專利名稱：影像對比修正方法及其系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種影像對比修正方法及其系統，特別是一種適用于液晶顯示器影像對比修正方法及系統。
背景技術：
液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)是一種重量輕、體積小、可節(jié)省更多空間、而低耗電、無輻射、低閃爍的屏幕裝置。但在影像顯示上有對比過低的缺點，使LCD所顯示的畫面無法與等離子屏幕(Plasma Display Panel，PDP)或者是陰極射線管顯示器(Cathode RayTube，CRT)所呈現出的鮮明色彩品質相抗衡。對比太低的成因，是因為LCD在呈現黑畫面時，液晶無法完全遮蔽背光光源，使得黑畫面有漏光的現象，而產生黑畫面不夠暗的情形。因此，當LCD的黑畫面不夠暗時，若再加上因亮度不足所造成的白畫面不夠亮，則將導致LCD的對比不足。已知用來修正LCD對比的方法，大多是利用修正圖像對比的方式，讓畫面色彩分布較為居中的色階能被修正至更暗或更亮，使畫面中偏亮或偏暗的色彩增加，呈現較為鮮明的色彩，以修正LCD先天對比的不足。
已知一種用來修正LCD對比的方法，是利用累計分布函數(Cumulative Distribution Function，CDF)分析輸入的影像，然而累計分布的計算時間約略須耗費1～2個畫面時間，因此不僅無法即時輸出修正后的圖像，亦需要增加大量的電子儲存裝置以方便函數計算。
已知另一種用來修正LCD對比的方法，是修正源極驅動集成電路的驅動電壓，使得灰階能呈現更亮或更暗的品質，利用此方法不須增加額外的生產成本、不浪費硬件空間。然而，外部硬件電路的數字模擬轉換器(Digital-Analog Converter，DAC)部分的反應速度會限制畫面分辨率的大小。且數字模擬轉換器的消耗功率非常的大。
在液晶顯示器中，對比決定了呈像品質的好壞，因此，如何在有限亮度內做最大的影像顏色調整，使液晶顯示器有較好的色彩品質為一重要的課題。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明之一目的在于提供一種液晶顯示器影像對比修正的方法及其系統，藉由模糊理論分析液晶顯示器即將顯示的影像，并通過模糊決策規(guī)則，決定該影像所需的對比修正強弱。
本發(fā)明目的之一在于提供一種液晶顯示器影像對比修正的方法及其系統，藉由模糊理論判斷影像是否需要調整，再決定調整的幅度，可改善所有影像皆須用同一制式化的修正強度來調整修正。
本發(fā)明再一目的在于提供一種液晶顯示器影像對比修正的方法及其系統，藉由模糊分析，將修正的強度分成數級，可避免發(fā)生過度修正或修正不足的情形發(fā)生，能正確的提升影像對比，使液晶顯示器畫面色彩更加鮮明，進而增加產品競爭力。
本發(fā)明又一目的在于提供一種液晶顯示器影像對比修正的方法及其系統，藉由將影像畫面分成兩個部分暗態(tài)及亮態(tài)，并利用模糊理論及分析決定修正的函數，使影像維持平均亮度不變，但呈色效果更好。
本發(fā)明又一目的在于提供一種液晶顯示器影像對比修正的方法及其系統，藉由模糊理論及模糊決策分析，調整畫面的影像色彩，所有的影像分析及修正判斷皆在一個畫面時間內完成，因此可節(jié)省運算時間，又可達到即時修正顯示影像的對比，以補償液晶顯示器先天對比不足的缺點。
本發(fā)明又一目的在于提供一種液晶顯示器影像對比修正的方法及其系統，利用畫面抹除處理動作的同時進行模糊分析及決策判斷，當下一個影像傳送進來之前，便可將已修正的目前影像呈現，進而達到即時修正畫面的目的。
本發(fā)明又一目的在于提供一種液晶顯示器影像對比修正的方法及其系統，利用指數型影像修正函數進行影像修正，可維持畫面該有的特性輪廓，在修正亮態(tài)及暗態(tài)的情況時，可避免失真的情況發(fā)生。
