TWI330493B

TWI330493B - Image processing apparatus, image display and image processing method

Info

Publication number: TWI330493B
Application number: TW095126236A
Authority: TW
Inventors: Shigeru Harada
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2010-09-11
Also published as: KR101263420B1; JP2007060580A; KR20070024356A; EP1758371A1; JP4419933B2; US7839455B2; US20070046827A1; TW200721806A; EP1758371B1; CN100477732C; CN1921559A; DE602006008709D1

Description

1330493 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於一種具有一對一影像訊號執行一影像品質校正處理之功能的影像處理裝置、一種影像顯示器及一種影像處理方法。【先前技術】通常，諸如電視接收機、VTR(錄影機）、數位攝影機、電視攝影機或印表機之裝置具有對輸入影像進行影像品質校正並輸出輸入影像的影像處理功能（例如，諸如亮度或對比度控制及輪廓校正之功能）。此種功能主要可有效應用於全黑及低對比度影像或模糊影像。一般而言，在此等功能中，藉由校正代表所謂之伽瑪特徵之伽瑪曲線來執行對比度控制。在此種狀況下，校正伽瑪曲線時在每一亮度（訊號）位準處設定之校正量稱為增益。舉例而言，曰本未審查專利申請公開案第2002-366121 號、第2004-40808號及第2004-282377號中揭示了影像處理技術，其中將輸入影像之亮度分佈偵測為直方圖分佈，隨後基於直方圖分佈對輸入影像執行諸如對比度控制之影像處理。在此等技術中，尤其在某一具有高頻值之亮度位準處將增益設定為大時，可有效改良總對比度。【發明内容】然而，在曰本未審查專利申請公開案第2002-366121 號、第2004-40808號及第2004-282377號之技術中，舉例而 111240.doc ¢.5) 5，如圖14所示，在作為直方圖分佈之亮度分佈12〇a集中於—特定亮度位準段之情況下，當其上集中有亮度分佈 A之冗度位準段如圖式中之箭頭pl〇1iP1〇2所示之發移時，即使壳度位準段發生微小位移，亦會使影像處 (諸如對比度控制）之結果產生較大改變。換言之，在 =上集中有亮度分佈12GA之亮度位準段發生位移以致跨越亮度位準段之間之邊界之情況下’當基於直方圖分佈執行 &像處理時，例如在圖15中所示之對比度控制之情況下，。像處理刖之伽瑪曲線γ1〇1及影像處理後之伽瑪曲線〇〇2 在”像質上引起較大改變（參見圖式中之箭頭Ρ103及 Ρ104)。影像品質之此種較大改變導致顯示影像品質不佳，進而顯示非自然之影像。在亮度位準段之數目較少之情況下，該問題尤為明顯。因此，在先前技術之技術中，在作為直方圖分佈之亮度分佈職集中於—特定亮度位準段之情況下，具有影像處理導致影像品質非自然改變之問題。鑒於上述内容，需要提供一種影像處理裝置、一種影像顯示器及-種影像處理方&，其能夠防止由於影像處理而引起之影像品質之非自然改變。根據本發明之一實施例，提供一種影像處理裝置，其包括：-查找構件’其用於查找輸入影像資料之每一影像圖框之亮度直方圖；-增益變化積測構件，其用於基於所查找之亮度直方圖偵測影像圖框之間之增益變化，該增益代表影像處理之位準；一控制構件，其用於在影像圖二增 111240.doc 益變化超出增益變化臨限值的情況下將影像圖框之增益變化限制為一增益變化臨限值，並用於修改增益變化以使得超出增益變化臨限值之部分轉入下一影像圖框之增益變化中’及一影像處理構件’其用於基於經修改之增益變化對輸入影像資料執行影像處理。此外，"影像圖框"意謂構成一個螢幕之影像資料。另外，"轉入"意謂添加至下一影像圖框之増益變化中，且例如在偵測到下一影像圖框中存在增益變化之情況下，"轉入"意謂添加至該增益變化。