灰度值)

柱狀圖分析器124通過分析由照度分量提取器122所提取的照度分量Y，生成每幀的柱狀圖。例如，當顯示面板包括M×N個像素時，柱狀圖分析器124將M×N個照度分量Y分類成相應的灰度級，柱狀圖分析器124進行分類M×N個照度分量Y考慮各灰度級，對與每個灰度級對應的照度分量Y的頻率進行計數(shù)，然后生成由針對相應灰度級的頻率(或比例)構成的柱狀圖。

然后，柱狀圖分析器124從所生成的柱狀圖計算最大照度分量Ymax和最小照度分量Ymin。即，柱狀圖分析器124計算對應于頻率為n％(其中，n為小于10的正整數(shù))的最低灰度級的最小照度分量Ymin和對應于頻率為n％(其中，n為小于10的正整數(shù))的最高灰度級的最大照度分量Ymax。

感知亮度計算器126計算感知到的黑暗畫面電平(PBPL)和感知到的亮度畫面電平(PBPL)，PBPL表示基于人類的亮度感知屬性輸入圖像的低灰度級的分布的程度，PBPL表示基于人類的亮度感知屬性輸入圖像的高灰度級的分布程度。這里，低灰度級和高灰度級依賴于顯示裝置的屬性(例如，尺寸、驅動功率、使用壽命等)和使用它們的目的。

如下面的公式2所示，使用輸入圖像的每個輸入灰度級Grayij和由柱狀圖分析器124生成的最大照度分量Ymax來計算PDPL。

公式2

$PDPL=\frac{{\Σ}_{i=1}^M{\Σ}_j^N{\mathrm{Gray}}_{ij}\×(Y_{\max }-{\mathrm{Gray}}_{ij})}{{\Σ}_{i=1}^M{\Σ}_j^N(Y_{\max }-{\mathrm{Gray}}_{ij})}$

在公式2中，當輸入灰度值Grayij減小(到較低灰度級)時，權重Ymax-Grayij增加。然而，由于公式2中的分母的值也增加，因此PDPL降低。當輸入灰度值Grayij增加(到較高灰度級)時，權重Ymax-Grayij減小。然而，由于公式2的分母的值也減小了，因此PDPL上升了。

相應地，降低指示感知亮度的程度的PDPL可能意味著一幀的輸入圖像中低灰度值的比例較高，而提高PDPL可能意味著一幀的輸入圖像中低灰度值的比例較低。

如下面的公式3所述，基于各輸入灰度值Grayij計算PBPL。

公式3

$PBPL=\frac{{\Σ}_{i=1}^M{\Σ}_j^N{\mathrm{Gray}}_{ij}\×{\mathrm{Gray}}_{ij}}{{\Σ}_{i=1}^M{\Σ}_j^N{\mathrm{Gray}}_{ij}}$

在公式3中，PBPL正比于輸入灰度值的平方。因此，降低PBPL可能意味著一幀的輸入圖像中高灰度值的比例較低，提高PBPL可能意味著一幀的輸入圖像中高灰度值的比例較高。

此外，在公式3中，PBPL的分子的值正比于輸入灰度值的平方，并且因此對應于每個輸入灰度級的PBPL與輸入灰度級相比是上升的。因此，當相鄰灰度值之間的PBPL的差增加時，相鄰的輸入灰度值的亮度分量被突出顯示。

差分移位器128通過公式4中計算出的移位常數(shù)C(shift)使各個輸入灰度Grayin向負方向移位。

即，如果輸入灰度值Grayin大于最小照度分量Ymin和小于照度分量Ymax，在從每個輸入灰度值中減去在公式4中計算的移位常數(shù)C(shift)的情況下則對輸入圖像進行每個輸入灰度值到較低灰度值的差分移位。

公式4

$C\left(shift\right)=\mathrm{\α}\×PDPL\×(1-\frac{Grayin-Ymin}{(Y\max -Y\min )})$

在公式4中，α表示實驗常數(shù)，并且具有大于0且小于2的值。

如果輸入灰度Grayin小于最小照度分量Ymin，則等于最小照度分量Ymin的值輸入到輸入灰度級Grayin，因此移位常數(shù)C(shift)具有α×PDPL的最大值。因此，如果輸入灰度Grayin小于最小照度分量Ymin，則輸入灰度值被移位到最小值(0灰度值)。

