專利名稱：圖像校正電路、圖像校正方法和圖像顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有對圖像信號執(zhí)行校正處理功能的圖像校正電路、圖像校正方法和圖像顯示器。
背景技術：
諸如電視接收機、VCR(盒式磁帶錄像機)、數(shù)字照相機、電視照相機或打印機等設備通常具有圖像處理功能，此功能對輸入圖像執(zhí)行圖像質量校正，隨后將輸入圖像輸出(例如，諸如亮度或對比度控制和輪廓校正等功能)。此功能主要有效地適用于全黑和低對比度圖像或模糊圖像。
在這些功能之中，通常，通過校正代表所謂伽馬特性的伽馬曲線執(zhí)行對比度控制，舉例來說，存在將亮度分布用作輸入圖像直方圖分布的方法。更具體地，例如，如圖14A所示，在低亮度區(qū)域(黑色電平區(qū)域)內分布亮度分布(亮度分布106A)的情況下，例如，如圖14B所示，將伽馬曲線從L101校正到L102。類似地，例如如圖15A所示，在高亮度區(qū)域(白色電平區(qū)域)內分布亮度分布(亮度分布106B)的情況下，例如，如圖15B所示，將伽馬曲線從L101校正到L103，和例如如圖16A所示，在中間亮度區(qū)域內分布亮度分布(亮度分布106C)的情況下，例如如圖16B所示，將伽馬曲線從L101校正到L104。此外，將在校正伽馬曲線時在每個亮度電平上設置的校正量稱作增益。
而且，例如，在日本待審專利申請公開文本No.2006-93753和2005-175933中，公開了對比度改善方法，其中將輸入圖像的亮度分布檢測為直方圖分布，根據(jù)亮度直方圖分布在每個分布峰上校正伽馬曲線。

發(fā)明內容
在相關技術中使用亮度直方圖分布的對比度改進方法中，如圖14A和14B至圖16A和16B所示，將在所有亮度區(qū)域內檢測的分布結果反映到所有亮度區(qū)域內的對比度改進，或者如在日本待審專利申請公開文本No.2006-93753和2005-175933中所述的，將在部分亮度區(qū)域內檢測的分布結果反映到該部分的對比度改進。然而，在這種對比度改進方法的情況下，例如如下文將要描述的，根據(jù)輸入圖像的描述，可能不能有效地改進對比度，或者所顯示的圖像可能看起來不自然。
換句話說，例如，考慮在僅一個分布峰或少量分布峰存在于圖像幀內的亮度直方圖分布內的情況下，當在每個分布峰上校正伽馬曲線時，能夠實現(xiàn)有效的對比度改進。然而，在大量分布峰存在于亮度直方圖分布內的情況下，當根據(jù)亮度區(qū)域部分內的分布結果在該大量分布峰中的每個分布峰上校正伽馬曲線時，例如，伽馬曲線非常復雜，如圖17A和圖17B內所示的伽馬曲線L105A和L105B。因此，例如如圖17A所示，降低了改進對比度的效果，當提高曲線斜率以改善效果時，例如，該曲線具有類似于如圖17B所示的伽馬曲線L105B的負斜率，因而所顯示的圖像看起來不自然。
因而，在將所有亮度區(qū)域內檢測到的分布結果反映到對比度改進或者將部分亮度區(qū)域內檢測到的分布結果反映到該部分的對比度改進的相關技術中，難以與輸入圖像的描述無關地有效地改進對比度。
鑒于上文，希望提供一種能夠實現(xiàn)與輸入圖像描述無關地有效對比度改進的圖像校正電路、圖像校正方法和圖像顯示器。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供第一圖像校正電路，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該圖像校正電路包括亮度分布獲取裝置，用于獲取黑色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最低亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；確定裝置，用于根據(jù)所獲取的黑色側中間亮度分布確定低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線內的參考點并且通過參考輸入/輸出特性線的最小亮度點；和校正執(zhí)行裝置，用于根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有低于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。在這種情況下，“參考輸入/輸出特性線”并不限制于直線形狀的特性，可以是曲線所示的特性。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種第一圖像校正方法，其中根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該方法包括步驟獲取黑色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最低亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；根據(jù)所獲取的黑色側中間亮度分布確定低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并通過參考輸入/輸出特性線的最低亮度點；和根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有低于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種第一圖像顯示器，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該圖像顯示器包括亮度分布獲取裝置，用于獲取黑色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最低亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；確定裝置，用于根據(jù)所獲取的黑色側中間亮度分布確定低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并通過參考輸入/輸出特性線的最低亮度點；校正執(zhí)行裝置，用于根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有低于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正；和顯示器裝置，用于根據(jù)執(zhí)行圖像校正的輸入圖像數(shù)據(jù)顯示圖像。
在根據(jù)本發(fā)明實施例的第一圖像校正電路中，第一圖像校正方法和第一圖像顯示器內，在圖像幀內輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域內獲得黑色側中間亮度分布。而且，根據(jù)所獲得的黑色中間亮度分布確定通過參考點和最小亮度點的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線。隨后，根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線執(zhí)行對具有低于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)的圖像校正。因此，根據(jù)作為在本地區(qū)域內的亮度分布的黑色側中間亮度分布，確定在相對于參考亮度具有更低亮度的區(qū)域內的輸入/輸出特性曲線(低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線)，所述更低亮度區(qū)域是所述區(qū)域更寬的區(qū)域，因而與輸入圖像數(shù)據(jù)描述無關，該低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線輕易地構成簡單曲線。
在根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像校正電路中，上述低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線最好是低于參考輸入/輸出特性線提供、不具有拐點的曲線。在這種情況下，“拐點”(inflection point)是指定義曲線的函數(shù)的二次導數(shù)符號從正值變?yōu)樨撝祷蛘邚呢撝底優(yōu)檎档狞c。在這樣一種配置下，低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線形成最簡單的曲線，進一步提高了改進對比度的效果。
