CN103475823B - 显示设备及其图像处理方法 - Google Patents

Abstract

一种图像处理方法，包括如下步骤：检测显示源图像的电子设备屏幕旋转角度θ；根据所述的旋转角度θ，生成大小适用所述屏幕的目标图像，所述目标图像相对所述源图像旋转角度θ，且旋转方向与所述屏幕旋转方向相反；显示所述目标图像。本发明还提供一种对应的显示设备。上述图像处理方法和显示设备实时检测屏幕倾斜角度，调整后生成的图像保持水平显示效果，用户可以通过调整屏幕的倾斜角度观看不同大小的图像。

Description

显示设备及其图像处理方法

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别是涉及一种显示设备及其图像处理方法。

背景技术

电视机是无线通信与广播相结合的产物，它的出现改变了人类的生活、信息传播和思维方式。电视机已经进入千家万户，如今，它的功能已经不仅仅局限于观看直播节目、获取新闻资讯、接受远程教育等等，同时也作为室内装修摆设的一部分，是家庭必不可少的家电之一。电视机是用电的方法即时传送活动的视觉图像的设备。电视***的发送端把景物的各个微细部分按亮度和色度转换为电信号后，顺序传送。在接收端按相应的几何位置显现各微细部分的亮度和色度来重现整幅原始图像。

然而，目前市场上的电视机、手机、平板电脑等显示设备仅能通过自适应调整两个角度的观看效果，导致在视觉和体验效果上比较单一，存在很大的局限性。

发明内容

基于此，有必要提供一种视觉和体验效果更好的显示设备及其图像处理方法。

一种图像处理方法，包括如下步骤：

检测显示源图像的电子设备屏幕旋转角度θ；

根据所述的旋转角度θ，生成大小适用所述屏幕的目标图像，所述目标图像相对所述源图像旋转角度θ，且旋转方向与所述屏幕旋转方向相反，其中，根据所述旋转角度θ计算得到所述目标图像的尺寸参数(a₀，b₀)，

$a_0=\frac{ab}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},b_0=\frac{b^2}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},$

其中a和b分别为所述屏幕的长度和宽度，θ为所述屏幕旋转角度；

根据所述屏幕旋转角度θ、所述尺寸参数(a₀，b₀)以及所述源图像生成长宽为(a，b)画面图像，所述画面图像包括长宽为(a，b)的预设背景和嵌入所述预设背景内且长宽为(a₀，b₀)的适应所述屏幕的所述目标图像，所述目标图像相对所述屏幕反向旋转θ；

显示所述目标图像。

其中一个实施例中，示图像的电子设备屏幕旋转角度θ步骤中包括：

通过陀螺仪检测所述电子设备屏幕旋转角度θ。

其中一个实施例中，还包括如下步骤：

接收用户的参数输入；

根据所述用户输入参数分别调节所述画面信息中所述预设背景与所述目标图像的图像显示参数；

根据所述显示参数显示画面图像。

一种显示设备，包括：角度检测模块、画面生成模块和屏幕，

所述角度检测模块用于检测所述屏幕旋转角度θ；

所述画面生成模块用于根据所述的旋转角度θ，生成大小适用所述屏幕的目标图像，所述目标图像相对源图像旋转角度θ，且旋转方向与所述屏幕旋转方向相反；

所述画面生成模块具体用于根据所述旋转角度θ计算得到所述目标图像的尺寸参数(a₀，b₀)，

$a_0=\frac{ab}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},b_0=\frac{b^2}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},$

其中a和b分别为所述屏幕的长度和宽度，θ为屏幕旋转角度；

还用于根据所述屏幕旋转角度θ、所述尺寸参数(a₀，b₀)以及源图像生成长宽为(a，b)画面图像，所述画面图像包括长宽为(a，b)的预设背景和嵌入所述预设背景内且长宽为(a₀，b₀)的适应所述屏幕的所述目标图像，所述目标图像相对所述屏幕反向旋转θ；