在此種狀況下，影像處理裝置較佳進一步包括一 APL(平均圖像位準）變化偵測構件，其用於偵測輸入影像資料之影像圖框之間之APL變化，其中控制構件基於ApL變化偵測構件所偵測到之aj>l變化而改變臨限值位準。根據本發明之一實施例，提供一種影像顯示器，其包括，一查找構件，其用於查找輸入影像資料之每一影像圖框之亮度直方圖；-增益變化偵測構件，其用於基於所查找之冗度直方圖偵測影像圖框之間之增益變化，該增益代表办像處理之位準；_控制構件，其用於在影像圖框之增益變化超出增益變化臨限值之情況下將影像圖框之增益變化限制為—增益變化臨限值，並用於修改增益變化以使得出θ益變化臨限值之部分轉入下一影像圖框之增益變化中’-影像處理構件，其用於基於經修改之增益變化對輸二影像資料執行影像處理，藉此生成__經處理之影像資料及帛不構件，其用於基於經處理之影像資料顯示影 111240.doc 1330493 根據本發明之—實施例，提供—種影像處理方法，其包 • ㈣下步驟：查找輸人影像資料之每-影像圖框之亮度直 • $圖’基於所查找之亮度直方圖偵測影像圖框之間之增益 -冑化，該增益代表影像處理之料；在影像圖框之增益變㈣出增益變化臨限值之情況下，將影像圖框之增益變化限制為一增益變化臨限值，並修改增益變化以使得超出增 ' 纟變化臨限值之部分轉人下—影像圖框之增益變化中；且基於d改之增益變化對輸人影像資料執行影像處理。 /在根據本發明之實施例之影像處理裝置、影像顯示器及 y/像處理方法巾，查找輸人影像資料之每—影像圖框之亮度直方圖，並基於所查找之亮度直方圖偵測影像圖框之間之增益變化。此外，在影像圖框之增益變化超出增益變化限值之凊況下’將影像圖框之增益變化限制為一增益變化限值’並修改增益變化以使得超出增益變化臨限值之 P刀轉入下衫像圖框之增益變化令。隨後，基於經修改 • 之增益變化對輸入影像資料執行影像處理。在根據本發明之實施例之影像處理裝置、影像顯示器或影像處理方法中，查找輸入影像資料之每一影像圖框之亮度直方圖；I於所查找之亮度直方圖偵測影像圖框之間之增益變化；在影像圖框之增益變化超出增益變化臨限值之凊况下，將影像圖框之增益變化限制為一增益變化臨限值並修改增益變化以使得超出增益變化臨限值之部分轉入下影像圖框之増益變化中；且基於經修改之增益變化對輸入衫像資料執行影像處理，藉此可防止因影像處理而 111240.doc 1330493 引起影像品質之非自然改變。以下描述將更完全地顯現本發明之其他及進一步目^ 特徵及優勢。【實施方式】下文將參看隨附圖式詳細描述較佳實施例。 [第一實施例] 圖1展示根據本發明之第一實施例之影像顯示器的整體結構。該影像顯示器包括：一影像處理功能區，其包括一調諧器11、一 Υ/C分離電路12、一色度解碼器13、—切換器14、一延遲電路15, —增益產生區2; —影像處理區3 ; 及一影像顯示功能區，其包括一矩陣電路41、一驅動器42 及一顯示器5。根據本發明之第一實施例之影像處理裝置及影像處理方法藉由根據此實施例之影像顯示器實施因此亦將在下文中加以描述。輸入至影像顯示器中之影像訊號除了來自Tv(電視機）之 TV訊號外，亦可為一來自VCR(磁帶錄影機）、dvd(數位化多功能光碟）或其類似物之輸出。新近電視及個人電腦藉由多種媒體獲取影像資訊並顯示對應於每一媒體之影像已司空見慣。調諸器11接收且解調變來之TV之TV訊號，並將TV訊號作為一複合視訊叢發訊號（CVBS)而輸出。 y/c分離電路12將來自調諧器η之複合訊號或來自vCr 或DVD1之複合訊號分離為亮度訊號γι及色度訊號C1並輸出。 111240.doc _9· 1330493 色度解碼器13將藉由Υ/C分離電路12分離之亮度訊號Y1 及色度訊號Cl作為包括亮度訊號Y1與色差訊號U1及VI之 YUV訊號（Y1、U1、VI)而輸出。 YUV訊號係二維數位影像及一組對應於影像位置之像素值的影像資料。一亮度訊號Y代表一亮度位準，並具有處於100%白之白位準與100%黑之黑位準之間的振幅值。此外，若用一代表影像訊號之相對比率之稱為IRE(無線電工程師學會）之單位來表示，則100%白影像訊號為 100(IRE)。在NTSC(美國國家電視標準委員會）訊號標準中，白位準為100 IRE，黑位準為0 IRE。