而且，上述亮度分布獲取裝置最好還獲取白色側中間亮度分布作為在中間亮度區(qū)域中的最高亮度和參考亮度之間區(qū)域內的亮度分布，上述確定裝置還根據(jù)所獲得的白色側中間亮度分布確定通過參考輸入/輸出特性線內的參考點和通過參考輸入/輸出特性線的最大亮度點的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，和上述校正執(zhí)行裝置根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線和所確定的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對在相對于參考亮度具有較低亮度和較高亮度的區(qū)域內的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。在這樣一種配置下，根據(jù)所獲取的黑色側中間亮度分布和所獲取的白色側中間亮度分布，確定低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，和根據(jù)該特性曲線，執(zhí)行在低亮度區(qū)域和高亮度區(qū)域內輸入圖像數(shù)據(jù)的圖像校正。因此，除了低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線之外，高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線輕易地形成簡單曲線，而與輸入圖像的描述無關，進一步提高了改進對比度的效果。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供第二圖像校正電路，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該圖像校正電路包括亮度分布獲取裝置，用于獲取白色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最高亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；確定裝置，用于根據(jù)所獲取的白色側中間亮度分布確定高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并通過參考輸入/輸出特性線的最高亮度點；和校正執(zhí)行裝置，用于根據(jù)所確定的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有高于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供第二圖像校正方法，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該方法包括步驟獲取白色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最高亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；根據(jù)所獲取的白色側中間亮度分布確定高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并通過參考輸入/輸出特性線的最高亮度點；和根據(jù)所確定的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有高于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供第二圖像顯示器，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該圖像顯示器包括亮度分布獲取裝置，用于獲取白色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最高亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；確定裝置，用于根據(jù)所獲取的白色側中間亮度分布確定高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并通過參考輸入/輸出特性線的最高亮度點；校正執(zhí)行裝置，用于根據(jù)所確定的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有高于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正；和顯示裝置，用于根據(jù)執(zhí)行圖像校正的輸入圖像數(shù)據(jù)顯示圖像。
在根據(jù)本發(fā)明實施例的第二圖像校正電路中，第二圖像校正方法和第二圖像顯示器內，在圖像幀內輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域內獲得白色側中間亮度分布。而且，根據(jù)所獲得的白色中間亮度分布確定通過參考點和最大亮度點的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線。隨后，根據(jù)所確定的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線執(zhí)行對高亮度區(qū)域內的輸入圖像數(shù)據(jù)的圖像校正。因此，根據(jù)作為在本地區(qū)域內亮度分布的白色側中間亮度分布，確定在相對于參考亮度具有較高亮度區(qū)域內的輸入/輸出特性曲線(高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線)，所述較高亮度區(qū)域是比所述區(qū)域更寬的區(qū)域，因而與輸入圖像數(shù)據(jù)描述無關，該高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線輕易地構成簡單曲線。
在根據(jù)本發(fā)明實施例的第一圖像校正電路、第一圖像校正方法或第一圖像顯示器內，在圖像幀內輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域內獲得黑色側中間亮度分布，根據(jù)該黑色側中間亮度分布確定通過參考點和最小亮度點的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線執(zhí)行對低亮度區(qū)域內輸入圖像數(shù)據(jù)的圖像校正，因而與輸入圖像數(shù)據(jù)描述無關，該低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線能夠輕易地構成簡單曲線。因此，例如，即使在圖像幀內亮度直方圖分布包括大量分布峰的情況下，也不顯示不自然的圖像，能夠實現(xiàn)有效的對比度改進。
而且，在根據(jù)本發(fā)明實施例的第二圖像校正電路、第二圖像校正方法或第二圖像顯示器內，在圖像幀內輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域內獲得白色側中間亮度分布，根據(jù)該白色側中間亮度分布確定通過參考點和最大亮度點的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，根據(jù)所確定的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線執(zhí)行對高亮度區(qū)域內輸入圖像數(shù)據(jù)的圖像校正，因而與輸入圖像數(shù)據(jù)描述無關，該高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線能夠輕易地構成簡單曲線。因此，例如，即使在圖像幀內亮度直方圖分布包括大量分布峰的情況下，也不顯示不自然的圖像，能夠實現(xiàn)有效的對比度改進。
根據(jù)下述描述，本發(fā)明的其它和進一步的目標、特征和優(yōu)點將變得更加明顯。


圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像顯示器整體配置的電路方框圖；圖2是描述亮度分布、加權亮度中心和中間亮度區(qū)域之間關系的曲線；圖3A和圖3B是描述黑色側中間亮度分布和白色側中間亮度分布的曲線；圖4A和圖4B是圖示根據(jù)第一實施例的輸入/輸出特性線的具體例子的曲線；圖5A和圖5B是描述在總分布值和中間亮度區(qū)域內增益之間關系的具體例子的曲線；圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的輸入/輸出特性線生成部的配置的電路方框圖；圖7A和圖7B是描述黑色側亮度分布和白色側亮度分布的曲線；圖8A和圖8B是圖示根據(jù)第二實施例的輸入/輸出特性線的具體例子的曲線；圖9A和圖9B是圖示根據(jù)第二實施例的輸入/輸出特性線的其它具體例子的曲線；圖10A和圖10B是用于描述根據(jù)本發(fā)明的改進在亮度分布、參考亮度和中間亮度區(qū)域之間關系的曲線；圖11A和圖11B是用于描述根據(jù)本發(fā)明的改進在亮度分布、參考亮度和中間亮度區(qū)域之間關系的曲線；圖12A和圖12B是用于描述在亮度分布、參考亮度和中間亮度區(qū)域之間關系的曲線；圖13是用于描述根據(jù)本發(fā)明的改進在亮度分布、初始參考亮度、初始中間亮度區(qū)域和加權中間亮度中心之間關系的曲線；圖14A和圖14B是用于描述在相關技術中在亮度分布和圖像顯示器內伽馬曲線的改變模式之間關系的例子的曲線；圖15A和圖15B是用于描述在相關技術中在亮度分布和圖像顯示器內伽馬曲線的改變模式之間關系的另一個例子的曲線；圖16A和圖16B是用于描述在相關技術中在亮度分布和圖像顯示器內伽馬曲線的改變模式之間關系的又一個例子的曲線；和圖17A和圖17B是圖示在相關技術中圖像顯示內伽馬曲線改變模式的另一個例子的曲線。
具體實施例方式
下文將參考附圖詳細地描述優(yōu)選實施例。
第一實施例圖1圖示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像顯示器的整體配置。圖像顯示器包括圖像處理功能部，包括調諧器11、Y/C分離電路12、色度解碼器13、開關14、延遲電路15；輸入/輸出特性線生成部2和圖像處理部3；以及圖像顯示功能部，包括矩陣電路41、驅動器(driver)42和顯示器5。根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像校正電路和圖像校正方法通過根據(jù)本實施例的圖像顯示器實施，所以在下文中將對它們進行描述。
除了來自TV(電視)的TV信號之外，輸入給圖像顯示器的圖像信號可以從VCR(盒式磁帶錄像機)、DVD(數(shù)字化視頻光盤)等輸出。當前的電視機和個人計算機(PC)從多種媒體獲取圖像信息和顯示與每個媒體對應的圖像已經(jīng)變成普通實施方式。
調諧器11接收和解調來自TV的TV信號，和輸出該TV信號作為復合視頻突發(fā)信號(CVBS)。
Y/C分離電路12將來自調諧器11的復合視頻突發(fā)信號或者來自VCR或DVD1的復合視頻突發(fā)信號分離成亮度信號Y1和色度信號C1以將它們輸出。
色度解碼器13將由Y/C分離電路12分離的亮度信號Y1和色度信號C1輸出作為包括亮度信號Y1和色差信號U1和V1的YUV信號(Y1、U1、V1)。
YUV信號是數(shù)字圖像的圖像數(shù)據(jù)，和一組對應于在兩維圖像上的位置的像素值。亮度信號Y代表亮度電平，并采用在100％白色的白電平和黑電平之間的幅度值。而且，100％白色圖像信號是單位稱作IRE的100(IRE)，IRE(無線電工程師協(xié)會)表示圖像信號的相對比值。黑電平是0IRE。另一方面，色差信號U和V分別對應于通過從藍色(B)減去亮度信號Y生成的信號B-Y和通過從紅色(R)中減去亮度信號Y生成的信號R-Y，和當組合信號U和V與亮度信號Y時，可以顯示顏色(顏色相位、色彩飽和度、亮度)。
開關14切換來自多種媒體的YUV信號(在這種情況下，來自DVD2的YUV信號(Y1，U1，V1)和YUV信號(Y2，U2，V2))，從而輸出選定信號作為YUV信號(Yin，Uin，Vin)。
輸入/輸出特性線生成部2自適應地生成在隨后將要描述的圖像處理部3的γ校正執(zhí)行電路31內使用的輸入/輸出特性線(γ曲線)，和包括亮度分布獲取電路21、黑色側中間亮度分布獲取電路22、白色側中間亮度分布獲取電路23和特性線確定部24。
亮度分布獲取電路21根據(jù)自開關14輸出的YUV信號(Yin，Uin，Vin)的亮度信號Yin獲取亮度分布作為直方圖分布，和確定所獲取亮度分布的加權亮度中心以確定中心在加權亮度中心上的中間亮度區(qū)域。加權亮度中心是一個亮度位置，該位置對應于等于亮度和頻率之積的和(總積分)除以一個圖像幀的亮度分布中的頻率之和的數(shù)值。
圖2圖示由亮度分布獲取電路21獲取的亮度分布(亮度分布6)的例子，縱軸表示直方圖分布的頻率，和橫軸表示亮度電平。
當顯示圖像或者作為1場數(shù)據(jù)的圖像幀的每個數(shù)據(jù)(構成一個屏幕的圖像數(shù)據(jù))時，亮度分布獲取電路21獲取這樣一個每個數(shù)據(jù)用于1幀的亮度分布6。而且，根據(jù)這樣一個亮度分布6，在每個圖像幀內確定亮度分布的加權亮度中心(例如在圖2內的加權亮度中心G1)，和將具有從所獲取的加權亮度中心G1至低亮度側和高亮度側的每個的預先確定寬度(在圖2內圖示的例子中，等于3個灰度級的寬度)的區(qū)域確定為在每個圖像幀中的中間亮度區(qū)域。在這種情況下，例如通過下述公式1確定加權亮度中心G，可以在每個圖像幀內獲得亮度分布，因而可以在每個圖像幀內確定加權亮度中心G。此外，將以這種方式獲得的亮度分布6的數(shù)據(jù)、加權亮度中心G和中間亮度區(qū)域6M輸出給黑色側中間亮度分布獲取電路22和白色側中間亮度分布獲取電路23。
公式1G=hist1×P1+hist2×P2····+histm×Pmhist1+hist2+····+histm]]>=Σk=1m(histk×Pk)Σk=1mhistk---(1)]]>G加權亮度中心；m在亮度分布內亮度電平的劃分數(shù)；histk在亮度分布內第k個亮度電平的頻率；Pk在亮度分布內第k個亮度電平。
根據(jù)由亮度分布獲取電路21獲取的亮度分布6的數(shù)據(jù)、加權亮度中心G和中間亮度區(qū)域6M，例如如圖3A所圖示的，黑色側中間亮度分布獲取電路22獲取在每個圖像幀中的黑色側中間亮度分布61作為在亮度低于在每個圖像幀內確定的中間亮度區(qū)域6M內的加權亮度中心G(黑色側中間亮度區(qū)域6BM)的區(qū)域內的亮度分布。類似地，根據(jù)由亮度分布獲取電路21獲取的亮度分布6的數(shù)據(jù)、加權亮度中心G和中間亮度區(qū)域6M，例如如圖3B所圖示的，白色側中間亮度分布獲取電路23獲取在每個圖像幀中的白色側中間亮度分布62作為在亮度高于在每個圖像幀內確定的中間亮度區(qū)域6M內的加權亮度中心G的區(qū)域內的亮度分布。
再次參見圖1，例如如圖4A所示，根據(jù)由黑色側中間亮度分布獲取電路22獲取的黑色側中間亮度分布61和由白色側中間亮度分布獲取電路23獲取的白色側中間亮度分布62，如圖3A和圖3B所示，特性線確定部分24確定輸入/輸出特性線(γ曲線)Lout1，它是代表輸入亮度信號Yin＝輸出亮度信號Yout的自適應改變的參考輸入/輸出特性線L0。更具體地，γ曲線Lout1包括低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1，LB1通過由加權亮度中心G1和在加權亮度中心G1上參考輸入/輸出特性線L0的數(shù)值確定的中心點P1和參考輸入/輸出特性線L0的最小亮度點P3，LW1通過中心點P1和參考輸入/輸出特性線L0的最大亮度點P4。低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1分別設置得低于和高于參考輸入/輸出特性線L0，將它們中的每個分別表示為不具有拐點的曲線(例如二次曲線)，因而整個γ曲線Lout1是S狀曲線。此外，如圖4A和4B所示，LB1和LB2低于L0，和LW1和LW2高于L0，因而將對比度改善集中于加權亮度中心G1。
如上所述，在每個圖像幀內確定加權亮度中心，因此，例如如圖4B所示，可以在每個圖像幀內獲得中心點、低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線、高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線和γ曲線，并且在每個圖像幀內是不同的(例如在附圖中的加權亮度中心G2、中心點P2、低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB2、高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW2和γ曲線Lout2)。
而且，特性線確定部24根據(jù)黑色側中間亮度分布61內的總分布值和白色側中間亮度分布62內的總分布值確定在低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1內的適當增益值，即從參考輸入/輸出特性線L0的自適應改變的合適量。
在這種情況下，圖5A圖示在黑色側中間亮度區(qū)域6BM內總分布值和在低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1內增益(黑色側增益Bg)之間的關系，和圖5B圖示在白色側中間亮度區(qū)域6WB內的總分布值和在高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1內增益(白色側增益Wg)之間的關系。
