專利名稱：用于提高輸入圖像質(zhì)量的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子圖像裝置，更具體地講，涉及一種通過計(jì)算圖像數(shù)據(jù)的平均亮度值來自動(dòng)地提高圖像質(zhì)量的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
由于電子學(xué)的發(fā)展，每一領(lǐng)域中的技術(shù)正顯著地進(jìn)展，其中，圖像處理技術(shù)的進(jìn)步是最顯著的。最近，可掛式顯示裝置，如液晶顯示(LCD)、等離子顯示板(PDP)、和數(shù)字光處理(DLP)裝置，已經(jīng)得到了普及，并且顯示裝置的性能正在改進(jìn)，同時(shí)顯示裝置變得更加輕便。具體地講，隨著數(shù)字化的顯示裝置變得更加普及，提高圖像質(zhì)量的需要增加。顯然隨著數(shù)字廣播變得越來越普及，圖像質(zhì)量將對支配顯示市場起著關(guān)鍵的作用。
各種傳統(tǒng)的技術(shù)用來提高圖像質(zhì)量。用在包括布勞恩管的模擬顯示裝置中的這樣一種技術(shù)涉及檢測輸入圖像信號的RGB值并且使用結(jié)果來控制電子束的量級。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是通過增加簡單的電路，圖像質(zhì)量能夠被提高。傳統(tǒng)的圖像處理技術(shù)當(dāng)圖像是太暗時(shí)通過增加圖像的亮度或?qū)Ρ榷饶軌蛱岣邎D像的質(zhì)量。另一方面，當(dāng)圖像是太亮?xí)r，通過降低圖像的對比度或亮度，色彩再現(xiàn)性能能夠被提高。
然而，因?yàn)橥ǔＦ骄炼然蚱骄鶊D像電平(APL)被檢測，并且圖像的亮度通過預(yù)定的增益來降低以增加對比度，所以傳統(tǒng)的技術(shù)未能充分地執(zhí)行于黑暗圖像。
此外，傳統(tǒng)的技術(shù)不能應(yīng)用于不使用電子束的裝置。此外，在通過檢測輸入圖像的RGB信號來補(bǔ)償圖像的情況下，突然的平均圖像電平變化能夠?qū)е缕聊簧系拈W爍，其對用戶來講是麻煩的。
因此，需要簡單提高圖像質(zhì)量并且能夠應(yīng)用于不使用電子束的顯示裝置的設(shè)備。
此外，需要通過將屏幕上的閃爍減到最少來提高圖像質(zhì)量的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性、非限制性的實(shí)施例克服以上缺點(diǎn)和以上沒有描述的其它缺點(diǎn)。此外，本發(fā)明不需要克服上述的缺點(diǎn)，并且本發(fā)明示例性、非限制性的實(shí)施例可以不克服上述的任何問題。
本發(fā)明的一方面在于提供一種檢測數(shù)字輸入圖像信號的平均圖像電平以提高圖像質(zhì)量的圖像質(zhì)量提高設(shè)備。
本發(fā)明的另一方面在于提供一種通過將屏幕上的閃爍減到最少的圖像質(zhì)量提高方法。
根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例，一種用于提高輸入圖像質(zhì)量的設(shè)備，包括對比度模塊，用于調(diào)整輸入圖像數(shù)據(jù)的對比度；亮度模塊，用于調(diào)整輸入圖像數(shù)據(jù)的亮度；和平均圖像電平檢測器，用于計(jì)算輸入圖像數(shù)據(jù)的平均圖像電平(APL)，其中，該設(shè)備根據(jù)從平均圖像電平檢測器輸出的平均圖像電平來控制亮度模塊和對比度模塊的不止一個(gè)以提高輸入圖像的質(zhì)量。
該設(shè)備還可以包括灰度(gamma)補(bǔ)償器，用于對輸入圖像執(zhí)行灰度補(bǔ)償；和用戶控制單元，用于根據(jù)用戶輸入來控制輸入圖像數(shù)據(jù)的亮度和對比度至少一個(gè)的調(diào)整程度。
對于n等于1到預(yù)定數(shù)，通過計(jì)算一直到第(n)幀的平均圖像電平和第(n+1)幀的亮度的算術(shù)平均以產(chǎn)生一直到第(n+1)幀的平均圖像電平的重復(fù)的計(jì)算操作，平均圖像電平檢測器可以計(jì)算平均圖像電平。預(yù)定數(shù)可以被設(shè)置為6以防止屏幕上的閃爍。
根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例，一種提高輸入圖像的質(zhì)量的方法包括檢測用于計(jì)算輸入圖像數(shù)據(jù)的平均圖像電平的操作；和根據(jù)平均圖像電平，調(diào)整輸入圖像的亮度和對比度的至少一個(gè)。
