CN102118622B - 影像调校方法 - Google Patents

Abstract

一种影像调校方法，应用于一影像输出装置。依据该方法，影像输出装置先撷取一包含多个色点的当前画面，接着分析各色点的输入影像讯号值的强度。影像输出装置定义输入影像讯号值小于一影像讯号强度阈值的各色点为暗点，并统计暗点数目以得到暗点占所有色点的比例为一暗点比例。最后，影像输出装置依据暗点比例给定一影像调校曲线，将各色点的输入影像讯号值代入给定的影像调校曲线，计算后得到各色点的输出影像讯号值，将所有输出影像讯号结合得到最后输出画面。

Description

影像调校方法

技术领域

本发明涉及一种影像调校方法，特别是涉及一种利用相对较低的运算资源且可提升调整效果的影像调校方法。

背景技术

随着科技的进步，LCD屏幕或等离子体屏幕已取代传统CRT显示屏，LCD更已大量应用于不同尺寸的电子产品上。然而这些多媒体设备在播放影音视讯媒体时，屏幕的亮度、对比度及色彩饱和度，往往不是最佳值，再者视讯画面中有时明亮，有时昏暗，且色彩饱和度亦会随时改变，因此在播放视讯影像时，须动态作适度调整亮度、对比及色彩饱和度，才能展现最佳显示效果。

当前的影像处理技术已存在多种不同的画面调校方法，但都难以兼顾影像质量与运算量，某些画面表现较佳的调校方法无法应用于效能较低的机种，特别是便携式的电子产品，现有常见的影片影像调校方法包含单一曲线法、动态曲线法及类HDR(High Dynamic Range)法。

单一曲线法将输入的影像中每个色点的影像讯号值，代入影像讯号值调整曲线，以校正每一色点的影像讯号值，从而实现影像强化转换。由于每个色点都是利用单一影像讯号值调整曲线进行调整，因此消耗的运算资源相对较低，即使处理器效能不高也能执行。但仅使用单一影像讯号值调整曲线，无法因应影片的性质以及各个画面彼此的关系作变化，强化效果较不显著。

动态曲线法近似单一曲线法，其差异在于动态曲线法使用多个影像讯号值调整曲线。于调整影像之前，先分析该影像并选定最适于目前影像的曲线，再将影像的影像讯号值代入被选定的曲线进行调整。动态曲线法较单一曲线法更能依画面及影片的性质做调整，可达到更好的效果，但调整前需要先分析影像，因此其所需要的运算资源相对较高。

类HDR法依据影像属性，仅调整部份影像，例如：在不调整影像亮部的状态下，仅提高暗部的的亮度，消除画面中过暗的区域。HDR法常用于相片后制，此方法在单一画面下可以呈现最好效果，但在连续影像播放时，可能会造成画面有多余的改变(如光晕)，最大的缺点是需要庞大的运算资源，仅适用于搭配高阶处理器。

发明内容

现有技术的影像调校方法中，单一曲线法、动态曲线法及类HDR(HighDynamic Range)法分别存在强化效果不佳或运算资源消耗过大的问题。有鉴于此，本发明提出一种影像调校方法，可利用相对较低的运算资源，达到良好的强化效果。

本发明提出一种影像调校方法，应用于一影像输出装置，该方法包含下列步骤：撷取一包含多个色点的当前画面；分析该色点的输入影像讯号值的强度；定义该输入影像讯号值小于一影像讯号强度阈值的各该色点为暗点，并统计该暗点数目以得到暗点占所有该色点的比例为一暗点比例；