在圖5A和圖5B內，相對于水平軸內總分布值的數(shù)值，存在分別由黑色側分布閾值Bt0至Bt3和白色側分布閾值Wt0至Wt3劃分的五個區(qū)域B0至B4和五個區(qū)域W0至W4。
更具體地，在圖5A中，在總分布值等于或小于黑色側分布閾值Bt0的區(qū)域B0內，黑色側增益Bg的值是“0”，在這種情況下，參考輸入/輸出特性線L0不改變成圖4A或圖4B所示的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1或LB2，并維持原狀。在總分布值大于黑色側分布閾值Bt0并等于或小于黑色側分布閾值Bt1的區(qū)域B1內，黑色側增益Bg的數(shù)值隨著總分布值內的增加而增加(在這種情況下線性地增加)。而且，在總分布值大于黑色側分布閾值Bt1和等于或小于黑色側分布閾值Bt2的區(qū)域B2內，由黑色側增益閾值Bg2限制黑色側增益Bg從而變成統(tǒng)一值，在總分布值大于黑色側分布閾值Bt2的區(qū)域B3和B4內，將黑色側增益Bg限制得低于黑色側增益閾值Bg2。換句話說，在總分布值大于黑色側分布閾值Bt2和等于或小于黑色側分布閾值Bt3的區(qū)域B3內，黑色側增益Bg的值隨著總分布值內的增加而降低(在這種情況下線性地降低)，和在總分布值大于黑色側分布閾值Bt3的區(qū)域B4內，將黑色側增益Bg限制為小于黑色側增益閾值Bg2的黑色側增益閾值Bg1以成為統(tǒng)一值。
類似地，在圖5B內，在總分布值等于或小于白色側分布閾值Wt0的區(qū)域W0內，白色側增益Wg的值是“0”，和在這種情況下，參考輸入/輸出特性線L0不改變成圖4A或圖4B所示的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1或LW2，并維持原狀。在總分布值大于白色側分布閾值Wt0并等于或小于白色側分布閾值Wt1的區(qū)域W1內，白色側增益Wg的數(shù)值總分布值內的增加而增加(在這種情況下線性地增加)。而且，在總分布值大于白色側分布閾值Wt1和等于或小于白色側分布閾值Wt2的區(qū)域W2內，由白色側增益閾值Wg2限制白色側增益Wg從而變成統(tǒng)一值，在總分布值大于白色側分布閾值Wt2的區(qū)域W3和W4內，將白色側增益Wg限制得低于白色側增益閾值Wg2。換句話說，在總分布值大于白色側分布閾值Wt2和等于或小于白色側分布閾值Wt3的區(qū)域W3內，將白色側增益Wg的值隨著總分布值內的增加而降低(在這種情況下線性地降低)，和在總分布值大于白色側分布閾值Wt3的區(qū)域W4內，將白色側增益Wg限制為小于白色側增益閾值Wg2的白色側增益閾值Wg1以成為統(tǒng)一值。
因而，參考在黑色側中間亮度區(qū)域6BM和白色側中間亮度區(qū)域6WM內的總分布值，將黑色側增益Bg和白色側增益Wg分別增加到黑色側分布閾值Bt1和白色側分布閾值Wt1，根據(jù)總分布值和在總分布值大于黑色側分布閾值Bt1和白色側分布閾值Wt1的情況下，限制黑色側增益Bg和白色側增益Wg的值，從而調整在中間亮度區(qū)域6M中的增益以不過高，如隨后將要詳細描述的。
再次參見圖1，延遲電路15從延遲開關14輸出的色差信號Uin和Vin，同步色差信號Uin和Vin和從輸入/輸出特性線生成部2輸出的γ曲線Lout以將它們輸出給圖像處理部3。
圖像處理部3對YUV信號(Yin，Uin，Vin)執(zhí)行預先確定的圖像處理，所述YUV信號從開關14輸出和通過使用由輸入/輸出特性線生成部2自適應生成的γ曲線Lout通過延遲電路15，和在根據(jù)本實施例的圖像顯示器內，圖像處理部3包括對Y信號(Yin)執(zhí)行對比度改進處理的γ校正執(zhí)行電路31。
γ校正執(zhí)行電路31通過使用由輸入/輸出特性線生成部2自適應生成的γ曲線Lout對Y信號(Yin)執(zhí)行對比度改進處理。更具體地，例如，如圖4A和圖4B所示，將輸入亮度信號Yin的對比度控制為由在每個圖像幀內確定的γ曲線Lout1和Lout2在每個亮度電平內的增益中圖示的程度。將圖像處理(控制對比度)之后的YUV信號(Yout，Uout，Vout)輸出給矩陣電路41。
矩陣電路41從由圖像處理部3圖像處理之后的YUV信號(Yout、Uout、Vout)再現(xiàn)RGB信號，和將再現(xiàn)的RGB信號(Rout，Gout，Bout)輸出給驅動器42。
驅動器42根據(jù)矩陣電路41輸出的RGB信號(Rout，Gout，Bout)生成用于顯示器5的驅動信號，和將驅動信號輸出給顯示器5。
根據(jù)驅動器42輸出的驅動信號，顯示器5從由圖像處理部3圖像處理之后的YUV信號(Yout，Uout，Vout)顯示圖像。顯示器5可以是任意類型的顯示設備。例如，使用CRT(陰極射線管)51、LCD(液晶顯示器)52、PDP(等離子體顯示板；未圖示)、等等。
在這種情況下，輸入/輸出特性線生成部2和圖像處理部3對應于本發(fā)明中的“圖像校正電路”的具體例子，亮度分布獲取電路21、黑色側中間亮度分布獲取電路22和白色側中間亮度分布獲取電路23對應于本發(fā)明中的“亮度分布獲取裝置”的具體例子。而且，特性線確定部24對應于本發(fā)明中的“確定裝置”的具體例子，γ校正執(zhí)行電路31對應于本發(fā)明中的“校正執(zhí)行裝置”的具體例子。黑色側分布閾值Bt1和Bt2分別對應于本發(fā)明中的“第一黑色側分布閾值”和“第二黑色側分布閾值”的具體例子，黑色側增益閾值Bg2對應于本發(fā)明中的“黑色側增益閾值”的具體例子。白色側分布閾值Wt1和Wt2分別對應于本發(fā)明中的“第一白色側分布閾值”和“第二白色側分布閾值”的具體例子，和白色側增益閾值Wg2對應于本發(fā)明中的“白色側增益閾值”的具體例子。
接著，參見圖1至圖5A和5B，在下文中將描述根據(jù)本實施例的圖像顯示器的操作。
首先，將輸入給圖像顯示器的圖像信號解調成YUV信號。更具體地，由調諧器11將來自TV的TV信號解調成復合視頻突發(fā)信號，將復合視頻突發(fā)信號從VCR或DVD1直接輸入給圖像顯示器。隨后，在Y/C分離電路12中將復合視頻突發(fā)信號劃分成亮度信號Y1和色度信號C1，隨后在色度解碼器13中將亮度信號Y1和色度信號C1解碼成YUV信號(Y1，U1，V1)。另一方面，將YUV信號(Y2，U2，V2)從DVD2直接輸入給圖像顯示器。
接著，在開關14中，選擇YUV信號(Y1，U1，V1)或YUV信號(Y2，U2，V2)以輸出作為YUV信號(Yin，Uin，Vin)。隨后，將YUV信號(Yin，Uin，Vin)的亮度信號Yin輸出給輸入/輸出特性線生成部2和圖像處理部3內的γ校正執(zhí)行電路31，和將色差信號Uin和Vin輸出給延遲電路15。
在輸入/輸出特性線生成部2內，根據(jù)所輸入的亮度信號Yin執(zhí)行下述生成γ曲線Lout的操作。
更具體地，首先，在亮度分布獲取電路21內，例如，根據(jù)從開關14輸出的YUV信號(Yin，Uin，Vin)的亮度信號Yin，在每個圖像幀內獲取作為如圖2所示的直方圖分布的亮度分布。而且，根據(jù)所獲取的亮度分布，在每個圖像幀內確定加權亮度中心G1，設置從加權亮度中心G1到低亮度側和高亮度側中的每個的預先確定的寬度，從而在每個圖像幀內確定中間亮度區(qū)域。
接著，在黑色側中間亮度分布獲取電路22和白色側中間亮度分布獲取電路23中，根據(jù)亮度分布6的數(shù)據(jù)、由亮度分布獲取電路21獲取的加權亮度中心G和中間亮度區(qū)域6M，在每個圖像幀內獲得黑色側中間亮度分布61和白色側中間亮度分布62。
隨后，在特性線確定部24內，根據(jù)由黑色側中間亮度分布獲取電路22獲取的黑色側中間亮度分布61和由白色側中間亮度分布獲取電路23獲取的白色側中間亮度分布62，自適應地改變參考輸入/輸出特性線L0，確定包括低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1的輸入/輸出特性線(γ曲線)Lout1。而且，例如，如圖5A和圖5B所示，根據(jù)在黑色側中間亮度分布61內的總分布值和在白色側中間亮度分布62內的總分布值，確定在低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1內的適當增益值(黑色側增益Bg和白色側增益Wg)，即從參考輸入/輸出特性線L0自適應改變的適當量值。更具體地，參考在黑色側中間亮度區(qū)域6BM和白色側中間亮度區(qū)域6WM內的總分布值，將黑色側增益Bg和白色側增益Wg分別增加到黑色側分布閾值Bt1和白色側分布閾值Wt1，根據(jù)總分布值，在總分布值大于黑色側分布閾值Bt1和白色側分布閾值Wt1的情況下，限制黑色側增益Bg和白色側增益Wg的值，從而防止中間亮度區(qū)域6M中的增益過大。以這種方式將在每個圖像幀內自適應生成的γ曲線Lout輸出給在圖像處理部3內的γ校正執(zhí)行電路31。