另一方面，色差訊號U及V分別對應於藉由自藍色（B)訊號中減去亮度訊號 Y而產生之B-Y訊號，及藉由自紅色（R)訊號中減去亮度訊號Y而產生之R-Y訊號，且當訊號U及V與亮度訊號Y相組合時，可展示出色彩（色彩相位、色度飽和度、亮度）。切換器14可切換來自多種媒體之YUV訊號（在此種狀況下，YUV訊號（Yl、Ul、VI)及來自DVD2之YUV訊號 (Y2、U2、V2)，以便將選定訊號作為YUV訊號（Yin、 Uin、Vin)而輸出。增益產生區2產生待輸出至稍後將描述之影像處理區3中之γ校正電路31的增益資料Gout。並包括一亮度分佈彳貞測電路21、一增益計算電路22及一增益變化控制區23。亮度分佈偵測電路21基於自切換器14輸出之YUV訊號 (Yin、Uin、Vin)中之亮度訊號Yin偵測到一為直方圖分佈的亮度分佈。 ί S ) 111240.doc -10- 1330493 圖2展示亮度分佈偵測電路21所偵測到之一亮度分佈（亮度分佈20A)的實例，且縱軸表示直方圖分佈之頻率，而橫轴表不亮度位準。此外，在亮度分佈繼之實例中亮度位準具有8織階⑽灰階）。代表經㈣之亮度分佈之亮度分佈資料H〇Utl輸出至增益計算電路22。所產生之亮度分佈資料Houtl包括（例如）顯示影像時用於圖框丨之資料，或用於攔位1之資料之影像圖框的資料（構成一個螢幕之影像資料）。增益汁算電路22基於自亮度分佈偵測電路21輸出之亮度分佈資料Houtl計算表示γ校正電路31中之對比度控制之程度的增益資料Gin。更特定言之，作為一種計算增益資料 Gin之方法，參考亮度分佈資料H〇uU設定校正量（意即，具有高頻值之亮度位準處之增益資料Gin)以使其大於具有低頻值之亮度位準處之增益資料Gin。換言之，相對於輸入亮度位準處之改變，輸出亮度位準處之變化大（參見圖 7)。當以此方式（如稍後所述）設定增益資料Gin時，更有效地改良整體對比度。以此方式計算之增益資料Gin輸出至增益變化控制區23。圖3展示增益產生區2中之增益變化控制區23之詳細結構。增益變化控制區23包括一增益限制器231及一延遲電路 232。增益限制器231為一電路，其用於基於増益計算電路22 所計算之增益資料Gin偵測增益變化其為增益資料 Gin之影像圖框之間的變化），並用於將增益變化Δ〇ίη限制 111240.doc 1330493 為一預定臨限值（增益變化臨限值GLim)。此外，當增益變化AGin超出增益變化臨限值GLim時，延遲電路232將資料延遲一每影像圖框時間（單位時間At)，藉此將超出增益變化臨限值GLim之部分之增益變化（ΔΟίη-Ουιη)轉入下一影像圖框中以便控制增益變化AGin » 更特定言之，舉例而言，如圖4A之時序圖所示，在輸入至增益限制器231中之增益資料Gin於tl時刻迅速自〇增大至Ginl並自此時刻起保持Ginl之情況下，增益限制器231 所偵測到之增益變化AGin之改變如圖4B中所示。在此等圖式中’ tO、tl、t2…時刻之間之時間At對應於上述每影像圖框時間（單位時間At)。在此種狀況下，當如圖4B所示設定增益變化臨限值GLim時，增益限制器23 1將增益變化 △ Gin之值Ginl限制為增益變化臨限值GLim。隨後，如圖 4C所示，增益限制器231及延遲電路232將tl與時刻之間之超出增益變化臨限值GLim之部分的增益變化（Ginl_ GLim)如箭頭P1所示轉入t；2與t3時刻之間之下一單位時間 △t中。此外，在時刻t2與t3之間，所轉入之增益變化 (Ginl-GLim)超出增益變化臨限值GLim，因此增益限制器 231再次將增益變化限制為增益變化臨限值GLim，且增益限制器231及延遲電路232將超出增益變化臨限值GLim之部分的增益變化（Ginl-2xGLim)如圖式中之箭頭p2所示轉入t3與t4時刻之間下一單位時間中。因此，將增益變化 △ Gin限制為增益變化臨限值GLim或更小，並如圖5中之箭頭P3及P4所示，藉由控制原始增益資料Gin而產生之增益 111240.doc •12· 1330493 資料Gout自增益限制器231輸出至影像處理區3中之γ校正電路31。舉例而言’如圖6Α所示’在增益資料GinMt0時刻迅速自Gin 1減小至0並自此時刻起保持〇之情況下，將以如上所述之相同方式控制增益變化’且如圖6B中之箭頭P5及卩6所示’藉由控制原始增益資料Gin之增益變化而產生之增益資料Gout自增益限制器231輸出。