依据该暗点比例给定一影像调校曲线；及将各该色点的输入影像讯号值代入该给定的影像调校曲线，计算后得到各该色点的输出影像讯号值，将所有输出影像讯号结合得到最后输出画面，其中该影像调校曲线是由合成一影像增艳曲线及一对比曲线所得到，其中该依据该暗点比例给定该影像调校曲线的步骤包含：于0～100％的暗点比例之间，设定一下限值及一上限值；当该暗点比例大于该上限值时，定义该当前画面为一暗画面，并给定一预设增艳曲线为该影像增艳曲线，藉以合成该影像增艳曲线及该对比曲线以得到该影像调校曲线；当该暗点比例小于该下限值时，定义该当前画面为一亮画面，并给定一基准曲线为该影像增艳曲线，藉以合成该影像增艳曲线及该对比曲线以得到该影像调校曲线；及当该暗点比例介于该下限值及该上限值之间时，定义该当前画面为一中间画面，并合成该基准曲线及该预定增艳曲线为该影像增艳曲线，该影像增艳曲线，藉以合成该影像增艳曲线及该对比曲线以得到该影像调校曲线，其中于该预定增艳曲线中，当该输入影像讯号值相对较低时，对应的增艳影像讯号值较输入影像讯号高，而该输入影像讯号值较高时，则该输入影像讯号值等于该增艳影像讯号值。

因此，本发明是以暗点比例的分析来取代影像分析，找出对应的影像调校曲线。此外，暗点比例及影像调校曲线可预制成表格型式以一对一方式，以供影像输出装置直接依据色点的输入影像讯号值读取对应的输出影像讯号值，可大幅降低运算量。因此，本发明可达到动态曲线法的效果，而消耗的运算资源亦近似单一曲线法，解决了现有技术中降低运算资源及提升影像调整效果难以同时实现的问题。

附图说明

图1为本发明流程图。

图2为本发明中，定义暗点及分析暗点比例的示意图。

图3为本发明中，影像增艳曲线的示意图。

图4为本发明中，定义该当前画面的属性为暗画面、亮画面或中间画面的示意图。

图5为本发明中，依据暗点比例给定一影像调校曲线的流程图。

图6为本发明中，预定增艳曲线的示意图。

图7为本发明中，基准曲线的示意图。

图8为本发明中，基准曲线及预定增艳曲线合成影像增艳曲线的示意图。

图9为本发明中，修正影像调校曲线的示意图。

图10、图11及图12为本发明中，影像调校曲线的表格示意图。

附图符号说明

301/301a/301b/301c....影像增艳曲线

302........................预定增艳曲线

303........................基准曲线

具体实施方式

请参阅「图1」所示，为本发明实施例所揭示的一种影像调校方法，应用于一影像输出装置，该影像输出装置可以为一多媒体播放装置，或执行一多媒体播放程序的数据处理装置(如个人计算机)。

参阅「图1」所示，依据该方法，影像输出装置是先撷取一当前画面，其中该当前画面包含多个色点(步骤10)；接着影像输出装置分析这些色点的输入影像讯号值的强度(步骤20)。

一般而言，以各色点的亮度作为输入影像讯号值并分析其强度，所得的分析结果进行影像调校可得到较佳的影像调校结果。但一般电子装置输出的影像讯号通常为RGB色彩讯号，若分析各色点的亮度，则必须再转换RGB色彩信号为YUV讯号，并取Y讯号值为亮度值。由于RGB色彩信号中的G色彩信号值与Y讯号值有相对较高的相关度，因此亦可取RGB色彩信号中的G色彩信号值作为分析对象。

参阅「图1」所示，该影像输出装置中设定一影像讯号强度阈值，当影像输出装置自这些色点中撷取输入影像讯号值(例如G色彩信号的输入影像讯号值)后，便依据该影像讯号强度阈值，定义输入影像讯号值小于该影像讯号强度阈值的色点为暗点，并统计暗点数目以得到暗点占所有色点的比例为一暗点比例(步骤30)。

参阅「图2」所示，为决定影像讯号强度阈值的示意图。需说明的是，「图2」及以下说明的影像讯号强度阈值决定过程仅为一范例演示，并非用以限定影像讯号强度阈值的决定过程，实际上影像讯号强度阈值可由操作者设定为任意数值。

如「图2」所示，本发明实施例采用的输入影像讯号值为G色彩信号的影像讯号强度值进行暗点的分析，影像讯号强度值的数值大小是由0至255。本发明实施例是将0-255之间区分为8等分，取亮度最暗的三个等分作为暗点区210(图2中最左侧的三个等分)，因此便可决定出一影像讯号强度值＝96为影像讯号强度阈值(Gth)，色点的影像讯号强度值若小于影像讯号强度阈值(Gth)，则其便被定义为暗点，并于统计时落入「图2」的直方图中定义为暗点的三个等分其中之一。「图2」的直方图中，最左侧的三个条块所代表的色点总数，即为暗点的总数，而所有条块的总和为所有色点的总和。