如果輸入灰度Grayin大于最大照度分量Ymax，則等于最大照度分量Ymax的值輸入到輸入灰度級Grayin，因此移位常數(shù)C(shift)具有0的值。因此，如果輸入灰度Grayin大于最大照度分量Ymax，則輸入灰度值可以被保持而不是被移位到較低的灰度級，并且因此可以防止最大灰度級降低。

如公式4中所示，移位常數(shù)C(shift)是與PDPL與成正比。因此，當用于圖像的PDPL的值減小時，用于移位到較低灰度級的C(shift)的值降低，因此低灰度的飽和程度可能會降低。另一方面，對于具有高PDPL的圖像，移位考慮圖像的亮度特性適當?shù)剡M行，因此，可以保持圖像的柱狀圖的分布特性。

差分擴展單元132基于差分增益PXLgain，將被移位到較低灰度級的輸入圖像的灰度值擴展到較高灰度級。即，如公式5所示，通過將PBPL的函數(shù)f(PBPL)、針對每個灰度級的輸入增益(增益LUT)和增益常數(shù)β相乘來計算針對每個輸入灰度級的差分增益PXLgain。這里，β是用于調(diào)節(jié)差分增益PXLgain的比例的增益常數(shù)，f(PBPL)是將PBPL作為變量的函數(shù)。LUTgain是映射到每個輸入灰度級的歸一化增益值。LUTgain被存儲在查找表134中。

公式5

對于具有低于閾值的PBPL的黑暗圖像，通過公式5計算出PXLgain的高值，以增強圖像的整體亮度和圖像呈現(xiàn)。對于具有比閾值高的PBPL的明亮圖像，計算不引起高灰度級飽和的PXLgain的低值。特別地，對于具有高于閾值的PBPL的輸入圖像，當灰度值增加時，PXLgain的確定的值(其是針對每個輸入灰度級的差分增益)減小。對于具有低于閾值的PBPL的輸入圖像，當灰度值減小時，PXLgain的確定的值增加。這里，閾值取決于顯示裝置的屬性(例如，尺寸、驅動電源、使用壽命等)和其使用目的。通過向被移位到較低灰度的輸入灰度施加所計算的差分增益PXLgain，輸出數(shù)據(jù)RGB的輸出灰度被確定。例如，如果輸入灰度級為低，則相對高的差分增益PXLgain被施加到輸入灰度級，因此確定輸出灰度級被顯著擴展到高灰度級。從而，與輸入圖像的低灰度值的頻率相比，輸出圖像的低灰度值的頻率下降，因而圖像的整體亮度和可見度提高。如果輸入灰度級為高，相對低的差分增益PXLgain被施加到輸入灰度級，因此驅動輸出灰度略微擴展到較高灰度級。從而，與輸入圖像的情況相比，輸出圖像的高灰度值的頻率的變化降低，因此，高灰度值的集群(clustering)可以被最小化，同時保持高的灰度值的呈現(xiàn)。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的圖像處理方法的流程圖。圖2將結合圖1所示的圖像處理電路來描述。

當當前幀的圖像數(shù)據(jù)被輸入到圖1所示的照度分量提取器122時，從圖像數(shù)據(jù)中提取照度分量Y(步驟S11)。

通過分析由照度分量提取器122提取的每個幀的照度分量Y，柱狀圖分析器124生長針對每個幀的柱狀圖。柱狀圖分析器124根據(jù)所生成的柱狀來計算最大照度分量Ymax和最小大照度分量Ymin(步驟S12)。

然后，在公式2中利用輸入圖像的輸入灰度級Grayij和由柱狀圖分析器生成的最大照度分量Ymax來計算PDPL，并且在公式3中利用輸入圖像的每個輸入灰度級Grayij來計算PBPL(步驟S13)。