返回參看圖1 ,延遲電路15延遲自切換器14輸出之色差訊號Uin及Vin，並使色差訊號Uin及vin與自增益產生區2 輸出之增益資料Gout同步，以便將其輸出至影像處理區 3 〇影像處理區3經由使用增益資料〇〇ut(自增益產生區2輸出並藉由控制增益變化而產生）對自切換器14輸出並通過延遲電路15的YUV訊號（Yin、Uin、Vin)執行預定影像處理’且在根據本實施例之影像顯示器中，影像處理區3包括γ校正電路3 1，其對YUV訊號（Yin、Uin、vin)執行對比度改良處理。如上所述’ γ校正電路31經由使用增益資料G〇ut對YUV 訊號（Yin、Uin、Vin)執行對比度改良處理。更特定言之，舉例而言，如圖7中之輸入亮度位準對輸出亮度位準之特徵所示，原始γ曲線γΐ之對比度被控制為增益資料G〇ut(例如圖式中之增益資料Goutl、Gout2)中所示之程度。當以此方式控制對比度時，例如γ曲線可被校正為丫曲線 γ2,其中中間亮度位準處之傾角較陡，而低亮度位準及高 111240.doc 13 1330493 亮度位準處之傾角較平緩，且尤其可改良具有高頻值之亮度位準附近（如圖2及7中所示，中間亮度位準附近）的對比度。因此，可更有效地改良影像處理之後之整個YUV訊號 (Yout、Uout、Vout)的對比度。影像處理之後（控制對比度）之YUV訊號（Yout、Uout、Vout)輸出至矩陣電路41。矩陣電路41自藉由影像處理區3影像處理之後之YUV訊號（Yout、Uout、Vout)再生RGB訊號，並將該等RGB訊號 (Rout、Gout、Vout)輸出至驅動器 42 ° 驅動器42基於自矩陣電路41輸出之RGB訊號（Rout、 Gout、Vout)產生一用於顯示器5之驅動訊號，並將該驅動訊號輸出至顯示器5。顯示器5根據自驅動器42輸出之驅動訊號基於藉由影像處理區3影像處理後之YUV訊號（Yout、Uout、Vout)顯示影像。顯示器5可為任何類型之顯示裝置，且例如可使用 CRT(陰極射線管）51、LCD(液晶顯示器）52、PDP(電漿顯示板；未圖示）或其類似物。在此種狀況下，YUV訊號（Yin、Uin、Vin)對應於本發明中之"輸入影像資料"之特定實例，且YUV訊號（Yout、 Uout、Vout)對應於本發明中之"影像處理資料"之特定實例。此外，亮度分佈偵測電路2 1對應於本發明中之"一查找構件"之特定實例，且增益限制器23 1對應於本發明中之 "一增益變化偵測構件"之特定實例，且增益限制器23 1及延遲電路232對應於本發明中之"一控制構件"之特定實例。另外，γ校正電路3 1對應於本發明中之"一影像處理構 111240.doc 14 1330493 件"之特定實例。隨後，下文將參看圖1至圖7描述根據本實施例之影像顯示器的運作。首先，將待輸入至影像顯示器中之影像訊號解調變為 YUV訊號。更特定言之，藉由調諧器11將來自TV之TV訊號解調變為一複合訊號，並自VCR或DVD1直接輸入該複合訊號至影像顯示器。隨後，在Y/C分離電路12中將該等複合訊號分離為亮度訊號Y1及色度訊號C1，並隨後於色度解碼器13中將該等亮度訊號Y1及該等色度訊號C1解碼為YUV訊號（Y1、U1、V1)。另一方面，自DVD2直接輸入 YUV訊號（Y2、U2、V2)至影像顯示器中。接著，於切換器14中選擇將YUV訊號（Y1、U1、VI)或 YUV訊號（Y2、U2、V2)作為 YUV訊號（Yin、Uin、Vin)而輸出。隨後，將YUV訊號（Yin、Uin、Vin)中之亮度訊號 Yin輸出至增益產生區2及影像處理區3中之γ校正電路31，並將色差訊號Uin及Vin輸出至延遲電路15。在增益產生區2中，基於所輸入之亮度訊號Yin執行產生增益資料Gout之以運作。更特定言之，首先在亮度分佈偵測電路21中，例如基於自切換器14輸出YUV訊號（Yin、Uin、Vin)中之亮度訊號 Yin偵測如圖2所示之作為直方圖分佈之亮度分佈，並將亮度分佈作為亮度分佈資料Houtl而輸出。接著，在增益計算電路22中，基於亮度分佈資料Hcmtl計算增益資料Gin。在增益變化控制區23中，自增益限制器231中之增益資料 111240.doc -15- 1330493