所述屏幕用于显示图像。

其中一个实施例中，所述角度检测模块通过陀螺仪检测所述屏幕的旋转角度θ。

其中一个实施例中，还包括：

输入模块，用于接收用户的参数输入；

所述画面生成模块还用于根据所述用户输入参数分别调节所述画面信息中所述预设背景与所述目标图像的显示参数；

所述屏幕还用于根据所述显示参数显示画面图像。

上述图像处理方法和显示设备实时检测屏幕倾斜角度，调整后生成的图像保持水平显示效果，用户可以通过调整屏幕的倾斜角度观看不同大小的图像。

另外，还可以根据用户输入的参数调节预设背景的显示效果，实现了预设背景的不同亮度或色彩，以便满足不同用户的视觉要求。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的图像处理方法的步骤流程图；

图2为图1中目标图像最大化的数学模型示意图；

图3为图1中旋转角度θ大于等于0°且小于等于90°时源图像和目标图像的映射关系的数学模型示意图；

图4为图1中旋转角度θ大于90°且小于等于180°时源图像和目标图像的映射关系的数学模型示意图；

图5为图1中屏幕旋转一定角度后目标图像的显示效果示意图；

图6为图1所示的步骤S102的细化步骤流程图；

图7为另一实施例的图像处理方法的流程图；

图8为本发明一较佳实施例的显示设备的功能模块图。

具体实施方式

如图1所示，其为本发明一较佳实施例的图像处理方法的步骤流程图，包括如下步骤：

步骤S101，检测显示源图像的电子设备屏幕旋转角度θ。

本实施例是通过陀螺仪检测所述电子设备屏幕旋转角度θ。

步骤S102，根据所述的旋转角度θ，生成大小适用所述屏幕的目标图像，所述目标图像相对所述源图像旋转角度θ，且旋转方向与所述屏幕旋转方向相反。

步骤S103，显示所述目标图像。

为了在旋转后生成的目标图像能够最大化，请参阅图2，其为图1中目标图像最大化的数学模型示意图。图2中所示矩形ABCD表示所述屏幕尺寸，也即是源图像尺寸，矩形AB₁C₁D₁表示目标图像尺寸，a₀和b₀分别为所述目标图像的长度和宽度，a和b分别为屏幕的长度和宽度，θ为屏幕旋转角度，α为所述目标图像的对角线和长边的夹角，且已知a大于等于b。所述屏幕与所述目标图像中心重合，中心为图2中所示K点，目标图像对角线上的两端点与屏幕的长边框相交于点B₁(x₁，0)和点D₁(a-x₁，b)。由上述可知：

当旋转角度θ大于等于0°且小于等于90°，根据图2数学模型示意图可得到目标图像相对于屏幕(也即是源图像)缩小的比例n，根据三边的比值相同，所述比例n的计算如下：

结合三角函数公式：

根据①③④四个公式可求得：

由②⑤两个公式可求得：

$a_0=\frac{ab}{bcos\mathrm{\θ}+asin\mathrm{\θ}},b_0=\frac{b^2}{bcos\mathrm{\θ}+asin\mathrm{\θ}},$

同理可得，当旋转角度θ大于90°且小于等于180°，目标图像的长a₀和宽b₀计算如下：

$a_0=\frac{ab}{-bcos\mathrm{\θ}+asin\mathrm{\θ}},b_0=\frac{b^2}{-bcos\mathrm{\θ}+asin\mathrm{\θ}},$

综上所述，目标图像的长a₀和宽b₀计算式合并如下：

$a_0=\frac{ab}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},b_0=\frac{b^2}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},$

经验证，当旋转角度θ大于180°且小于等于360°时也同样适用上式计算方法。

如图3所示，其为图1中旋转角度θ大于等于0°且小于等于90°时源图像和目标图像的映射关系的数学模型示意图。图3中所示点M(p，q)是全屏显示图像的点，M₁(p₁，q₁)是点M(p，q)映射到所述旋转后的矩形目标图像上的点。图3中角β是直线M₁B₁与直线A₁B₁连线的夹角。

如图3所示，当旋转角度θ大于等于0°且小于等于90°时，q₁和p₁的计算过程如下：根据图3容易计算得到：

$sin\mathrm{\β}=\frac{q}{\sqrt{q^2+{(a-p)}^2}},cos\mathrm{\β}=\frac{a-p}{\sqrt{q^2+{(a-p)}^2}},$