該方法還可以包括對輸入圖像執(zhí)行灰度補(bǔ)償；和根據(jù)用戶輸入，控制輸入圖像數(shù)據(jù)的亮度和對比度的至少一個(gè)的調(diào)整度。
在對調(diào)整度的控制中，將被調(diào)整的輸入圖像數(shù)據(jù)的亮度和對比度的至少一個(gè)的范圍可以根據(jù)用戶輸入來被控制。該方法還可以包括根據(jù)用戶輸入選擇地實(shí)現(xiàn)亮度和對比度的調(diào)整。此外，平均圖像電平的計(jì)算可以包括對于n等于1到約定數(shù)，計(jì)算一直到第(n)幀的平均圖像電平和第(n+1)幀的亮度的算術(shù)平均以產(chǎn)生一直到第(n+1)幀的平均圖像電平。在示例性的實(shí)施例中，預(yù)定數(shù)可以被設(shè)置為6以防止屏幕上的閃爍。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過增加簡單的算法和電路，圖像質(zhì)量能夠被極大地提高。


參照附圖，通過詳細(xì)地描述其示例性的實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其它方面將會(huì)變得更加明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明另一示例性的實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的方框圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例的用于圖像質(zhì)量提高設(shè)備中的平均圖像電平計(jì)算操作；圖4示出根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的補(bǔ)償范圍；圖5示出根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的亮度調(diào)制操作；和圖6是示出根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的方框圖。參照圖1，圖像質(zhì)量提高設(shè)備100包括對比度模塊110、亮度模塊130、灰度補(bǔ)償器170、平均圖像電平檢測器150和用戶控制單元190。圖像質(zhì)量提高設(shè)備還包括能夠通過用戶控制單元190實(shí)現(xiàn)對比度模塊110和亮度模塊130的選擇控制的開關(guān)(SW_C和SW_B)。
輸入圖像數(shù)據(jù)的平均圖像電平由平均圖像電平檢測器150檢測。平均圖像電平還能夠通過檢測輸入圖像信息的單幀的RGB值來被計(jì)算。然而，當(dāng)包括突然的運(yùn)動(dòng)改變的圖像信息根據(jù)單幀的平均圖像電平被處理時(shí)，能夠發(fā)生由于補(bǔ)償而引起的閃爍。因此，多于一幀的平均圖像電平而不是單幀的平均圖像電平被使用。隨后將詳細(xì)地描述平均圖像電平檢測器150的操作。
當(dāng)輸入圖像數(shù)據(jù)的平均亮度電平被檢測時(shí)，使用平均亮度電平來補(bǔ)償圖像信息的對比度和亮度。通過這么做，響應(yīng)于用戶輸入，用戶控制單元190能夠改變將被調(diào)整對比度和亮度的范圍。例如，僅僅當(dāng)由平均圖像電平檢測器150檢測出的平均圖像電平小于預(yù)定的電平時(shí)，用戶能夠選擇由亮度模塊130來調(diào)整亮度。僅僅當(dāng)檢測出的平均亮度電平小于預(yù)定的電平時(shí)，用戶還能夠選擇使對比度模塊110能夠調(diào)整輸入圖像數(shù)據(jù)的對比度。隨后將詳細(xì)地描述對比度和亮度調(diào)整的范圍。
此外，用戶控制單元190根據(jù)用戶輸入能夠選擇對比度模塊110和亮度模塊130之一。例如，當(dāng)用戶僅僅選擇調(diào)整亮度時(shí)，用戶控制單元190能夠閉合一個(gè)開關(guān)(即，SW_B)，而保留另一開關(guān)(即，SW_C)打開以不激活對比度模塊110。此外，用戶控制單元190能夠調(diào)整輸入圖像數(shù)據(jù)的對比度和亮度的補(bǔ)償程度，即補(bǔ)償中改變的操作。例如，用戶優(yōu)選的補(bǔ)償中大的改變能夠使對比度和亮度補(bǔ)償?shù)牟僮鞲笠垣@得期望的圖像。隨后將詳細(xì)地描述調(diào)整補(bǔ)償?shù)牟襟E的用戶控制單元190的操作?；叶妊a(bǔ)償器170對輸入圖像執(zhí)行灰度補(bǔ)償。