然后，通過公式4中計算的移位常數(shù)C(shift)將每個輸入灰度值Grayin移位到較低灰度級(步驟S14)。

然后，在公式5中，通過將f(PBPL)、針對反映感知屬性的每個灰度級的增益和增益常數(shù)相乘計算針對每個輸入灰度級的差分增益，然后針對所計算出的差分增益值和輸入圖像數(shù)據(jù)的灰度值進行操作。從而，擴展到較高灰度級的具有柱狀圖輸出數(shù)據(jù)RGB'是根據(jù)輸入灰度值使用該差分增益值生成的(步驟S15和S16)。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法的一個實施方式的輸入圖像的輸入數(shù)據(jù)與校正數(shù)據(jù)以及圖像的改變的柱狀圖。

如圖3所示，通過進行輸入圖像的輸入灰度級到較低灰度級的柱狀圖分布的差分移位，圖像變暗。即，對于具有低PDPL的圖像，移位被以很小的程度執(zhí)行，以降低低灰度級的飽和度。對于具有高PDPL的圖像，移位被以適當?shù)某潭葓?zhí)行，以保持圖像的柱狀圖的分布特性。由此，當輸出灰度級被移位到較低灰度級時，如圖4A所示，獲得輸出灰度級相對輸入灰度級的曲線圖。

通過執(zhí)行被移位到較低灰度級的輸入圖像向較高灰度級的差分擴展，圖像的整體亮度可以得到增強。由此，當輸出灰度級擴展至較高灰度級時，獲得圖4B所示的輸出灰度級相對所述輸入灰度級的曲線圖。由于每個輸入灰度級設置有與PBPL成正比的差分增益，因此柱狀圖被擴展到較高灰度級，圖像的整體亮度可以增強，同時保持了灰度級呈現(xiàn)。

以此方式，每個灰度級到較低灰度級的差分移位是根據(jù)反映輸入圖像的低灰度級分布的PDPL執(zhí)行的，然后每個灰度級到較高灰度級差分擴展基于反映圖像的高灰度級分布的PBPL執(zhí)行的。當?shù)降突叶燃壍牟罘忠莆槐粓?zhí)行時，低灰度級的扭曲(birdcaging)可以被最小化且低灰度級的呈現(xiàn)根據(jù)圖像的亮度特征可以得到增強。此外，當高灰度級的柱狀圖擴展時，高灰度級的集群類可以被最小化，并且圖像的整體亮度可以得到增強。此外，根據(jù)一個實施方式，輸出數(shù)據(jù)通過每個輸入圖像的輸入數(shù)據(jù)值的調(diào)節(jié)而非通過除伽馬調(diào)節(jié)被校正。

圖5A、圖5B和圖5C示出了根據(jù)本公開的一個實施方式的、輸入圖像按照圖像的灰度級的分布的柱狀圖和改變。

如果低灰度級在輸入圖像中密集分布(如圖5A)，針對每個輸入灰度級進行差分移位，然后針對灰度級進行差分擴展。從而，相比于輸入圖像，對應的輸出圖像具有低灰度級的寬泛分布，從而低灰度級的呈現(xiàn)可以得到改善。

如果所有灰度級均勻地分布在輸入圖像中(如圖5B所示)，則針對每個輸入灰度級進行差分移位，然后針對所述灰度級進行差分擴展。從而，對應的輸出圖像具有低灰度級和高灰度級的寬泛分布，從而色彩再現(xiàn)可以增強。

如果高灰度級在輸入圖像中過度分布(如圖5C所述)，則針對每個輸入灰度級進行差分移位，然后針對所述灰度級進行差分擴展。從而，輸出圖像的整體亮度可以提高，而高灰度級的呈現(xiàn)被保持。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的、用于測量應用了圖像處理電路的顯示裝置的伽馬特性的圖案。

當使用圖6中所示的蜿蜒恒定像素級(SCPL)圖案進行伽馬測量時，根據(jù)亮度水平設置不同的伽馬特性，因為圖像是基于人類的亮度感知特性來確定的。特別是，當在圖6中所示的SCPL圖案改變時，其中APL利用固定的PBPL和PDPL改變的圖案或者其中APL利用改變PBPL和PDPL固定的圖案可以形成。