Gin偵測增益變化AGin，並將該增益變化AGin限制為增益變化臨限值GLim或更小。此外，在增益變化AGin超出增益變化臨限值GUm之情況下，藉由增益限制器231及延遲電路232將超出增益變化臨限值GLim之部分的增益變化 (AGin-GLim)轉入下一影像圖框中。因此，在控制增益變化之後產生增益資料Gout，並將其自增益產生區2輸出至影像處理區3。另一方面’在延遲電路15中延遲色差訊號uin及Vin，且因此使其與自增益產生區2輸出之增益資料Gout同步。接著’在影像處理區3之γ校正電路31中，基於自切換器 14輸出之亮度訊號Yin及自切換器14輸出並通過延遲電路 15之色差訊號Uin及Vin，經由使用自增益產生區2供應之增益資料Gout對YUV訊號（Yin、Uin、Vin)執行對比度改良處理。更特定言之’基於亮度位準將對比度控制為增益資料Gout中所示之程度。在此種狀況下，自增益產生區2供應之增益資料（3〇加為如上所述控制增益變化之後之資料。因此，即使在特定亮度位準段處之增益Gin可能迅速改變（增大或減小）之情況下，舉例而言，一集中於特定亮度位準段上之亮度分佈中之DC位移所引起之圖4A及6A所示之增益資料Gin，單位時間At上之增益變化AGin仍限制為増益變化臨限值GLim* 更小，因此與使用增益變化未經修改之增益資料Gin的情況相比較，未經修改之YUV訊號（Yin、Uin、Vin)與經修改之YUV訊號（Yout、Uout、Vout)之間之改變減小了。 111240.doc ί S ') 1330493 接著，在矩陣電路41中，自對比度處理之後之YUV訊號 (Yout、Uout、Vout)再生 RGB訊號（Rout、Gout、Bout)，且驅動器42基於該等RGB訊號（Rout、Gout、Bout)產生驅動訊號，且基於該驅動訊號在顯示器5上顯示影像。如上所述，在本實施例中，增益產生區2中之亮度分佈偵測電路21偵測到自切換器14輸出之YUV訊號（Yin、 Uin、Vin)之作為直方圖分佈的一亮度分佈；增益計算電路22及增益變化控制區中之增益限制器23 1基於亮度分佈資料Houtl偵測增益變化AGin ;該增益限制器231將增益變化AGin限制為預定之增益變化臨限值GLim或更小；該增益限制器231及延遲電路232將超出增益變化臨限值GLim 之部分的增益變化（△Gin-GLim)轉入下一影像圖框中，以便控制增益變化AGin ;及影像處理區3中之γ校正電路31基於控制增益變化之後之AGin對YUV訊號（Yin、Uin、Vin) 執行影像處理（對比度控制），因此可在並不顧及亮度分佈之模式的情況下防止由影像處理引起之影像品質之非自然改變。 [第二實施例] 接著，下文將描述本發明之第二實施例。根據本實施例之影像顯示器進一步包括根據第一實施例之影像顯示器中之增益產生區2中的一 APL(平均圖像位準）偵測電路24，並進一步包括增益變化控制區23中之一 AAPL計算電路233及一延遲電路234。圖8展示根據本實施例之增益產生區2之結構。根據本實 111240.doc 1330493 施例之增益產生區2包括亮度分佈偵測電路21、增益計算電路22、增益變化控制區23及APL偵測電路24。此外，該增益變化控制區23包括增益限制器231、延遲電路232、 △APL計算電路233及延遲電路234。與第一實施例類似之符號表示相同組件且不再作進一步描述。 APL偵測電路24基於自切換器14輸出之YUV訊號（Yin、 Uin、Vin)中之亮度訊號Yin偵測每單位資料區域（例如，每欄位）之平均圖像位準。所偵測到之平均圖像位準APLout 輸出至增益變化控制區23中之AAPL計算電路233及延遲電路 234。 AAPL計算電路233偵測自APL偵測電路24輸出之特定影像圖框之平均圖像位準（例如，第η個（η ;自然數）影像圖框之平均圖像位準APLout(n))與下一影像圖框之平均圖像位準（例如，第（n+1)個影像圖框之平均圖像位準 APLout(n+l))之間之差值，意即，平均圖像位準變化 △ APLout(例如，AAPL(n+l)=APLout(n+l)-APLout(n))。此外，延遲電路234將自APL偵測電路24輸出之平均圖像位準APLout延遲一每影像圖框時間（例如，上述單位時間 △t)，以便提供資料至AAPL計算電路233。在此種狀況下，AAPL計算電路233對應於本發明中之 "一 APL(平均圖像位準）變化偵測構件"之特定實例。在根據本實施例之增益產生區2中，基於所輸入之亮度訊號Yin執行產生增益資料Gout之以下運作。首先在亮度分佈偵測電路21中，基於亮度訊號Yin偵測 111240.doc -18- 1330493 亮度分佈資料Houtl，且增益計算電路22基於該亮度分佈資料Houtl計算增益資料Gin。此外，在APL偵測電路24 中，基於亮度訊號Yin偵測影像圖框之平均圖像位準 APLout，且AAPL計算電路及延遲電路234偵測平均圖像位準變化AAPLout。隨後，在增益限制器23 1中，自增益資料Gin偵測增益變化AGin，並將該增益變化AGin限制為增益變化臨限值GLim或更小。在此種狀況下，根據本實施例之增益限制器231根據自 △ APL計算電路233供應之平均圖像位準量AAPLout來改變增益變化臨限值GLim。