$\begin{array}{c}{q}_1=n\×\sqrt{q^2+{(a-p)}^2}\×\sin (\mathrm{\θ}+\mathrm{\β})\\ =n\×\sqrt{q^2+{(a-p)}^2}\×(\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\β}+\cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\β})\\ =n(a-p)\sin \mathrm{\θ}+nq\cos \mathrm{\θ}\end{array},$

$\begin{array}{c}{p}_1=x_1-n\×\sqrt{q^2+{(a-p)}^2}\×\cos (\mathrm{\θ}+\mathrm{\β})\\ =\frac{1}{2}\[\frac{b(a-b\tan \mathrm{\θ})}{b+a\tan \mathrm{\θ}}+a\]\\ -n\×\sqrt{q^2+{(a-p)}^2}\×(\cos \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\β}-\sin \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\β})\\ =(p-\frac{1}{2}a)n\cos \mathrm{\θ}+(q-\frac{1}{2}b)n\sin \mathrm{\θ}+\frac{a}{2}\end{array},$

综上所述，计算得到q₁和p₁的表达式如下：

$q_1=n(a-p)sin\mathrm{\θ}+nqcos\mathrm{\θ},p_1=(p-\frac{1}{2}a)ncos\mathrm{\θ}+(q-\frac{1}{2}b)nsin\mathrm{\θ}+\frac{a}{2},$

如图4所示，其为当旋转角度θ大于90°且小于等于180°时源图像和目标图像的映射关系的数学模型示意图，图4和图3的区别在于旋转方向相反，q₁和p₁的计算过程如下：

$sin\mathrm{\σ}=\frac{q}{\sqrt{q^2+p^2}},cos\mathrm{\σ}=\frac{p}{\sqrt{q^2+p^2}},$

进而得到q1和p1的如下表达式：

$\begin{array}{c}{q}_1=b-n\sqrt{q^2+p^2}\sin (180-\mathrm{\θ}+\mathrm{\σ})\\ =b-n\sqrt{q^2+p^2}(\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\σ}-\cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\σ})\\ =b-np\sin \mathrm{\θ}+nq\cos \mathrm{\θ}\end{array},$

$\begin{array}{c}{p}_1=a-\frac{a-n\sqrt{a^2+b^2}\cos (180-\mathrm{\θ}-\mathrm{\α})}{2}-n\sqrt{q^2+p^2}\cos (180-\mathrm{\θ}+\mathrm{\σ})\\ =\frac{a}{2}+\frac{1}{2}n\sqrt{a^2+b^2}(-\frac{a}{\sqrt{a^2+b^2}}\cos \mathrm{\θ}-\frac{b}{\sqrt{a^2+b^2}}\sin \mathrm{\θ})\\ -n\sqrt{q^2+p^2}(-\cos \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\σ}-\sin \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\σ})\\ =\frac{a}{2}+(p-\frac{1}{2}a)n\cos \mathrm{\θ}+(q-\frac{1}{2}b)n\sin \mathrm{\θ}\end{array}$

q₁和p₁的表达式为：

$q_1=b-npsin\mathrm{\θ}+nqcos\mathrm{\θ},p_1=\frac{a}{2}+(p-\frac{1}{2}a)ncos\mathrm{\θ}+(q-\frac{1}{2}b)nsin\mathrm{\θ},$

同理易证明，当旋转角度θ大于180°且小于等于270°时，q₁和p₁的表达式的计算过程如下：

$\begin{array}{c}{q}_1=b-(a-p)n\sin (\mathrm{\θ}-180)-\mathrm{qn}\cos (\mathrm{\θ}-180)\\ =b+(a-p)n\sin \mathrm{\θ}+\mathrm{qn}\cos \mathrm{\θ}\end{array},$