根據(jù)本實施方式，在APL利用固定的PBPL和PDPL改變的圖案中，所測量的輸入灰度級和輸出灰度級之間的關系保持不變。在其中APL利用改變PBPL和PDPL固定的圖案中，所測量的輸入灰度級和輸出灰度級之間的關系不斷變化。

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的圖像處理電路的框圖。

圖7所示的圖像處理電路包括照度分量提取器122、柱狀圖分析器124、感知亮度計算器126、差分擴展單元132、查找表134和局部過驅動裝置136。在圖7中，照度分量提取器122、柱狀圖分析器124、感知亮度計算器126、差分擴展單元132和查找表134對應于圖1中所示的照度分量提取器122、柱狀圖分析器124、感知亮度計算器126、差分擴展單元132和查找表134，并且因此其詳細描述將被省略。

利用差分擴展單元132，在基于PBPL將差分增益施加至各個灰度級單個幀的輸入圖像中，局部過驅動裝置136有選擇地增大高于閾值灰度級的高灰度級的照度，并保持高于閾值灰度級的低/中灰度級的照度。

為此，當局部過驅動裝置136被施加至液晶顯示裝置時，局部過驅動裝置136生成照度控制信號HCS并且將其提供給背光驅動器140，使得向實現(xiàn)高灰度級的子像素提供光的光源塊LB具有比向實現(xiàn)低/中灰度級的子像素提供光的光源塊LB更高的照度，如圖8所示。背光驅動器140響應于照度控制信號HCS驅動多個光源塊LB，使得在實現(xiàn)高灰度級的區(qū)域中被開啟的光源的數(shù)量大于在實現(xiàn)低/中灰度級的區(qū)域中被開啟的光源的數(shù)量。這里，多個LB中的每一個設置有第一光源L1和第二光源L2。通過有選擇地開啟第一光源L1，可以實現(xiàn)第一峰值照度。通過打開所有第一光源L1和第二光源L2，液晶顯示裝置可實現(xiàn)比第一峰值照度高的第二峰值照度。這里，第一峰值照度是考慮顯示裝置的功率消耗和使用壽命的設置典型的最大亮度，并且第二峰值照度為能夠由顯示裝置實現(xiàn)的最大亮度。

由此，響應于邏輯值為“低”的照度控制信號HCS，背光驅動器140關斷向用于實現(xiàn)低/中灰度級的子像素SP提供光的光源塊LB的第二光源L2，并有選擇地開啟第一光源L1。使用從開啟的第一光源L1中生成的光，用于實現(xiàn)低/中灰度級的子像素SP可實施對應于灰度級的亮度，即比第一峰值照度低的亮度。此外，背光驅動器136開啟向用于實現(xiàn)該灰度級的子像素SP提供光的光源塊LB的第一光源L1和第二光源L2，并有選擇地開啟第一光源L1。使用從開啟的第一光源L1和第二光源L2中生成的光，用于實現(xiàn)高灰度級的子像素SP可在比第一峰值照度高的第二峰值照度內(nèi)實現(xiàn)照度，從而擴展高灰度級的分布。

此外，當局部過驅動裝置136被施加到液晶顯示裝置中時，局部過驅動裝置136可以調(diào)節(jié)用于向實現(xiàn)高灰度級的子像素提供光的光源塊LB的和用于向實現(xiàn)低/中灰度級的子像素提供光的光源塊LB的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號。即，局部過驅動裝置136生成對應于調(diào)光值的PWM信號，調(diào)光值用于設置向實現(xiàn)高灰度級的子像素提供光的光源塊LB的持續(xù)時間開啟為比向實現(xiàn)低/中灰度級的子像素提供光的光源塊LB的持續(xù)時間更長。然后，局部過驅動裝置136將PWM信號提供給背光驅動器140。背光驅動器140響應于各光源塊LB的局部調(diào)光值驅動多個光源塊LB，使得被布置在用于實現(xiàn)所述高灰度級的區(qū)域中的光源被開啟得比被布置在用于實現(xiàn)所述低灰度級/中灰度級的區(qū)域中的光源更長時間。從而，使用從開啟相對較短時間的光源塊LB中生成的光，用于實現(xiàn)低/中灰度級的子像素SP可以實現(xiàn)對應于所確定的灰度級的典型亮度。此外，使用從開啟相對較長時間的光源塊LB中生成的光，用于實現(xiàn)低/中灰度級的子像素SP可以在第二峰值照度內(nèi)實現(xiàn)照度，從而擴展高灰度級的分布。