另一方面，延遲電路15延遲色差信號Uin和Vin，因此，同步色差信號Uin和Vin和從輸入/輸出特性線生成部2輸出的γ曲線Lout。
接著，在圖像處理部3的γ校正執(zhí)行電路31內，根據(jù)開關14輸出的亮度信號Yin和從開關14輸出并通過延遲電路15的色差信號Uin和Vin，通過使用從輸入/輸出特性線生成部2提供的γ曲線Lout對YUV信號(Yin，Uin，Vin)執(zhí)行對比度改進處理。更具體地，將對比度控制為在每個亮度電平內在低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1內的黑色側增益Bg和在高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1內的白色側增益Wg內圖示的程度。
在這種情況下，γ曲線Lout包括低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1，根據(jù)作為在本地區(qū)域內的亮度分布的黑色側中間亮度分布61和白色側中間亮度分布62，LB1和LW1是在比黑色側中間亮度分布61和白色側中間亮度分布62更寬區(qū)域(在比加權亮度中心G1更低亮度側和更高亮度側上的區(qū)域)內的輸入/輸出特性線，所以低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1以及通過擴展到γ曲線Lout輕易地形成簡單曲線，而與輸入圖像的描述無關(YUV信號(Yin，Uin，Vin))。更具體地，在該實施例中，低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1分別包括不包含拐點的二次曲線，因而與輸入圖像的描述無關，也就是說，與在每個圖像幀內輸入亮度信號Yin的直方圖發(fā)布無關，γ曲線Lout是簡單的S形曲線。
因此，例如在大量峰值存在于亮度分布內的輸入圖像的情況下，在相關技術中的圖像顯示器內，如在圖15A和圖15B所示的伽馬曲線L105A和L105B的情況下，伽馬曲線很復雜，所以降低了改善對比度的效果(參見圖15A)，或者伽馬曲線具有負值斜率，因而所顯示的圖像看起來不自然(參見圖15B)。另一方面，在根據(jù)本實施例的圖像顯示器內，γ曲線Lout輕易地構成簡單S形曲線，因此與相關技術相比，更有效地改進所顯示圖像的對比度，和防止所顯示的圖像看起來不自然。
而且，如圖5A和圖5B所示，與在黑色側中間亮度區(qū)域6BM和白色側中間亮度區(qū)域6WM內的總分布值相關的，根據(jù)總分布值，將黑色側增益Bg和白色側增益Wg分別提高到黑色側分布閾值Bt1和白色側分布閾值Wt1，因此適當?shù)卦O置了增益，從而根據(jù)總分布值提高了對比度。而且，在總分布值大于黑色側分布閾值Bt1或白色側分布閾值Wt1的情況下，限制黑色側增益Bg和白色側增益Wg的值，從而防止中間亮度區(qū)域6M中的增益過高。因此，例如，即使在個人皮膚的放大圖像內，也不過分強調皮膚輪廓，顯示更自然的圖像。而且，在總分布值大于黑色側分布閾值Bt2或白色側分布閾值Wt2的情況下，進一步限制黑色側增益Bg和白色側增益Wg的值(以分別低于黑色側增益閾值Bg2和白色側增益閾值Wg2)，因此即使進一步提高總分布值，也可靠地限制中間亮度區(qū)域6M中的增益不過高。
接著，矩陣電路41在對比度處理之后從YUV信號(Yout，Uout，Vout)再現(xiàn)RGB信號(Rout，Gout，Bout)，驅動器42根據(jù)RGB信號(Rout，Gout，Bout)生成驅動信號，根據(jù)驅動信號在顯示器5上顯示圖像。
如上所述，在本實施例中，在黑色側中間亮度分布獲取電路22和白色側中間亮度分布獲取電路23內，獲取在圖像幀內亮度信號Yin的亮度分布6內中間亮度區(qū)域6M內的黑色側中間亮度分布61和白色側中間亮度分布62，和在特性線確定部24內，根據(jù)黑色側中間亮度分布61和白色側中間亮度分布62，在每個圖像幀內確定通過參考點(加權亮度中心G1)和最小亮度點P3的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和通過加權亮度中心G1和最大亮度點P4的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1，和在γ校正執(zhí)行電路31中，根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1，對在比加權亮度中心G1更低亮度側和更高亮度側的區(qū)域內的YUV信號(Yin，Uin，Vin)執(zhí)行圖像校正，從而與輸入圖像數(shù)據(jù)的描述無關，低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1能夠輕易地形成簡單曲線。因此，例如，即使在圖像幀內的亮度直方圖分布包括大量分布峰的情況下，所顯示的圖像也看起來很自然，能夠實現(xiàn)有效的對比度改進。
而且，在每個圖像幀內確定加權亮度中心和中間亮度區(qū)域，而與亮度分布6的分布模式無關，也就是與所顯示圖像的描述無關，能夠執(zhí)行最合適的對比度改進。
此外，在黑色側中間亮度區(qū)域6BM或白色側中間亮度區(qū)域6WM的總分布值大于黑色側分布閾值Bt1或白色側分布閾值Wt1的情況下，限制黑色側增益Bg和白色側增益Wg的值，從而能夠防止中間亮度區(qū)域6M中的增益過高。因此，例如在個人皮膚的放大圖像內，并不過于強調皮膚輪廓，能夠顯示更自然的圖像。
而且，在黑色側中間亮度區(qū)域6BM或白色側中間亮度區(qū)域6WM內的總分布值大于黑色側分布閾值Bt2或白色側分布閾值Wt2的情況下，進一步限制黑色側增益Bg就白色側增益Wg的值(以分別低于黑色側增益閾值Bg2和白色側增益閾值Wg2)，因而即使進一步提高總分布值，也能夠可靠地防止中間亮度區(qū)域6M中的增益過高。
此外，分開設置黑色側中間亮度分布獲取電路22和白色側中間亮度分布獲取電路23，因此能夠分別地執(zhí)行改善低亮度區(qū)域內對比度的操作和改善高亮度區(qū)域內對比度的操作。
第二實施例接著，在下文中將描述本發(fā)明的第二實施例。根據(jù)該實施例的圖像顯示器還包括在根據(jù)第一實施例的圖像顯示器內輸入-輸出特性線生成部2中的黑色側亮度分布獲取電路25和白色側亮度分布獲取電路26。
圖6圖示根據(jù)該實施例的輸入/輸出特性線生成部2A的配置。根據(jù)該實施例的輸入/輸出特性線生成部2A包括亮度分布獲取電路21、黑色側中間亮度分布獲取電路22、白色側中間亮度分布獲取電路23、特性線確定部分24、黑色側亮度分布獲取電路25和白色側亮度分布獲取電路26。用與第一實施例相同的標號表示類似的組件，將不進行進一步的描述。
例如，如圖7A所示，根據(jù)亮度分布6的數(shù)據(jù)、由亮度分布獲取電路21獲取的加權亮度中心G和中間亮度區(qū)域6M，黑色側亮度分布獲取電路25獲取在每個圖像幀中的黑色側亮度分布63作為在比每個圖像幀內確定的中間亮度區(qū)域6M更低亮度側上的區(qū)域內(黑色側亮度區(qū)域6B)的亮度分布。類似地，例如如在圖7B內圖示的，根據(jù)亮度分布6的數(shù)據(jù)、由亮度分布獲取電路21獲取的加權亮度中心G和中間亮度區(qū)域6M，白色側亮度分布獲取電路26獲取在每個圖像幀中的白色側亮度分布64作為在比每個圖像幀內確定的中間亮度區(qū)域6M更高亮度側上的區(qū)域內(白色側亮度區(qū)域6W)的亮度分布。
在這種情況下，亮度分布獲取電路21、黑色側中間亮度分布獲取電路22、白色側中間亮度分布獲取電路23、黑色側亮度分布獲取電路25和白色側亮度分布獲取電路26對應于本發(fā)明中“亮度分布獲取裝置”的具體例子。
在根據(jù)該實施例的輸入/輸出特性線生成部分2A中，根據(jù)所輸入的亮度信號Yin執(zhí)行生成γ曲線Lout的下述操作。
首先，在亮度分布獲取電路21中，如第一實施例的情況，根據(jù)亮度信號Yin在每個圖像幀內獲取作為直方圖分布的亮度分布6，和根據(jù)所獲取的亮度分布，在每個圖像幀內確定加權亮度中心G1和中間亮度區(qū)域6M。接著，在黑色側中間亮度分布獲取電路22和白色側中間亮度分布獲取電路23中，如第一實施例的情況，根據(jù)亮度分布6的數(shù)據(jù)、加權亮度中心G和中間亮度區(qū)域6M，在每個圖像幀內獲取黑色側中間亮度分布61和白色側中間亮度分布62。另一方面，在黑色側亮度分布獲取電路25和白色側亮度分布獲取電路26內，根據(jù)亮度分布6的數(shù)據(jù)、加權亮度中心G和中間亮度區(qū)域6M，在每個圖像幀內獲取黑色側亮度分布63和白色側亮度分布64。