$\begin{array}{c}{p}_1=\frac{a}{2}+(\frac{1}{2}a-p)n\cos (\mathrm{\θ}-180)+(\frac{1}{2}b-q)n\sin (\mathrm{\θ}-180)\\ =\frac{a}{2}+(p-\frac{1}{2}a)n\cos \mathrm{\θ}+(q-\frac{1}{2}b)n\sin \mathrm{\θ}\end{array},$

q1和p1的表达式为：

$q_1=b+(a-p)nsin\mathrm{\θ}+qncos\mathrm{\θ},p_1=\frac{a}{2}+(p-\frac{1}{2}a)ncos\mathrm{\θ}+(q-\frac{1}{2}b)nsin\mathrm{\θ},$

当旋转角度θ大于270°且小于360°时，q₁和p₁的表达式计算过程如下：

$\begin{array}{c}{q}_1=\mathrm{np}\sin (\mathrm{\θ}-180)-\mathrm{nq}\cos (\mathrm{\θ}-180)\\ =-\mathrm{np}\sin \mathrm{\θ}+\mathrm{nq}\cos \mathrm{\θ}\end{array},$

$\begin{array}{c}{p}_1=\frac{a}{2}-(p-\frac{1}{2}a)n\cos (\mathrm{\θ}-180)-(q-\frac{1}{2}b)n\sin (\mathrm{\θ}-180)\\ =\frac{a}{2}+(p-\frac{1}{2}a)n\cos \mathrm{\θ}+(q-\frac{1}{2}b)n\sin \mathrm{\θ}\end{array}$

q1和p1的表达式为：

$q_1=-npsin\mathrm{\θ}+nqcos\mathrm{\θ},p_1=\frac{a}{2}+(p-\frac{1}{2}a)ncos\mathrm{\θ}+(q-\frac{1}{2}b)nsin\mathrm{\θ},$

根据上述画面映射算法，即可实现任意角度旋转时的图像映射。

通过上述图像处理方法，当电视机、手机等显示设备的屏幕调整时，图像始终能够保持水平显示效果，而且旋转后的图像能够实现全景以及最大化显示，更加人性化。

如图5所示，其为图1中屏幕502旋转一定角度后目标图像601的显示效果示意图。目标图像601在屏幕502旋转后，仍保持水平显示，且最大化显示在屏幕502内。

如图6所示，其为图1所示的步骤S102的细化步骤流程图，包括：

步骤S601，根据所述旋转角度θ计算得到所述目标图像的尺寸参数(a₀，b₀)，

$a_0=\frac{ab}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},b_0=\frac{b^2}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},$

其中a和b分别为所述屏幕的长度和宽度，θ为屏幕旋转角度；

步骤S602，根据所述屏幕旋转角度θ、所述尺寸参数(a₀，b₀)以及源图像生成长宽为(a，b)画面图像，所述画面图像包括长宽为(a，b)的预设背景和嵌入所述预设背景内且长宽为(a₀，b₀)的适应屏幕的所述目标图像，所述目标图像相对所述屏幕反向旋转θ。

另一实施例的图像处理方法还包括如图7所示的以下步骤：

步骤S104，接收用户的参数输入。

步骤S105，根据所述用户输入参数分别调节所述画面图像中所述预设背景与所述目标图像的图像显示参数，例如图像亮度，对比度等。当预设背景是黑色时候，可以关闭对应的直下式背光。

步骤S106，根据所述显示参数显示画面图像。

请再参阅图5，屏幕502显示的画面内容包括目标图像601和背景603，预设背景603为灰色，用户可通过设置参数改变背景603的亮度或者色彩，以满足不同的用户需求。

如图8所示，其为一实施例的显示设备80的功能模块图，包括：角度检测模块801、画面生成模块803、输入模块804、屏幕805。

角度检测模块801用于检测屏幕805的旋转角度θ。

画面生成模块803用于根据所述的旋转角度θ，生成大小适用所述屏幕805的目标图像，所述目标图像相对源图像旋转角度θ，且旋转方向与所述屏幕805旋转方向相反。

所述屏幕805用于显示图像。

进一步的，画面生成模块803用于根据所述旋转角度θ计算得到所述目标图像的尺寸参数(a₀，b₀)，

$a_0=\frac{ab}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},b_0=\frac{b^2}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},$