當局部過驅動裝置136被施加到有機發(fā)光顯示裝置中時，局部過驅動裝置136通過有選擇地施加差分增益到圖像數(shù)據(jù)，來調(diào)制灰度級高于或等于閾值灰度級的的圖像數(shù)據(jù)。相對過電流被施加至子提供有調(diào)制后的圖像數(shù)據(jù)的像素SPB，因此，子像素被過驅動，使得第二峰值照度范圍內(nèi)的任何亮度都是可實現(xiàn)的。另一方面，對應于典型亮度的基準電流施加到對應于低/中間灰度級區(qū)域中的子像素的SPA，使得子像素以典型的方式被驅動。

圖10是示出使用圖7所示的圖像處理電路的圖像處理方法的流程圖。在下文中，將結合圖7所示的圖像處理電路來描述圖10。

當單個幀的圖像數(shù)據(jù)被輸入到圖10中所示的照度分量提取器122時，照度分量Y被從圖像數(shù)據(jù)中提取。通過分析提取的一幀的照度分量Y，柱狀圖分析器124生成幀的柱狀圖。此外，柱狀圖分析器計算從生成柱狀圖的最高照度分量Ymax和最小照度分量Ymin。然后，柱狀圖分析器計算使用方程3中的輸入圖像的各個輸入灰度Grayij計算PBPL(步驟S13)。然后，在公式5所示，通過將f(PBPL)、針對反映感知屬性的每個灰度級的增益和增益常數(shù)相乘計算針對每個輸入灰度級的差分增益，然后針對所計算出的差分增益值和輸入圖像數(shù)據(jù)的灰度值進行操作。從而，基于PBPL，通過施加差分增益到各個灰度級生成具有擴展到較高灰度級的柱狀圖的圖像數(shù)據(jù)(步驟S21)。如果柱狀圖已經(jīng)擴展到較高灰度級的單個幀的圖像的輸入灰度級高于或等于閾值灰度級(步驟S22)，則對應于輸入灰度級的驅動裝置(例如，液晶單元或發(fā)光單元)或背光單元被局部過驅動(步驟S23)。此外，如果柱狀圖已經(jīng)擴展到較高灰度級的單個幀的圖像的輸入灰度級低于于閾值灰度級，則對應于輸入灰度級的驅動裝置(例如，液晶單元或發(fā)光單元)或背光單元以典型方式被驅動(步驟S24)。從而，對應于輸入灰度級等級的照度根據(jù)典型亮度的伽馬曲線在低/中間灰度級中被保持，而高于或等于所述第一峰值照度的第二峰值照度(其是典型亮度)可以通過過驅動發(fā)光裝置(液晶顯示裝置的背光單元或有機發(fā)光顯示裝置的發(fā)光單元)在高灰度級中實現(xiàn)。從而，實現(xiàn)了具有高灰度級的增強呈現(xiàn)的圖像(步驟S25)。

根據(jù)本實施方式，亮度可以只針對輸入圖像中的局部明亮的區(qū)域根據(jù)灰度級線性增加，并相應地，當高灰度級區(qū)域中的灰度級的分布擴展時，灰度級的呈現(xiàn)可以增強。另外，相比于整個區(qū)域被過驅動的情況，由于只輸入圖像中的局部明亮區(qū)域被過驅動，因此功耗可減少，并且可以可防止使用壽命減少。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式的圖像處理電路的框圖。