接著，在特性線確定部24內，如第一實施例的情況，根據(jù)由黑色側中間亮度分布獲取電路22獲取的黑色側中間亮度分布61和由白色側中間亮度分布獲取電路23獲取的白色側中間亮度分布62，生成低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1。
在根據(jù)該實施例的特性線確定部分24內，當最后確定γ曲線Lout時，除了低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1，還根據(jù)由黑色側亮度分布獲取電路25獲取的黑色側亮度分布63和由白色側亮度分布獲取電路26獲取的白色側亮度分布64，確定γ曲線Lout。更具體地，如圖8A所示的γ曲線Lout11的情況，在低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1中的增益上疊加根據(jù)黑色側亮度分布63生成的輸入/輸出特性線L10B中的增益和根據(jù)白色側亮度分布64生成的輸入/輸出特性線L10W中的增益，從而最終確定包括低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB11和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW11的γ曲線Lout11。因此，除了中間亮度區(qū)域6M內的亮度分布之外，還考慮在黑色側亮度區(qū)域6B和白色側亮度區(qū)域6W內的亮度分布，確定γ曲線Lout11，從而更準確地調整γ曲線。
而且，例如，如圖8B所示，在作為在低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1中的增益上疊加輸入/輸出特性線L10B和輸入/輸出特性線L10W中的增益的結果的情況下，在低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LE11或高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW11中的增益變得過高，并且在部分黑色側亮度區(qū)域6B或白色側亮度區(qū)域6W的一部分內，即使改變輸入，輸出也不改變，因此難以顯示灰度級(gray level)，校正在輸入/輸出特性線L10B和輸入/輸出特性線L10W中的增益，從而更小，并防止在低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB11或高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW11中的增益過高。因此，在黑色側亮度區(qū)域6B或白色側亮度區(qū)域6W的一部分內，根據(jù)輸入的改變來改變輸出，能夠可靠地顯示灰度級。
此外，例如，如圖9A所示，在根據(jù)黑色側亮度分布63或白色側亮度分布64生成的輸入/輸出特性線具有類似于附圖中輸入/輸出特性線L20的形狀的情況下，以類似的方式類似于附圖內的γ曲線Lout21確定輸入/輸出特性線，并且在此時增益變得過高的情況下，類似于圖9B所示的輸入/輸出特性線L21，校正γ曲線Lout21中的增益以不變得過高。
如上所述，在該實施例中，當最終確定γ曲線Lout時，除了低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB1和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW1，還考慮由黑色側亮度分布獲取電路25獲取的黑色側亮度分布63和由白色側亮度分布獲取電路26獲取的白色側亮度分布64來確定γ曲線Lout，因而當還考慮黑色側亮度區(qū)域6B和白色側亮度區(qū)域6W內的亮度分布確定γ曲線Lout11時，能夠更準確地調整γ曲線。
更具體地，例如，在疊加輸入/輸出特性線L10B和輸入/輸出特性線L10W中增益的結果的情況下，在低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB11或高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW11中的增益變得過高，難以顯示部分黑色側亮度區(qū)域6B或白色側亮度區(qū)域6W內的灰度級，校正在輸入/輸出特性線L10B和輸入/輸出特性線L10W中的增益以更小，所以在部分黑色側亮度區(qū)域6B或白色側亮度區(qū)域6W內，根據(jù)輸入的改變而改變輸出，能夠可靠地顯示灰度級。
而且，分開設置黑色側亮度分布獲取電路25和白色側亮度分布獲取電路26，所以在該實施例中，可以分別執(zhí)行改進低亮度區(qū)域內對比度的操作和改進高亮度區(qū)域內對比度的操作。
盡管參考第一實施例和第二實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限制于此，可以進行各種改變。
例如，在上述實施例中，在根據(jù)在圖2所示的整個亮度區(qū)域內的亮度分布6確定加權亮度中心G1的情況下，根據(jù)加權亮度中心G1確定中間亮度區(qū)域，將具有從加權中間亮度中心到作為黑色側的低亮度側和作為白色側的高亮度側中每側的預先確定寬度的區(qū)域確定為在每個圖像幀中的中間亮度區(qū)域6M。然而，在加權亮度中心G1偏向黑色側的情況下，如圖10A所示(在比加權亮度中心G1c更低亮度的一側上提供加權亮度中心G11的情況下)，由特性線確定部24確定輸入/輸出特性線Lout3，該Lout3包括通過中心點P30的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB3和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW3；然而，通過低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB3，如圖所示，過度地降低了黑色增益，所以難以再現(xiàn)黑色細節(jié)，因而圖像變得過于黑暗。而且，在加權亮度中心G1偏向白色側的情況下，如圖11A所示(在比加權亮度中心G1c更高亮度的一側上提供加權亮度中心G1h的情況下)，由特性線確定部24確定輸入/輸出特性線Lout5，該Lout5包括通過中心點P50的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB5和高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LW5；然而，通過高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線LB5，如圖所示，過度地提高了白色增益，因而圖像看起來過亮。
因而，在加權亮度中心G1偏向黑色側或白色側的情況下，如圖10B或圖11B所示，將一個區(qū)域確定為中間區(qū)域6Mv，在該區(qū)域中，其寬度與中間亮度區(qū)域6M的寬度相同，并且在距離加權亮度中心G1偏向的一側上的加權中間亮度中心的寬度較窄而另一側上的寬度較寬，因而能夠防止黑色增益或者白色增益變得過高，從而能夠實現(xiàn)更加有效的對比度改進。
例如，在上述實施例中，描述了在每個圖像幀內在確定中間亮度區(qū)域6M時確定作為參考亮度的加權亮度中心的情況；然而，例如，如圖12A所示，可以預先固定參考亮度G10和基于參考亮度G10的中間亮度區(qū)域6M。即使在這種配置下，例如，類似于在圖12B內圖示的γ曲線Lout10，與相關技術中的曲線相比，能夠簡化γ曲線，所以能夠顯示比相關技術更加自然的圖像，并能夠有效地改進對比度。
而且，在上述實施例中，描述根據(jù)在圖2所示的整個亮度區(qū)域內的亮度分布6確定加權亮度中心G1，和根據(jù)加權亮度中心G1確定中間亮度區(qū)域6M的情況；然而，例如如圖13所示，根據(jù)在預先確定初始中間亮度區(qū)域6M0內的亮度分布確定加權亮度中心(加權中間亮度中心G1M)，并且可以將一個區(qū)域確定為在每個圖像幀中的中間亮度區(qū)域6M，該區(qū)域具有從加權中間亮度中心G1M到低亮度側和高亮度側中每側的預先確定寬度(在圖13所示的例子中，等于3個灰度級的寬度)。在這樣一種配置中，能夠獲得與在上述實施例中相同的效果。