参阅「图1」所示，影像输出装置中预载多条影像调校曲线，分别对应于不同的暗点比例，亦即每一暗点比例值或暗点比例的范围，都被给定一影像调校曲线。当影像输出装置得到暗点比例之后，便依据暗点比例给定一影像调校曲线(步骤40)。于影像调校曲线中，每一输入影像讯号值，都可以找到一对应的输出影像讯号值。

参阅「图3」所示，为一影像增艳曲线301的示意图，影像增艳曲线301与一对比曲线进行合成之后，即可得到本发明的影像调校曲线。影像增艳曲线301依据暗点比例的变化，在某些暗点比例范围中，影像增艳曲线301是被给定单一曲线，而在其它暗点比例范围中，影像增艳曲线301则随暗点比例改变。因此，有了暗点比例之后，便可得到对应的影像增艳曲线301，以供进一步与对比曲线合成，从而得到所需要的影像调校曲线。

参阅「图1」、「图4」及「图5」所示，给定影像增艳曲线，并进一步合成影像增艳曲线301及对比曲线，以得到影像调校曲线的步骤可进一步拆解如下。

参阅「图4」及「图5」所示，首先定义该当前画面的属性为暗画面、中间画面或是亮画面。

该当前画面的属性是由暗点比例所决定，因此可于0～100％的暗点比例之间，设定一下限值及一上限值(步骤41)。

当暗点比例大于该上限值时(步骤42)，代表当前画面中有相对较多的暗点，其亮度相对偏低，因此定义该当前画面为暗画面(步骤43)；暗点比例小于该下限值时(步骤44)，代表当前画面中有相对较少的暗点，其亮度相对偏高，因此定义该当前画面为亮画面(步骤45)；暗点比例介于该下限值及该上限值之间时，定义该当前画面为中间画面(步骤46)。

本发明实施例中是取30％为下限值，70％为上限值，因此：暗点比例小于该30％时，定义该当前画面为亮画面；暗点比例大于该70％时，定义该当前画面为暗画面；暗点比例为该30％至70％时，定义该当前画面为中间画面。前述的数值30％及70％仅为一演示范例，并非用以限定该上限值及该下限值。

参阅「图6」及「图7」所示，分别为预定增艳曲线302及基准曲线303，前述的影像增艳曲线301是依据暗点比例的变化，由合成预定增艳曲线302及基准曲线303所得到。二曲线图的水平坐标轴代表输入影像讯号值(其数值＝0～255)，影像讯号值越高表示强度越高，垂直坐标轴代表影像增艳曲线中对应的增艳影像讯号值(数值＝0～255)。本发明是以预定增艳曲线302及基准曲线303，合成所有暗点比例被给定的影像增艳曲线301，最后在合成所得的影像增艳曲线301及对比曲线，以得到影像调校曲线。影像增艳曲线301的合成方式说明如后。

预定增艳曲线302中，当输入影像讯号值较低时，对应增艳影像讯号值较输入影像讯号高，而输入影像讯号值较高时，则该输入影像讯号值等于增艳影像讯号值，因此预定增艳曲线302具有提高暗点亮度的效果，如「图6」所示。

于暗画面中，由于暗点比例较高(例如，大于70％)，因此需要针对暗点提高增艳影像讯号值，因此，本发明中可直接采用预定增艳曲线302作为影像增艳曲线301，以调校暗画面中的每一色点(步骤47)，即增强效果最高，以提升暗画面的讯号强度。

基准曲线303为一由原点延伸的45度角斜线，其每一影像输入讯号所对应的增艳影像讯号值皆等于原影像讯号输入值，如「图7」所示。

于亮画面中，由于暗点比例较低(例如，小于30％)，因此不需要再针对暗点提高增艳影像讯号值，因此，本发明中可直接采用基准曲线303作为影像增艳曲线301，以调校亮画面中的每一色点(步骤48)，或不再进行调校，直接以原有输入影像讯号值作为输出影像讯号值；实际上，以基准曲线303调校色点的效果，等同于不对色点进行调校。