圖11中所示的圖像處理電路包括照度分量提取器122、柱狀圖分析器124、感知亮度計算器126、差分擴展單元132、查找表134和全局過驅動裝置138。圖11所示的照度分量提取器122、柱狀圖分析器124、感知亮度計算器126、差分擴展單元132和查找表134與圖1所述的照度分量提取器122、柱狀圖分析器124、感知亮度計算器126、差分擴展單元132和查找表134相同，因此其詳細描述將被省略。

通過差分擴展單元132，在基于PBPL向個輸入灰度級施加差分增益的單個幀的輸入圖像中，全局過驅動裝置138有選擇地增加灰度級高于閾值灰度級的照度，并且保持低于閾值灰度級的低/中亮度灰度級的照度。

為此，當全局過驅動裝置138被施加至液晶顯示裝置時，如果單個幀的輸入圖像包括高于或等于圖12所示的閾值灰度級的灰度級時，全局過驅動裝置138生成照度控制信號HCS和將其提供給背光驅動器140，使得產(chǎn)生高于在輸入圖像不包含高于或等于閾值灰度級的任何灰度級的情況下的亮度。背光驅動器140響應于照度控制信號HCS驅動多個光源塊LB，使得與圖像不包含高于或等于閾值灰度級的任何灰度級的情況相比，針對包含高于或等于閾值灰度級的灰度級，更多的光源被開啟。即，如果單個幀的輸入圖像由低于閾值灰度級的低/中灰度級組成，則響應于邏輯值為“低”的照度控制信號HCS，背光驅動器140關斷光源塊LB的第二光源L2，并有選擇地開啟第一光源L1。使用從開啟的第一光源L1中生成的光，可實現(xiàn)對應于由低/中灰度級組成的單個幀的輸入圖像的照度。此外，如果單個幀的輸入圖像由高于或等于閾值灰度級的灰度級組成，則響應于邏輯值為“高”的照度控制信號HCS，背光驅動器136開啟光源塊的第一光源L1和第二光源L2。從使用從被開啟的第一和第二光源L1和L2生成的光時，液晶顯示裝置的總亮度在使用從第一光源生成的光L1生成的光的情況下獲得的亮度增加i倍(其中，i是大于1的正整數(shù))。

此外，當全局過驅動裝置138被施加到液晶顯示裝置時，如果單個幀的輸入圖像包括高于或等于閾值灰度級的灰度級，則全局過驅動裝置138生成對應于增加開啟持續(xù)時間的調(diào)光值的PWM信號，并且將其提供到背光驅動器140。如果單個幀的輸入圖像包括高于或等于閾值灰度級的灰度級，則響應于所述PWM信號，背光驅動器140增加光源被開啟的持續(xù)時間。如果單個幀的輸入圖像不包括高于或等于閾值灰度級的任何灰度級，則與圖像包括高于或等于閾值灰度級的灰度級的情況相比，背光驅動器140降低光源被開啟的持續(xù)時間。從而，當圖像包括高于或等于閾值灰度級的灰度級時，液晶顯示裝置的總亮度增加i倍(其中，i是大于1的正整數(shù))，如圖13所示。

當全局過驅動裝置138被施加到有機發(fā)光顯示裝置，全局過驅動裝置138通過施加相同的幀增益值到單個幀的整個圖像數(shù)據(jù)來調(diào)制單個幀的圖像數(shù)據(jù)。相對過電流被施加到提供調(diào)制后的圖像數(shù)據(jù)的所有子像素SP，因此，子像素被過驅動，使得第二峰值照度范圍內(nèi)的任何亮度是可實現(xiàn)的。由此，液晶顯示裝置的總亮度增加i倍(其中，i是大于1的正整數(shù))，如圖13所示。

此外，全局過驅動裝置138選擇存儲在第二查詢表148中針對高于或等于閾值灰度級的低/中灰度級的第一伽瑪曲線C1和選擇存儲在第二查找表148針對高于或等于閾值灰度級的高灰度級的第二伽馬曲線C2。這里，第一伽馬曲線C1(其與表示過驅動的第三伽馬曲線C3相比向上彎曲得更慢)能夠在第一峰值照度P1內(nèi)實現(xiàn)亮度的典型伽馬曲線，如圖14所示。第二伽瑪曲線C2是從閾值灰度級Gc到第二峰值照度P 2(其過驅動的峰值照度)的亮度線性增加的曲線，如圖14所示。如果全局過驅動裝置138選擇第三伽馬曲線C3以過驅動高于或等于閾值灰度級的高灰度級，則第一伽瑪曲線C1與第三伽馬曲線C3之間的亮度差很大并且因此可以別用戶注意到。