而且，在上述實施例中，參考圖5A和圖5B詳細地描述了在黑色側中間亮度區(qū)域6BM或白色側中間亮度區(qū)域6WM內的總分布值和黑色側增益Bg或白色側增益Wg之間的關系；然而，本發(fā)明并不限制于這種情況。例如，在區(qū)域B2和W2和區(qū)域B4和W4內，黑色側增益Bg和白色側增益Wg可能不具有統(tǒng)一值，并可能輕微地增加或降低到增益并不變得過高的程度。此外，可以從區(qū)域B0和W2增加黑色側增益Bg和白色側增益Wg，或者可以從區(qū)域B2和W2直接降低增益到區(qū)域B4和W4，而不設置區(qū)域B3和W3。
在上述實施例中，描述了這樣一種情況，其中將黑色側中間亮度分布獲取電路22和白色側中間亮度分布獲取電路23設置在輸入/輸出特性線生成部2內，或者除此之外，將黑色側亮度分布獲取電路25和白色側亮度分布獲取電路26設置在輸入/輸出特性線生成部2A，從而同時執(zhí)行在低亮度側上的對比度改進處理和在高亮度側上的對比度改進處理；然而，可以僅設置黑色側中間亮度分布獲取電路22和白色側中間亮度分布獲取電路23之一，或者除此之外，可以僅設置黑色側亮度分布獲取電路25和白色側亮度分布獲取電路26之一，從而執(zhí)行在低亮度側或者在高亮度側上的對比度改進處理。即使在這樣一種配置下，也能夠顯示比在相關技術中更自然的圖像，并能夠有效地改進對比度。
在上述實施例中，描述了圖像處理部3包括γ校正執(zhí)行電路31的情況；然而，圖像處理部3的配置并不限制于這種情況，該圖像處理部3例如可以包括另一個用于圖像處理的電路或者多個這樣的電路。
本領域的技術人員應當理解根據(jù)設計要求和其它因素，可以出現(xiàn)各種修改、組合、子組合和替換，只要它們在權利要求書或其等同物的范圍內。
權利要求
1.一種圖像校正電路，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該圖像校正電路包括亮度分布獲取裝置，用于獲取黑色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最低亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；確定裝置，用于根據(jù)所獲取的黑色側中間亮度分布確定低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線內的參考點并且通過參考輸入/輸出特性線的最小亮度點；和校正執(zhí)行裝置，用于根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有低于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。
2.根據(jù)權利要求1的圖像校正電路，其中低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線是在參考輸入/輸出特性線之下提供的、不具有拐點的曲線。
3.根據(jù)權利要求1的圖像校正電路，其中亮度分布獲取裝置還獲取黑色側亮度分布，作為在相對于中間亮度區(qū)域中的最低亮度具有較低亮度的區(qū)域中的亮度分布；和確定裝置根據(jù)所獲取的黑色側亮度分布以及黑色側中間亮度分布確定低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線。
4.根據(jù)權利要求3的圖像校正電路，其中確定裝置根據(jù)黑色側亮度分布以及黑色側中間亮度分布確定低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，從而防止在低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線中的增益過高。
5.根據(jù)權利要求1的圖像校正電路，其中在黑色側中間亮度分布的分布值等于或低于給定第一黑色側分布閾值的情況下，確定裝置根據(jù)分布值的增加而增加低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線中的增益，而在黑色側中間亮度分布的分布值大于第一黑色側分布閾值并等于或小于給定第二黑色側分布閾值的情況下，確定裝置將在低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線中的增益限制為給定黑色側增益閾值。
6.根據(jù)權利要求5的圖像校正電路，其中在黑色側中間亮度分布的分布值大于第二黑色側分布閾值的情況下，確定裝置將在低亮度區(qū)域輸入/輸出曲線中的增益限制為低于黑色側增益閾值。
7.根據(jù)權利要求1的圖像校正電路，其中亮度分布獲取裝置還獲取白色側中間亮度分布，作為在中間亮度區(qū)域中的最高亮度和參考亮度之間的區(qū)域內的亮度分布；確定裝置還根據(jù)所獲取的白色側中間亮度分布確定高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該曲線通過參考輸入/輸出特性線中的參考點并通過參考輸入/輸出特性線的最大亮度點；和校正執(zhí)行裝置分別根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線和所確定的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，對相對于參考亮度具有較低亮度和較高亮度的區(qū)域中的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。
8.根據(jù)權利要求7的圖像校正電路，其中高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線是在參考輸入/輸出特性線之上提供的、不具有拐點的曲線。
9.根據(jù)權利要求7的圖像校正電路，其中亮度分布獲取裝置還獲取白色側亮度分布，作為在相對于中間亮度區(qū)域中的最高亮度具有較高亮度的區(qū)域中的亮度分布；和確定裝置根據(jù)所獲取的白色側亮度分布以及白色側中間亮度分布確定高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線。
10.根據(jù)權利要求9的圖像校正電路，其中確定裝置根據(jù)白色側亮度分布以及白色側中間亮度分布確定高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，從而防止在高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線中的增益過高。
11.根據(jù)權利要求7的圖像校正電路，其中在白色側中間亮度分布的分布值等于或低于給定第一白色側分布閾值的情況下，確定裝置根據(jù)分布值的增加而增加高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線中的增益，而在白色側中間亮度分布的分布值大于第一白色側分布閾值并等于或小于給定第二白色側分布閾值的情況下，確定裝置將在高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線中的增益限制為給定白色側增益閾值。
12.根據(jù)權利要求11的圖像校正電路，其中在白色側中間亮度分布的分布值大于第二白色側分布閾值的情況下，確定裝置將在高亮度區(qū)域輸入/輸出曲線中的增益限制為低于白色側增益閾值。
13.一種圖像校正電路，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該圖像校正電路包括亮度分布獲取裝置，用于獲取白色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最高亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；確定裝置，用于根據(jù)所獲取的白色側中間亮度分布確定高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并通過參考輸入/輸出特性線的最大亮度點；和校正執(zhí)行裝置，用于根據(jù)所確定的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有高于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。
14.一種圖像校正方法，其中根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該方法包括步驟獲取黑色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最低亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；根據(jù)所獲取的黑色側中間亮度分布確定低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并且通過參考輸入/輸出特性線的最小亮度點；和根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有低于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。