「图3」的影像增艳曲线301为众多影像增艳曲线301其中之一，用于一具有对应暗点比例(例如：30％至70％)的中间画面。该影像增艳曲线301是由预定增艳曲线302及基准曲线303所合成。当暗点比例接近暗画面时，则提高预定增艳曲线302的权重，并降低基准曲线303的权重以合成该影像增艳曲线301；反之，当暗点比例接近亮画面时，则降低预定增艳曲线302的权重，并提高基准曲线303的杈重以合成该影像增艳曲线301。

需注意的是，虽然暗点比例是以多种影像讯号其中之一进行分析后得到，如本实施例中以RGB色彩的G色彩信号分析暗点比例，但对于RGB色彩信号而言，所取得的影像增艳曲线301需要同时对色点中的每一种影像讯号进行调校，如本实施例中R色彩信号、G色彩信号及B色彩信号都需要通过影像增艳曲线301进行调校。

于前述的这些色点中，暗点比例属暗画面的画面，则影像输出装置以该预定增艳曲线(步骤47)作为暗画面所属画面的影像调校曲线，即增强效果最高，以提升暗画面的影像讯号值强度；暗点比例属亮画面，则影像输出装置以该基准曲线作为影像调校曲线(步骤48)，即不对亮画面进行调整。

对应中间画面(例如：暗点比例30％至70％)的影像增艳曲线301理论上可以通过预定增艳曲线302及基准曲线303合成出无数条，但为了运算效能的匹配，实际应用时仅合成有限条的影像增艳曲线301，以对应不同的暗点比例范围。以本发明实施例为例，暗点比例30％至70％的大范围内，是可区分为256个暗点比例范围，每一范围被给定一影像增艳曲线301(步骤49)。

「图8」中取三条对应中间画面的影像增艳曲线301a、301b、301c进行说明。随着暗点比例由高至低的不同，所合成出来的影像增艳曲线301a、301b、301c也分别趋近预定增艳曲线302或基准曲线303。编号301a所对应之中间画面，其具有相对较高的暗点比例，属性偏向暗画面，因此线型趋近预定增艳曲线302；编号301b所对应的中间画面，其具有相对较低的暗点比例，属性偏向亮画面，因此线型趋近基准曲线303；编号301c所对应之中间画面，其暗点比例介于前二者之间，因此线型介于另外二个影像增艳曲线301a、301b之间。

再参阅「图5」所示，当得到每一暗点比例的影像增艳曲线301后，再进一步合成影像增艳曲线301与一对比曲线，即可得到每一暗点比例被给定的影像调校曲线(步骤410)。

参阅「图1」所示，为了避免前后两画面调校后的输出影像讯号值的强度变化太大而造成闪烁，影像输出装置需要修正前述的影像增艳曲线301(步骤50)。修正影像增艳曲线301的目的在于：缩小当前画面的影像增艳曲线301与前一画面的影像增艳曲线301的差距，避免色点被修正幅度过大而造成画面闪烁。

参阅「图9」所示，暗点比例由低至高的变化，每一暗点比例所对应的影像调校曲线可被给予一排序，其中暗点比例大于该上限值者(暗画面)，其对应的影像调校曲线的排序为0，暗点比例小于该下限值者(亮画面)，其对应的影像调校曲线的排序为257(若暗点比例30％至70％的大范围，被区分为256个暗点比例范围)。

于每一次影像输出装置调校当前画面之前，影像输出装置是比对当前画面被给定的影像调校曲线与前一画面被给定的影像调校曲线，限制当前画面的影像调校曲线给定范围以修正当前画面被给定的影像调校曲线，使影像调校曲线呈平顺变化(步骤50)。修正方式是给予一排序变化值，限定前一画面的影像调校曲线的排序，与当前画面被给定的影像调校曲线的排序的差值，不大于该排序变化值。当前述的差值大于该排序变化值时，则朝向逼近前一画面的影像调校曲线的排序，挑选一使该差值等于排序变化值的影像调校曲线，以作为修正后影像调校曲线。