圖1中的圖像質(zhì)量提高設(shè)備100使用由平均圖像電平檢測器150檢測并反饋的平均圖像電平以操作對比度模塊110和亮度模塊130。然而，本發(fā)明并不局限于這種配置，并且在其中輸入圖像數(shù)據(jù)的平均圖像電平被檢測并且使用檢測出的平均圖像電平來補(bǔ)償對比度和亮度的配置能夠被應(yīng)用于本發(fā)明。
圖2是根據(jù)本發(fā)明另一示例性的實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的方框圖。
參照圖2，圖像質(zhì)量提高設(shè)備200包括對比度模塊210、亮度模塊230、灰度補(bǔ)償器270、平均圖像電平檢測器250和對比度/亮度調(diào)整器290。圖2中所示的圖像質(zhì)量提高設(shè)備包括對比度/亮度調(diào)整器290，其通過使用由平均圖像電平檢測器250檢測的平均圖像電平來補(bǔ)償輸入圖像數(shù)據(jù)的對比度和亮度。即，對比度/亮度調(diào)整器290接收平均圖像電平檢測器250的輸出以對輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行對比度和亮度補(bǔ)償。如上所述，亮度和對比度的補(bǔ)償?shù)姆秶统潭饶軌蛴捎脩糨斎雭碚{(diào)整。
對比度模塊210、亮度模塊230、灰度補(bǔ)償器270和平均圖像電平檢測器250的配置和操作與包括在圖1中所示的圖像質(zhì)量提高設(shè)備100中的對比度模塊110、亮度模塊130、灰度補(bǔ)償器170和平均圖像電平檢測器150的配置和操作相同。因此，省略重復(fù)的描述。
與圖1中所示的圖像質(zhì)量提高設(shè)備100相比較，圖2中所示的圖像質(zhì)量提高設(shè)備200包括分離的對比度/亮度調(diào)整器290而不是使用從平均值檢測器250的反饋結(jié)果。
圖2中所示的圖像質(zhì)量提高設(shè)備200向著最佳的對比度和亮度值的方向執(zhí)行補(bǔ)償，因此不僅圖像變亮，而且當(dāng)圖像變暗時(shí)，灰色縮放(gray scaling)也被改善。此外，因?yàn)榭紤]了飽和區(qū)計(jì)算平均圖像電平，所以包括飽和區(qū)的輸入圖像也能夠被處理以增加色彩再現(xiàn)性能。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例的用于圖像質(zhì)量提高設(shè)備中的平均圖像電平計(jì)算操作。
根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備使用多個(gè)連續(xù)的輸入圖像的平均圖像電平而不是單個(gè)輸入圖像的平均圖像電平，以便即使當(dāng)輸入圖像數(shù)據(jù)的突然變化發(fā)生時(shí)也降低閃爍現(xiàn)象。即，輸入圖像數(shù)據(jù)的第一幀F(xiàn)1和第二幀F(xiàn)2被平均以產(chǎn)生第一輸出OUT1。然后，第一輸出OUT1和第三幀F(xiàn)3的算術(shù)平均被計(jì)算以產(chǎn)生第二輸OUT2。使用相似的算法，第(k)輸出OUT(K)和第(K+2)幀F(xiàn)(K+2)的算術(shù)平均被計(jì)算以產(chǎn)生第(K+1)輸出OUT(K+1)。
通過使用圖3中所示的操作獲得平均圖像電平，即使當(dāng)圖像中發(fā)生突然的改變時(shí)，平均圖像電平也是穩(wěn)定的，因而屏幕上的閃爍能夠被減少。在這種情況下，調(diào)整操作被優(yōu)化地調(diào)整為40ms，其相當(dāng)于幀間(inter-frame)時(shí)間間隔16.6ms的兩倍。當(dāng)用于計(jì)算平均圖像電平的幀的數(shù)量增加時(shí)，從而，輸出平均圖像電平能夠被穩(wěn)定。然而，當(dāng)過量的幀被用來計(jì)算時(shí)，可能發(fā)生由于計(jì)算負(fù)載而引起的時(shí)間延遲。因此，為了高速度操作，用于平均圖像電平計(jì)算的幀的數(shù)量將被仔細(xì)地選擇。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)確定當(dāng)六個(gè)幀被用于計(jì)算平均圖像電平時(shí)，可以獲得最佳結(jié)果。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的補(bǔ)償范圍。如圖4中所示，所計(jì)算的平均圖像電平具有三類(I、II、III)。當(dāng)所計(jì)算的平均圖像電平屬于第二類(II)時(shí)，用戶能夠選擇不去執(zhí)行補(bǔ)償。當(dāng)平均圖像電平屬于第三類(III)時(shí)，用戶還能夠選擇降低輸入圖像的對比度和亮度。另一方面，當(dāng)平均圖像電平屬于第一類(I)時(shí)，用戶能夠選擇增加輸入圖像的對比度和亮度。如上所述，補(bǔ)償范圍能夠被設(shè)置在圖1中的用戶控制單元190中或圖2中的對比度/亮度調(diào)整器290中。