基于所選擇的第一和第二伽馬曲線C1和C2全局過驅動裝置138校正并輸出圖像數(shù)據(jù)。從而，在本實施方式中，第一伽馬曲線C1(典型的伽瑪曲線)被施加到低于閾值灰度級的低/中灰度級以保持針對低/中間灰度級的典型亮度，并且線性增加的第二伽馬曲線C2施加到高于或等于閾值灰度級的高灰度級，以在第二峰值照度內(nèi)針對高灰度級中實現(xiàn)亮度。

圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的再一個實施方式的圖像處理方法的流程圖。在下文中，將結合圖11所示的圖像處理電路來描述圖15。圖15所示的步驟31與圖10所述的步驟21相同，并且因此其詳細描述將被省略。

如圖15所示，如果具有擴展到較高的灰度級的柱狀圖的單個幀的圖像的輸入灰度級高于或等于閾灰度級(步驟S32)，則對應于輸入灰度級的驅動裝置(例如，液晶單元或發(fā)光單元)或者背光單元被全局過驅動(步驟S33)。即，對于高于或等于閾值灰度級的高灰度級，液晶顯示裝置或有機發(fā)光顯示裝置的發(fā)光單元的背光單元的總亮度增加，然后第二伽馬曲線調(diào)制圖像數(shù)據(jù)，該第二伽馬曲線可高于第一峰值照度(典型照度)的第二峰值照度內(nèi)實現(xiàn)照度。

如果具有擴展到較高的灰度級的柱狀圖的單個幀的圖像的輸入灰度級低于所述閾值灰度級，則對應于輸入灰度級的驅動裝置(例如，液晶單元或發(fā)光單元)或背光單元是被全局驅動(步驟S34)。即，對于低于閾值灰度級的低/中灰度級，液晶顯示裝置或有機發(fā)光顯示裝置的發(fā)光單元的背光單元的總亮度增加，然后對應于輸入灰度級的亮度沿著第一伽瑪曲線(其針對低/中灰度級能夠實現(xiàn)典型的亮度)被保持。當對應于輸入灰度級的亮度沿著針對低/中灰度級的典型的亮度的伽瑪曲線被保持時，達到第二峰值照度的照度能夠沿著針對高灰度級的第二伽瑪曲線實現(xiàn)，實現(xiàn)了具有增強的高灰度級的呈現(xiàn)的圖像(步驟S35)。

圖16是示出應用了根據(jù)本公開的實施方式的圖像處理電路的顯示裝置的框圖。

如圖16所示，根據(jù)實施方式的顯示裝置包括：顯示面板100，用于驅動顯示面板100的面板驅動單元，所述面板驅動單元包括數(shù)據(jù)驅動器108和選通驅動器106面板驅動單元，以及用于控制面板驅動單元的定時控制器130。

所述顯示面板100包括多個像素的像素陣列。像素陣列包括：數(shù)據(jù)線，DL提供有數(shù)據(jù)電壓；選通線(掃描線)GL，與數(shù)據(jù)線DL交叉并提供有選通脈沖(或掃描脈沖)；以及像素，通過數(shù)據(jù)線DL和選通線GL之間的交叉點以矩陣形式布置。每個像素可以包括一個或更多TFT和電容器。液晶顯示面板或有機電致發(fā)光顯示面板可以用作顯示面板100。

數(shù)據(jù)驅動器108響應于來自時序控制器130的數(shù)據(jù)控制信號轉換來自定時控制器130的過驅動數(shù)據(jù)到元素數(shù)據(jù)電壓，并且每次各選通線GL被驅動將其提供給數(shù)據(jù)線DL。