例如排序变化值界定为5时，当前画面被给定的影像调校曲线的排序，必须是落在前一画面的影像调校曲线的排序加或减5的范围内；否则挑选一使差值等于5的影像调校曲线，以作为修正后影像调校曲线。

「图9」的示意图用以演示说明，在本发明实施方式中，例如：若前一画面属暗画面，则前一画面的影像调校曲线的排序为0(亦即前一画面为暗画面)，而排序变化值为5，因此当前画面被给定的影像调校曲线的排序必须在0至5之间。然而，当前画面的属性被定义为亮画面，使其被给定排序为257的影像调校曲线。由于排序的差值大于该排序变化值＝5，因此朝向逼近前一画面的影像调校曲线的排序中，挑选使差值等于5的影像调校曲线301，如本范例中排序为5的影像调校曲线，作为修正后影像调校曲线。

最后，影像输出装置将当画面中各色点的R、G、B三个输入影像讯号值代入给定的影像调校曲线，计算后得到各色点的输出影像讯号值，将所有输出影像讯号结合得到最后输出画面(步骤60)。

前述实施方式中，是以R、G、B三个色彩信号的输入影像讯号值进行影像调校，但实际上亦可采用其它形式的影像讯号值作为调校，例如当影像数据中已自带YUV影像讯号值，或影像输出装置具备相对较高的运算资源以转换RGB信号为YUV信号时，影像输出装置可自这些色点中分别撷取Y、U、V三个亮度色彩信号中的Y影像讯号值，作为分析当前画面属性的输入影像讯号值。但是，最后所得的影像调校曲线，只对Y影像讯号值进行影像调校，U、V影像讯号值只分别乘以固定常数进行影像加强，避免不同画面影像中，U、V影像讯号值定义不一致的问题，且避免U、V影像讯号值被调整后，对影像的影响不易预测的问题。当然，若是灰阶影像则影像输出装置仅调整亮度值Y。

参阅「图10」、「图11」及「图12」所示的本发明较佳实施例，实务上，前述的影像调校曲线是预先被制作为多个表格(table)，每一表格代表一影像调校曲线，每一表格可被给予一排序编号。由于输入影像讯号值的数值被给定为0至255的整数，因此可于输入影像讯号值的字段中，依序填入0至255的整数；然后通过对应的影像调校曲线，找出0至255所对应的输出影像讯号值，填入表格中对应的字段。

当影像输出装置分析暗点比例后，可依据该暗点比例确定其所对应的影像调校曲线，并依据其排序编号找出对应的表格。接着，将输入影像讯号值代入表格中查找，即可迅速找出对应的输出影像讯号值。

如「图10」所示，该影像输出装置分析暗点比例，而决定当前画面属于暗画面时，则加载排序编号为0的表格(排序编号0仅为演示范例)，其代表的影像调校曲线为预定增艳曲线与对比曲线所合成者，对应输入影像讯号值0至255的输出影像讯号分别为X0至X255。

如「图11」所示，该影像输出装置分析暗点比例，而决定当前画面的属性为中间画面时，则进一步确认暗点比例所对应的影像调校曲线所属的排序编号，加载该排序编号(排序编号1-256仅为演示范例)，其代表各暗点比例所对应的影像调校曲线，对应输入影像讯号值0至255的输出影像讯号分别为Y0至Y255。

如「图12」所示，该影像输出装置分析暗点比例，而决定当前画面的属性为亮画面时，加载排序编号为257的表格(排序编号257仅为演示范例)，其代表的影像调校曲线为基准曲线与对比曲线所合成者，对应输入影像讯号值0至255的输出影像讯号分别为Z0至Z255。

本发明的影像调校方法，是直接分析暗点比例，依据暗点比例直接选取对应的影像调校曲线调整影像，有近似动态曲线法的调整效果。但本发明是以暗点比例来取代影像分析，并将暗点比例及对应的影像调校曲线制作成表格，以一对一方式读取输出影像的对应值，可大幅降低运算量。因此，本案运算效能的消耗亦近似单一曲线法，即使是小型电子产品使用较低阶的处理器亦能负荷，只要将影像调校曲线数目调整至一最佳值，即可达到良好的调整效果及低运算效能的消耗。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的前提下所作的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (11)