另外，僅當(dāng)平均圖像電平是太小或太大時(shí)，用戶還能夠?qū)崿F(xiàn)補(bǔ)償。例如，對明亮圖像敏感的用戶能夠選擇對明亮圖像執(zhí)行補(bǔ)償，而不激活對黑暗圖像的補(bǔ)償操作。
此外，用戶還能夠選擇相應(yīng)于輸入圖像數(shù)據(jù)的特征的補(bǔ)償范圍。例如，在足球比賽、草坪表面的綠色在其中占優(yōu)勢的圖像的情況下，考慮到球的顏色和大小以及球員的制服顏色，用戶能夠定制補(bǔ)償范圍。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高設(shè)備的亮度調(diào)制操作。
圖5中所示的平均圖像電平是通過增加輸入圖像數(shù)據(jù)的RGB這并將其表示成十進(jìn)制值而獲得的實(shí)驗(yàn)值。如圖5中所示，亮度補(bǔ)償?shù)某潭雀鶕?jù)所計(jì)算的平均圖像電平的范圍而改變。當(dāng)平均圖像電平被包括在701至800的范圍中時(shí)，不補(bǔ)償亮度。另一方面，當(dāng)平均圖像電平低于450時(shí)，亮度將被補(bǔ)償+6。類似地，當(dāng)平均圖像電平大于1051時(shí)，亮度將被降低-6。圖5中所示的補(bǔ)償表格被表示成示例，并且并不規(guī)定限制本發(fā)明的范圍。例如，對亮度變化不敏感的用戶可能更喜歡按照步進(jìn)3而不是1來補(bǔ)償亮度。在這種情況下，亮度將從-18到+18，而不是圖5中所示的-6到+6被補(bǔ)償。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例的圖像質(zhì)量提高方法的流程圖。
開始，在操作步驟S610中，輸入圖像數(shù)據(jù)由圖像處理設(shè)備接收。然后，在操作步驟S630中，所接收的輸入圖像數(shù)據(jù)的平均圖像電平被計(jì)算。平均圖像電平由圖1和圖2中所示的平均圖像電平檢測器之一計(jì)算。
然后，在操作步驟S650中，輸入圖像數(shù)據(jù)的對比度和亮度電平根據(jù)計(jì)算的平均圖像電平和用戶輸入來被調(diào)整。如上所述，輸入圖像數(shù)據(jù)的對比度和亮度的補(bǔ)償范圍和程度能夠由用戶調(diào)整。對比度和亮度補(bǔ)償還能夠通過使用反饋的平均圖像電平來被執(zhí)行，或者能夠由分離的對比度/亮度調(diào)整器執(zhí)行。
最后，在操作步驟S670中，補(bǔ)償?shù)妮敵鰣D像數(shù)據(jù)被顯示。
如圖6中所示，通過使用輸入圖像數(shù)據(jù)的平均圖像電平，輸入圖像數(shù)據(jù)的圖像質(zhì)量被提高。
通過使用數(shù)字圖像信號的平均圖像電平來補(bǔ)償輸入圖像數(shù)據(jù)的對比度和亮度，根據(jù)本發(fā)明的圖像質(zhì)量提高設(shè)備能夠提高圖像質(zhì)量。
因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的設(shè)備當(dāng)補(bǔ)償數(shù)字圖像信號以穩(wěn)定輸出圖像時(shí)使用多于一個(gè)平均圖像電平，所以，即使當(dāng)大量的運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在輸入圖像中時(shí)，閃爍也能夠被減到最少。
盡管參照其示例性的實(shí)施例，已經(jīng)詳細(xì)地顯示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，在不脫離由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在其中進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)的改變。
權(quán)利要求