其中a和b分别为所述屏幕805的长度和宽度，θ为屏幕旋转角度。

画面生成模块803还用于根据所述屏幕805旋转角度θ、所述尺寸参数(a₀，b₀)以及源图像生成长宽为(a，b)画面图像，所述画面图像包括长宽为(a，b)的预设背景和嵌入所述预设背景内且长宽为(a₀，b₀)的适应所述屏幕805的所述目标图像，所述目标图像相对所述屏幕805反向旋转θ。

所述屏幕805用于显示所述背景和所述目标图像。

输入模块704用于接收用户的参数输入。

画面生成模块703还用于根据所述用户输入参数分别调节所述画面信息中所述预设背景与所述目标图像的图像显示参数。

屏幕705还用于根据所述显示参数显示画面图像。

当显示设备80，例如电视机、手机等屏幕805旋转后，调整后生成的图像保持水平显示效果，用户也可以通过调整屏幕的倾斜角度观看不同大小的图像，更加人性化。另外，还可以根据用户输入的参数调节预设背景的显示效果，实现了预设背景的不同亮度、多种色彩的显示，实现了人机互动的智能化。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种图像处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

检测显示源图像的电子设备屏幕旋转角度θ；

根据所述的旋转角度θ，生成大小适用所述屏幕的目标图像，所述目标图像相对所述源图像旋转角度θ，且旋转方向与所述屏幕旋转方向相反，其中，根据所述旋转角度θ计算得到所述目标图像的尺寸参数(a₀，b₀)，

$a_0=\frac{ab}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},b_0=\frac{b^2}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},$

其中a和b分别为所述屏幕的长度和宽度，θ为所述屏幕旋转角度；

根据所述屏幕旋转角度θ、所述尺寸参数(a₀，b₀)以及所述源图像生成长宽为(a，b)画面图像，所述画面图像包括长宽为(a，b)的预设背景和嵌入所述预设背景内且长宽为(a₀，b₀)的适应所述屏幕的所述目标图像，所述目标图像相对所述屏幕反向旋转θ；

显示所述目标图像。

2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，在所述检测显示图像的电子设备屏幕旋转角度θ步骤中包括：

通过陀螺仪检测所述电子设备屏幕旋转角度θ。

3.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，还包括如下步骤：

接收用户的参数输入；

根据所述用户输入参数分别调节所述画面信息中所述预设背景与所述目标图像的图像显示参数；

根据所述显示参数显示画面图像。

4.一种显示设备，其特征在于，包括：角度检测模块、画面生成模块和屏幕，

所述角度检测模块用于检测所述屏幕旋转角度θ；

所述画面生成模块用于根据所述的旋转角度θ，生成大小适用所述屏幕的目标图像，所述目标图像相对源图像旋转角度θ，且旋转方向与所述屏幕旋转方向相反；所述画面生成模块具体用于根据所述旋转角度θ计算得到所述目标图像的尺寸参数(a₀，b₀)，

$a_0=\frac{ab}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},b_0=\frac{b^2}{\left|bcos\mathrm{\θ}\right|+\left|asin\mathrm{\θ}\right|},$

其中a和b分别为所述屏幕的长度和宽度，θ为屏幕旋转角度；

还用于根据所述屏幕旋转角度θ、所述尺寸参数(a₀，b₀)以及源图像生成长宽为(a，b)画面图像，所述画面图像包括长宽为(a，b)的预设背景和嵌入所述预设背景内且长宽为(a₀，b₀)的适应所述屏幕的所述目标图像，所述目标图像相对所述屏幕反向旋转θ；

所述屏幕用于显示图像。

5.根据权利要求4所述的显示设备，其特征在于，所述角度检测模块通过陀螺仪检测所述屏幕的旋转角度θ。

6.根据权利要求4所述的显示设备，其特征在于，还包括：

输入模块，用于接收用户的参数输入；

所述画面生成模块还用于根据所述用户输入参数分别调节所述画面信息中所述预设背景与所述目标图像的显示参数；

所述屏幕还用于根据所述显示参数显示画面图像。