更特定言之，例如圖9所示，設定增益變化臨限值GLim以便以如下方式在複數個級階中改變（在此種狀況下，3個級階），意即，在 △ APLout<AAPLoutl之小改變區域AAPLouRS)中，增益變化臨限值 GLim=GLim(S);在 AAPLoutlSAAPLout< △APLout2之中間改變區域AAPLout(M)中，增益變化臨限值 GLim=GLim(M);及在 AAPLout2SAAPLout之大改變區域ΔΑΡΙ>οιιί(Ι〇中，增益變化臨限值GLim=GLim(L)。更特定言之，將小改變區域AAPLout(S)中之增益變化臨限值 GLim(S)及大改變區域AAPLout(L)中之增益變化臨限值 GLim(L)設定為小於中間改變區域AAPLout(M)中之增益變化臨限值GLim(M)。小改變區域△APLout(S)、中間改變區域AAPLout(M)及大改變區域AAPLout(L)分別對應於本發明中之"第一區域"、"第三區域"及••第二區域"之特定實例0 111240.doc •19- 1330493 在以此方式設定增益變化臨限值GLim之情況下，在小改變區域AAPLout(S)中，如第一實施例之情況，將單位時間At之增益變化AGin限制為增益變化臨限值GLim(S)或更小，因此，舉例而言，如圖4A及6A所示，即使在特定亮度位準段處之增益Gin迅速改變（增大或減小）之情況下，意即，集中於特定亮度位準段處之微小DC位移所引起之較大增益變化AGin，與使用增益變化未經修改之增益資料 Gin的情況相比較，未經修改之YUV訊號（Yin、Uin、Vin) 與經修改之YUV訊號（Yout、Uout、Vout)之間之改變減小了。此外，即使在以此方式將增益變化臨限值GLim(S)設定為小於中間改變區域AAPLout(M)中之增益變化臨限值 GLim(M)之情況下，平均圖像位準變化AAPLout仍很小 (DC位移很小），因此基於控制對比度之後之YUV訊號 (Yout、Uout、Vout)之影像可自然地顯示。此外，在中間改變區域AAPLout(M)中，將增益變化臨限值GLim(M)設定為增大（取消對增益變化臨限值GLim之限制），且在平均圖像位準變化AAPLout大至某一程度（中間程度）之情況下，增益資料Gout可迅速改變，因此未經修改之YUV訊號（Yin、Uin、Vin)與經修改之YUV訊號 (Yout、Uout、Vout)之間之改變將遵循平均圖像位準之改變，因此可避免影像品質改變之非自然阻止。此外，在大改變區域AAPLout(L)中，將增益變化臨限值 GLim(L)設定為減小（控制增益臨限值GLim)，因此在平均圖像位準變化AAPLout很大之情況下，例如在改變景物之 111240.doc -20- 1330493 情況下限制增益變化AGin，並防止更改亮度時影像品質之非自然改變。因此’在本實施例中’增益產生區2包括APL偵測電路 24、 AAPL計算電路233及延遲電路234，且增益限制器231 根據自AAPL計算電路233供應之平均圖像位準變化 △APLout改變增益變化臨限值GLim，因此除了第一實施例中之效果外，可根據平均圖像位準變化更有效地防止由影像處理引起之影像品質之非自然改變。 [第三實施例] 接著，下文將描述本發明之第三實施例。根據本實施例之影像顯示器進一步包括處於根據第一或第二實施例之影像顯示器中之亮度分佈偵測電路21與增益產生區2中之增益计算電路22之間之調平區25。下文基於根據圖1所示之第一實施例之增益產生區2給出描述；然而，其同樣適用於根據圖8所示之第二實施例之增益產生區2。圖1〇展示根據本實施例之增益產生區2之結構。根據本實施例之增益產生區2包括亮度分佈偵測電路21、調平區 25、增益計算電路22及増益變化控制區23 ^與第一實施例類似之符號表示相同組件且不再作進一步描述。調平區25包括一分佈限制器、一分佈過濾器或類似物 (未圖示）。調平區25對應於本發明中之"一調平構件"之特定實例。分佈限制器為一將直方圖之頻率限制為自亮度分佈偵測電路21輸出之亮度分佈資料Houtl中之預定臨'限值或更小 111240.doc -21- 1330493 的電路。更特定言之’舉例而言，如圖11A之亮度分佈 2GB中之P7所示’在分佈集中於-特定亮度位準段處且頻 .率值等於或大於分佈臨限值111^111之情況下（如圖UB之亮度分佈20C中之P8所示），消除等於或大於分佈臨限值 HLim之頻率值。藉此可減小集中於直方圖中之一特定亮度位準段上之分佈並調平分佈。因此，將經調平之亮度分佈資料Hout2輸出至增益計算電路23。 φ 因此’自增益產生區2供應之增益資料G〇ut係基於由分佈限制器調平之亮度分佈資料⑽⑴目此，舉例而言，如在圖12所示之亮度分伟2〇c之情況下，即使分佈所集中之亮度位準段如箭頭P9及P10所示之發生位移，與增益資料基於未經修改之亮度分佈資料H〇utl2情況相比較未 ’”里4改之YUV訊號（γιη、Uin、Vin)與經修改之YUV訊號 (Yout、Uout、Vout)之間之改變減小了。另一方面，分佈過濾器相對於由亮度分佈偵測電路21產 • 生之亮度分佈資料H〇utl中之複數個連續亮度位準段中之每一者言十算一加權平均冑，並用該加權平均值替換原始頻率值，且將該加權平均值作為亮度分佈資料H〇ut2而輸出。下文將分別參考（例如）圖13A及圖13B所示之亮度分佈 20D及20E給出更具體之描述。舉例而言，如圖i3a中之亮度刀伟20D所7F ’在某一特定亮度位準段處（左側亮度位準段）之頻率值為20，該亮度位準段之右側（中間亮度位準段）之頻率值為⑽，該中間亮度位準段之右侧（右側亮度位準