響應于從定時控制器130的選通控制信號，選通驅動器106順序地驅動顯示面板100的選通線。選通驅動器106在對應于選通線GL的掃描時段期間提供選通導通電壓的掃描脈沖，并且在其它選通線GL的驅動的其他時間段提供選通截止電壓。

定時控制器130從主機計算機50生成多個同步信號，即垂直同步信號Vsync，水平同步信號Hsync，數(shù)據(jù)使能信號，用于使用點時鐘控制數(shù)據(jù)驅動器108的驅動定時的數(shù)據(jù)控制信號DCS以及用于控制選通驅動器106的驅動定時的選通控制信號GCS。定時控制器130向數(shù)據(jù)驅動器108和選通驅動器106分別輸出數(shù)據(jù)控制信號DCS和選通控制信號GCS。數(shù)據(jù)控制信號DCS包括源起始脈沖和用于控制數(shù)據(jù)信號的鎖存和源取樣時鐘，用于控制數(shù)據(jù)信號的極性的極性控制信號和用于控制所述數(shù)據(jù)信號的輸出時段的源輸出使能信號。選通控制信號GCS包括選通起始脈沖用于控制選通信號的掃描的選通移位時鐘用于控制選通信號的輸出時段的選通輸出使能信號。

定時控制器130執(zhí)行從主機系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)輸入的信號處理和將處理的圖像數(shù)據(jù)提供到數(shù)據(jù)驅動器108。也就是，根據(jù)一個實施方式的安裝在定時控制器130中的圖像處理電路120基于反映輸入圖像的低灰度級分布的PDPL執(zhí)行輸入圖像的各灰度級到低灰度級的差分移位，然后基于反映輸入圖像的高灰度級分布的PBPL執(zhí)行各灰度級到更高灰度級的差分移位。從而，低灰度級的呈現(xiàn)可以得到改善，并且圖像的亮度的改進可以最大化。此外，根據(jù)另一實施方式和再一個實施方式，圖像處理電路120基于反映輸入圖像的高灰度級分布的PBPL向輸入圖像的各輸入灰度級施加差分增益，然后對用于實現(xiàn)高于或等于閾值灰度級的高灰度級的區(qū)域的發(fā)光裝置進行過驅動。從而，高灰度級的呈現(xiàn)可以被增強。雖然圖像處理電路120被示出為安裝在定時控制器130，但是圖像處理電路120還可被定位在定時控制器130和數(shù)據(jù)驅動器108之間，或者定位在定時控制器130的輸入端。

如從以上描述中可明顯看出，本發(fā)明具有如下的效果。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，由于進行到低灰度級的差分移位，因此低灰度級的扭曲(birdcaging)可以被最小化且低灰度級的呈現(xiàn)根據(jù)圖像的亮度特征可以得到增強。此外，由于高灰度級的柱狀圖擴展，高灰度級的集群可以被最小化和圖像的整體亮度可以增強。特別是，作為針對標準IEC62087中引入標準運動圖像的的每一幀的亮度實驗結果，亮度平均增強了31％和高達67％。

此外，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，由于圖像是基于感知黑暗畫面電平(PDPL)和感知亮度畫面電平(PBPL)而不是基于APL處理的，因此可能由于APL發(fā)生的假象可以被最小化。

此外，根據(jù)本發(fā)明的實施方案中，灰度級特定差分增益被施加到輸入圖像的低/中灰度級區(qū)域，發(fā)光裝置過驅動對于圖像中存在的局部高灰度級區(qū)域被過驅動。從而，高灰度級的呈現(xiàn)可以被增強，并且因此可以得到高的動態(tài)范圍(HDR)。

對本領域技術人員將顯而易見的是，在不脫離公開主題的精神或范圍的情況下，可以在公開主題中進行各種修改和改變。因此，本發(fā)明旨在涵蓋落在隨附權利要求及其等同物的范圍內(nèi)的針對本發(fā)明的修改和改變。

本申請要求在2015年5月28日提交的韓國專利申請第P2015-0074915號和2016年4月14日提交的韓國專利申請第P2016-0045430號的優(yōu)先權，通過引用將該韓國專利申請合并到本文中，如同在本文中全面闡述一樣。