15.一種圖像校正方法，其中根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該方法包括步驟獲取白色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最高亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；根據(jù)所獲取的白色側中間亮度分布確定高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并通過參考輸入/輸出特性線的最大亮度點；和根據(jù)所確定的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有高于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。
16.一種圖像顯示器，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該圖像顯示器包括亮度分布獲取裝置，用于獲取黑色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最低亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；確定裝置，用于根據(jù)所獲取的黑色側中間亮度分布確定低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并且通過參考輸入/輸出特性線的最小亮度點；校正執(zhí)行裝置，用于根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有低于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正；和顯示器裝置，用于根據(jù)在其上執(zhí)行了圖像校正的輸入圖像數(shù)據(jù)顯示圖像。
17.一種圖像顯示器，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該圖像顯示器包括亮度分布獲取裝置，用于獲取白色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最高亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；確定裝置，用于根據(jù)所獲取的白色側中間亮度分布確定高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并通過參考輸入/輸出特性線的最大亮度點；校正執(zhí)行裝置，用于根據(jù)所確定的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有高于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正；和顯示裝置，用于根據(jù)在其上執(zhí)行了圖像校正的輸入圖像數(shù)據(jù)顯示圖像。
18.一種圖像校正電路，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該圖像校正電路包括亮度分布獲取部，獲取黑色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最低亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；確定部，根據(jù)所獲取的黑色側中間亮度分布確定低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并且通過參考輸入/輸出特性線的最小亮度點；和校正執(zhí)行部，根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有低于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。
19.一種圖像校正電路，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該圖像校正電路包括亮度分布獲取部，獲取白色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最高亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；確定部，根據(jù)所獲取的白色側中間亮度分布確定高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并通過參考輸入/輸出特性線的最大亮度點；和校正執(zhí)行部，根據(jù)所確定的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有高于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。
20.一種圖像顯示器，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該圖像顯示器包括亮度分布獲取部，獲取黑色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最低亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；確定部，根據(jù)所獲取的黑色側中間亮度分布確定低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并且通過參考輸入/輸出特性線的最小亮度點；校正執(zhí)行部，根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有低于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正；和顯示部，根據(jù)在其上執(zhí)行了圖像校正的輸入圖像數(shù)據(jù)顯示圖像。
21.一種圖像顯示器，根據(jù)每個圖像幀中的輸入/輸出特性校正輸入圖像數(shù)據(jù)，該輸入/輸出特性通過自適應地改變預先確定的參考輸入/輸出特性線獲得，該圖像顯示器包括亮度分布獲取部，獲取白色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最高亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；確定部，根據(jù)所獲取的白色側中間亮度分布確定高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線中的參考點并通過參考輸入/輸出特性線的最大亮度點；校正執(zhí)行部，根據(jù)所確定的高亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有高于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正；和顯示部，根據(jù)在其上執(zhí)行圖像校正的輸入圖像數(shù)據(jù)顯示圖像。
全文摘要
一種圖像校正方法包括步驟獲取黑色側中間亮度分布作為一個區(qū)域中的亮度分布，該區(qū)域在圖像幀的輸入圖像數(shù)據(jù)亮度分布中的給定中間亮度區(qū)域中的最低亮度和在中間亮度區(qū)域的中心提供的參考亮度之間；根據(jù)所獲取的黑色側中間亮度分布確定低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線，該低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線通過根據(jù)參考亮度確定的參考輸入/輸出特性線內的參考點并且通過參考輸入/輸出特性線的最小亮度點；和根據(jù)所確定的低亮度區(qū)域輸入/輸出特性曲線對具有低于參考亮度的亮度的輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像校正。
文檔編號G09G5/10GK101076087SQ20071010399
公開日2007年11月21日 申請日期2007年5月17日 優(yōu)先權日2006年5月17日
發(fā)明者原田茂 申請人:索尼株式會社