1.一種用于提高輸入圖像質(zhì)量的設(shè)備，該設(shè)備包括對比度模塊，其調(diào)整輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)的對比度；亮度模塊，其調(diào)整圖像數(shù)據(jù)的亮度；和平均圖像電平檢測器，用于計(jì)算圖像數(shù)據(jù)的平均圖像電平；和控制單元，其根據(jù)由平均圖像電平檢測器計(jì)算的平均圖像電平來控制亮度模塊和對比度模塊的至少一個(gè)以提高輸入圖像的質(zhì)量。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括灰度補(bǔ)償器，其對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行灰度補(bǔ)償，其中，控制單元根據(jù)用戶輸入來控制圖像數(shù)據(jù)的亮度和對比度的至少一個(gè)的調(diào)整程度。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，控制單元根據(jù)用戶輸入來控制將被調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)的亮度和對比度的至少一個(gè)的范圍。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括開關(guān)，其由控制單元選擇地閉合并實(shí)現(xiàn)亮度模塊和對比度模塊的選擇控制。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，對于n等于1到預(yù)定數(shù)，通過計(jì)算一直到第(n)幀的平均圖像電平和第(n+1)幀的亮度的算術(shù)平均以產(chǎn)生一直到第(n+1)幀的平均圖像電平的重復(fù)的計(jì)算操作，平均圖像電平檢測器計(jì)算平均圖像電平。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，預(yù)定數(shù)是6以防止屏幕上的閃爍。
7.一種提高輸入圖像的質(zhì)量的方法，該方法包括計(jì)算輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)的平均圖像電平；和根據(jù)平均圖像電平，調(diào)整圖像的亮度和對比度的至少一個(gè)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行灰度補(bǔ)償；和根據(jù)用戶輸入，控制圖像數(shù)據(jù)的亮度和對比度的至少一個(gè)的調(diào)整度。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在調(diào)整度的控制中，將被調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)的亮度和對比度的至少一個(gè)的范圍根據(jù)用戶輸入來被控制。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括根據(jù)用戶輸入來選擇地實(shí)現(xiàn)亮度和對比度的調(diào)整。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，平均圖像電平的計(jì)算包括對于n等于1到預(yù)定數(shù)，計(jì)算一直到第(n)幀的平均圖像電平和第(n+1)幀的亮度的算術(shù)平均以產(chǎn)生一直到第(n+1)幀的平均圖像電平。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，預(yù)定數(shù)是6以防止屏幕上的閃爍。
全文摘要
用于提高輸入圖像的質(zhì)量的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括，對比度模塊，用于調(diào)整輸入圖像數(shù)據(jù)的對比度；亮度模塊，用于調(diào)整輸入圖像數(shù)據(jù)的亮度；和平均圖像電平檢測器，用于計(jì)算輸入圖像數(shù)據(jù)的平均圖像電平，其中，該設(shè)備根據(jù)從平均圖像電平檢測器輸出的平均圖像電平來控制亮度模塊和對比度模塊的不止一個(gè)以提高輸入圖像的質(zhì)量。通過增加簡單的算法和電路，圖像質(zhì)量能夠被極大地提高。
文檔編號H04N5/57GK1638427SQ20051000007
公開日2005年7月13日 申請日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月8日
發(fā)明者金明煥 申請人:三星電子株式會(huì)社