111240.doc •22- S 1330493 段）之頻率值為20之情況下，意即分佈集中於中間亮度位準段上’藉由以下公式（1)至（3)相對於複數個（在此種狀況下為二個）連續亮度位準段中之每一者計算亮度位準段處之加權平均值Ave(左）、Ave(中）及Ave(右）。另外，舉例而 e ’此情況下之加權為（左：中：右）=〇 : 2 : 1)。

Ave(左）= (〇xl+2〇χ2 + 1〇〇χ (〇

Ave(中) = (2〇χ 1 + 1 〇〇Χ2+2〇χ1 )/(1+2 +1)=60 …(2)

Ave(右)=0004+2(^2 + ^)/0+2+0=35 …⑺ 因此，當原始亮度位準段中之頻率值分別由公式（丨）至 (3)所汁异之加權平均值Ave(左）、Ave(中）及(右）替換時，產生如圖13B所示之亮度分佈2〇E。與原始亮度分佈 2〇D相比較，在如圖式中之箭頭pu至pn所示之亮度分佈 2〇E中，左側亮度位準段之頻率值自2()增大至35，中間亮又位準#又之頻率值自1 〇〇減小至6〇，及右側亮度位準段之頻率值自20增大至35 ’因此顯然減小了集中於中間亮度位準段上之分佈，並調平了分佈。如上所述，在本實施例中，增益產生區2包括調平區以便藉由減小集中於某一特定亮度位準段上之分佈來進行調平，因此可基於經調平之亮度分佈資料Η—產生增益資料Gout，且除了第—或第二實施例中之效果外可進一步減小由影像處理引起 ▽丨巧 < 衫像口口質之非自然改變。在本實施例中，描述了铜1 了調千區25包括分佈限制器或分佈過壚器中之一者之愔.T?.址、 / ,…、而，調平區25可同時包括分佈限制器及分佈過濾器。更特八此* 尺将疋5之，为佈限制器將亮度分 111240.doc -23- 1330493 佈之頻率值㈣為分佈臨限值HLim或更小，纟分佈過滤器在限制頻率值後計算亮度分佈資料之加權平均值並用該加權平均值替換原始頻率值以輸出加權平均值。在此種結構中，可經由使用分佈㈣^及分佈過^來進一步減小影像品f之非自然改^其可讀相反序列配置。儘管已參考第一、第二及第三實施例描述了本發明，但本發月並不梵限於該等實施例，並可作多種修改。

舉例而言，在上述實施例中，描述了將亮度分佈2〇a至 2〇E中之亮度位準劃分為8個段⑽灰階）的情況；然而，增益變化控制區23或APL摘測電路24可根據亮度位準段之數目執行控制增益變化之運作或侦測平均圖像位準、out之運作。同樣，作為調平區25之分佈限制器或分佈過遽器可根據亮度位準段之數目執行調平處理4特定言之，由於集十於某一特定亮度位準段上之分佈所引起之: 像品質之非自,然改變在亮度位準段之數目如上所述报小之/

It況下尤其明顯’因此僅在亮度位準段之數目等於或臨限值數目之情況下才可執行該等運作。在此種結構中，、在影像品質之非自然改變可忽略之亮度位準段之數目的情況下可暫時中止該等運作以便改良整個影像處理速度。〜处狂電㈣之述了影像處理區3包括γ校正情況，且：二像處理區3之結構並不受限於此種處理區3可包括(例如)用於影像處理之另_電或可包括複數個此種電路。 111240.doc

-24- S 1330493 熟習此項技術者應瞭解’可取決於屬於隨附申請專利範圍或其等效物之範疇内之設計要求及其他因素進行多種修改、組合、子組合及變更。【圖式簡單說明】圓1係根據本發明第一實施例之影像顯示器之整體結構的電路方塊圖；圖2係描述亮度分佈的曲線；圖3係圖1所示之增益產生區之詳細結構的電路方塊圖；圖4A、圖4B及圖4C係描述圖1所示之增益變化控制區之功能之一實例的時序圖；圖5係描述圖4A、圖4B及圖4C所示之增益變化控制之後增益之改變模式的時序圖；圖όA及圖6B係描述圖1所示之增益變化控制區之功能之另一實例的時序圖；圖7係描述圖1所示之γ校正電路之功能的曲線；圖8係根據本發明之第二實施例之增益產生區之詳細結構的電路方塊圖；圖9係描述圖8所示之增益變化控制區之功能的曲線；圖10係根據本發明之第三實施例之增益產生區之詳細結構的電路方塊圖；圖11Α及圖11Β係描述圖1〇所示之調平區之功能之一實例的曲線；圖12係描述亮度分佈中某一特定亮度位準段處之分佈改變的曲線； 111240.doc -25- 1330493 圖13A及圖13B係描述圖ι0所例的曲線；示之調平區之功能之一實圖14係描料前技術中影像顯示器之亮度分佈中某一特定亮度位準段處之分佈改變的曲線；及圖15係描述圖14所示之某一亮度位準段處之分佈改變所引起之伽瑪曲線的改變模式的曲線。

【主要元件符號說明】 2 增益產生區 3 影像處理區 5 顯示器 11 調諳器 12 γ/c分離電路 13 色度解碼器 14 切換器 15 延遲電路 21 亮度分佈偵測電路 22 增益計算電路 23 增益變化控制區 24 APL偵測電路 25 調平區 31 γ校正電路 41 矩陣電路 42 驅動器 51 CRT(陰極射線管） 111240.doc -26- 1330493 52 LCD(液晶顯示器） 231 增益限制器 232 延遲電路 233 AAPL計算電路 234 延遲電路 111240.doc -27·