1.一种影像调校方法，应用于一影像输出装置，该方法包含下列步骤：

撷取一包含多个色点的当前画面；

分析该色点的输入影像讯号值的强度；

定义该输入影像讯号值小于一影像讯号强度阈值的各该色点为暗点，并统计该暗点数目以得到暗点占所有该色点的比例为一暗点比例；

依据该暗点比例给定一影像调校曲线；及

将各该色点的输入影像讯号值代入该给定的影像调校曲线，计算后得到各该色点的输出影像讯号值，将所有输出影像讯号结合得到最后输出画面，

其中该影像调校曲线是由合成一影像增艳曲线及一对比曲线所得到，

其中该依据该暗点比例给定该影像调校曲线的步骤包含：

于0～100％的暗点比例之间，设定一下限值及一上限值；

当该暗点比例大于该上限值时，定义该当前画面为一暗画面，并给定一预设增艳曲线为该影像增艳曲线，藉以合成该影像增艳曲线及该对比曲线以得到该影像调校曲线；

当该暗点比例小于该下限值时，定义该当前画面为一亮画面，并给定一基准曲线为该影像增艳曲线，藉以合成该影像增艳曲线及该对比曲线以得到该影像调校曲线；及

当该暗点比例介于该下限值及该上限值之间时，定义该当前画面为一中间画面，并合成该基准曲线及该预定增艳曲线为该影像增艳曲线，该影像增艳曲线，藉以合成该影像增艳曲线及该对比曲线以得到该影像调校曲线，

其中于该预定增艳曲线中，当该输入影像讯号值相对较低时，对应的增艳影像讯号值较输入影像讯号高，而该输入影像讯号值较高时，则该输入影像讯号值等于该增艳影像讯号值。

2.如权利要求1所述的影像调校方法，其中于该基准曲线中，每一该输入影像讯号值所对应的增艳影像讯号值皆等于该输入影像讯号值。

3.如权利要求1所述的影像调校方法，其中对应该中间画面的暗点比例范围内，是被区分为多范围，每一该范围被给定一影像调校曲线。

4.如权利要求1所述的影像调校方法，其中该当前画面包含R、G、B色彩信号，且该分析该色点的输入影像讯号值的强度的步骤中，以该G色彩信号作为被分析的输入影像讯号值。

5.如权利要求4所述的影像调校方法，其中将各该色点的输入影像讯号值代入该给定的影像调校曲线的步骤中，该R色彩信号、G色彩信号及B色彩信号都通过该被给定的影像调校曲线进行调校。

6.如权利要求1所述的影像调校方法，其中该当前画面包含Y、U、V影像讯号值，且该分析该色点的输入影像讯号值的强度的步骤中，以该Y影像讯号值作为被分析的输入影像讯号值。

7.如权利要求6所述的影像调校方法，其中将各该色点的输入影像讯号值代入该给定的影像调校曲线的步骤中，该Y影像讯号值通过该被给定的影像调校曲线进行调校，且该U、V影像讯号值分别被乘以一固定常数。

8.如权利要求1所述的影像调校方法，其中依据该暗点比例给定一影像调校曲线的步骤，还包含一步骤，修正该影像调校曲线，以缩小该当前画面的影像调校曲线与该前一画面的影像调校曲线的差距。

9.如权利要求8所述的影像调校方法，其中修正该影像调校曲线的步骤包含：

依据暗点比例由低至高的变化，每一该暗点比例所对应的影像调校曲线给予一排序；及

给予一排序变化值，限定前一画面的影像调校曲线的排序，与当前画面被给定的影像调校曲线的排序的差值，不大于该排序变化值。

10.如权利要求8所述的影像调校方法，其中当该差值大于该排序变化值时，则朝向逼近该前一画面的影像调校曲线的排序，挑选一使该差值等于该排序变化值的影像调校曲线，以作为修正后影像调校曲线。

11.如权利要求1所述的影像调校方法，其中这些影像调校曲线是预先被制作为多个表格，每一该表格代表这些影像调校曲线其中之一。