Claims

I330493& ^ 第095126236號專利申請案 I 99 4. 9 〇中文申請專利範圍替換本(99年4月）年·艿日修正本 ^ 十、申請專利範圍： 1. 一種影像處理裝置，其包含： * 一查找構件，其用於查找輸入影像資料之每一影像圖 ' 框之一亮度直方圖；一增益變化偵測構件，其用於基於該查找到之亮度直方圖偵測影像圖框之間之一增益變化，該增益代表影像處理之位準；一控制構件，其用於在一影像圖框之一增益變化超出一增益變化臨限值之情況下將該影像圖框之該增益變化限制為該增益變化臨限值，並用於修改該增益變化以使得超出該增益變化臨限值之一部分轉入下一影像圖框之一增益變化中；及一影像處理構件，其用於基於該經修改之增益變化對該等輸入影像資料執行影像處理。 2. 如請求項1之影像處理裝置，其進一步包含：一 APL(平均圖像位準）變化偵測構件，其用於偵測該等輸入影像資料之影像圖框之間之一 APL變化，其中該控制構件基於該APL變化偵測構件所偵測到之一 APL變化而改變該增益變化臨限值。 3. 如請求項2之影像處理裝置，其中該控制構件根據該APL變化逐步離散地改變該增益變化臨限值。 4.如請求項3之影像處理裝置，其中該控制構件將APL變化之一第一區域中之一增益變化 lll240-990420.doc 1330493 £»限值及APL變化之一第二區域令之一增益變化臨限值設定為小於一第三區域中之-增益變化臨限值，該第三區域位於該第-區域與該第二區域之間，該第二區域中之該APL變化大於該第—區域中之該變化。 5·如請求項丨之影像處理裝置，其進一步包含：一調平構件，其用於調平該查找構件所查找到之該亮度直方圖，其中該增益變化偵測構件基於該經調平之亮度直方圖偵測該增益變化。 6·如請求項5之影像處理裝置，其中該調平構件藉由將該亮度直方圖之頻率限制為一頻率臨限值來調平該亮度直方圖。 7‘如請求項5之影像處理裝置，其中 /調平構件藉由相對於該亮度直方时之複數個連續免又位準段中之每一段計算一加權平均值來調平該亮度直方圖’並隨後用該經計算之加權平均值替換每位準段處之一頻率值。匕又 8·如凊求項6之影像處理裝置，其中 ▲該調平構件藉由相對於該亮度直方圖中之複數個連續 ^立準段中之每一段計算一加權平均值來調平，並隨後用該經計算之加權平均值替換每-亮度位準段處之一頻率值並限制該亮度直方圖中之該頻率。 9.如請求項1之影像處理裝置，其中若該亮度直方圖中之增強位準段之數目等於或小於一 111240-990420.doc 1330493 臨限值數目，則該控制構件修改該增益變化。 10. 如請求項1之影像處理裝置，其中該影像處理構件包括一用於改良該等輸入影像資料之對比度的γ校正電路。 11. 一種影像顯示器，其包含：一查找構件，其用於查找輸入影像資料之每一影像圖框之一亮度直方圖；一增益變化偵測構件，其用於基於該查找到之亮度直方圖偵測影像圖框之間之一增益變化，該增益代表影像處理之位準；一控制構件，其用於在一影像圖框之一增益變化超出一增益變化臨限值之情況下將該影像圖框之該增益變化限制為該增益變化臨限值，並用於修改該增益變化以使得超出該增益變化臨限值之一部分轉入下一影像圖框之一增益變化中；一影像處理構件，其用於基於該經修改之增益變化對該等輸入影像資料執行影像處理，藉此生成一經處理之影像資料；及一顯示構件，其用於基於該經處理之影像資料顯示一影像。 12. —種影像處理方法，其包含以下步驟：查找輸入影像資料之每一影像圖框之一亮度直方圖；基於該查找到之亮度直方圖偵測影像圖框之間之一增益變化，該增益代表該影像處理之位準； 111240.990420.doc 在一影像圖框之一增益變化超出一增益變化臨限值之情況下將該影像圖框之該增益變化限制為該增益變化臨限值，並修改該增益變化以使得超出該增益變化臨限值之一部分轉入下一影像圖框之一增益變化中；及基於該經修改之增益變化對該等輸入影像資料執行影像處理。 ’ 13. —種影像處理裝置，其包含：一查找區，其用於查找輸入影像資料之每一影像圖框之一亮度直方圖；一增益變化偵測區，其用於基於該查找到之亮度直方圖偵測影像圖框之間之一增益變化，該增益代表影像處理之位準；一控制區，其用於在一影像圖框之一增益變化超出一增益變化臨限值之情況下將該影像圖框之該增益變化限制為該增益變化臨限值，並用於修改該增益變化以使得超出該增益變化臨限值之一部分轉入下一影像圖框之一增益變化中；及一影像處理區，其用於基於該經修改之增益變化對該等輸入影像資料執行影像處理。 14. 一種影像顯示器，其包含：一查找區，其用於查找輸入影像資料之每一影像圖框之一亮度直方圖；一增益變化偵測區，其用於·基於該查找到之亮度直方圖偵測影像圖框之間之一增益變化，該增益代表影像處 111240-990420.doc 1330493 理之位準；一控制區，其用於在一影像圖框之一增益變化超出一增益變化臨限值之情況下將該影像圖框之該增益變化限制為該增益變化臨限值，並用於修改該增益變化以使得超出該增益變化臨限值之一部分轉入下一影像圖框之一增益變化中；一影像處理區，其用於基於該經修改之增益變化對該等輸入影像資料執行影像處理，藉此生成一經處理之影像資料；及一顯示區，其用於基於該經處理之影像資料顯示一影像。

111240-990420.doc