本發(fā)明又一目的在于提供一種液晶顯示器影像對比修正的方法及其系統，通過即時模糊運算及模糊決策分析，建立一與待修正畫面相對應的影像修正函數，靈活的將待修正畫面的色彩修正至更鮮明。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種液晶顯示器影像對比修正方法，包含以下步驟分析一影像步驟，以建立該影像的一影像亮度分布直方圖并儲存該影像；模糊化判斷步驟，該影像亮度分布直方圖以決定該影像之一修正強度函數；利用該修正強度函數進行該影像的亮度修正步驟；及輸出經過亮度修正的該影像的步驟。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種液晶顯示器影像對比修正系統，包含一影像輸入單元，其輸入原始的一影像；一模糊修正系統，用以分析上述影像并修正該影像的對比；一影像輸出單元，將經過對比修正后的影像輸出至一液晶顯示器上。
通過上述技術特征，本發(fā)明的模糊系統將畫面影像資料通過整體平均灰階模糊化，接著從模糊決策規(guī)則庫中決定修正的強度后，再搭配修正函數達到即時修正影像對比、補償液晶顯示器先天對比不足的功能。
以下借助于具體實施例配合所示附圖詳加說明，以便更容易了解本發(fā)明的目的、技術內容、特點及其所達成的功效。


圖1為根據本發(fā)明一實施例的模糊修正系統硬件方塊示意圖。
圖2為根據本發(fā)明一實施例的系統處理流程圖。
圖3為根據本發(fā)明一實施例的修正函數示意圖。
圖4為根據本發(fā)明一實施例的時序流程示意圖。
圖5A為根據本發(fā)明一實施例的亮度分布直方圖。
圖5B為根據本發(fā)明一實施例的模糊決策分析流程示意圖。
圖6為根據本發(fā)明一實施例的第一次模糊決策規(guī)則表。
圖7為根據本發(fā)明一實施例的第二次模糊決策規(guī)則表。
圖8為根據本發(fā)明的又一實施例的系統處理流程圖。
圖中符號說明10模糊修正系統101 直方圖儲存單元102 影像儲存單元103 平均亮度分析單元104 模糊系統單元105 修正單元20、22步驟201、202、203、204、205、206 步驟30影像平均亮度值
32 H修正函數曲線34 M修正函數曲線36 L修正函數曲線38 N修正函數曲線40 影像輸入流程401、402、403、404、405時序50 時序處理流程501、502、503、504、505、506、507 時序60 影像輸出流程601、602 時序70 亮度分布直方圖701、702 峰值703平均亮度704、705 峰值71 第一次模糊決策分析710峰值701的模糊決策分析711峰值702的模糊決策分析712峰值704的模糊決策分析713峰值705的模糊決策分析72 第二次模糊決策分析720暗態(tài)模糊決策分析721亮態(tài)模糊決策分析80、82 步驟801、802、803、804、805、806 步驟具體實施方式
以下以一較佳實施例來說明本發(fā)明之一實施例的液晶顯示器影像對比修正方法及其系統。
請參閱圖1，為根據本發(fā)明一實施例的模糊修正系統硬件方塊示意圖。如圖所示，于本實施例中，模糊修正系統10包括一平均亮度分析單元103，用以分析輸入的影像，并將影像亮度分布資料以及輸入的影像分別儲存至一直方圖儲存單元101以及一影像儲存單元102中；待影像輸入、分析、儲存完畢后，模糊系統單元104開始利用模糊化分析影像，并決定影像所應修正的強弱。待模糊系統單元104決定修正強度后，修正單元105即會從影像儲存單元102讀出該影像，并利用經過模糊系統單元104決定的修正強度函數進行影像亮度修正，將修正后的影像呈現在液晶顯示器面板上。另外，平均亮度分析單元103、直方圖儲存單元101、影像儲存單元102、模糊系統單元104、以及修正單元105可結合成一模糊影像修正專用的可程序化(programmable)集成電路(IC)，不會增加液晶顯示器的體積。
請參閱圖2，為根據本發(fā)明一實施例的系統處理流程圖。如圖所示，于本實施例中，當影像輸入(步驟20)時，分析輸入的影像資料，從中找出影像畫面的整體平均灰階值并建立該影像的亮度分布直方圖(步驟202)。并將亮度分布直方圖以及所輸入的影像分別儲存(步驟201)；待影像輸入(步驟20)、分析(步驟202)、儲存(步驟201)完畢后，開始對亮度分布直方圖進行取樣動作，找出該亮度分布直方圖中主要灰階分布的峰值(步驟203)，并將該峰值與整體平均灰階利用模糊化推導成一模糊集合(步驟204)，接著利用對照模糊決策規(guī)則，決定此畫面欲修正的強弱(步驟205)。待決定修正強度后，即利用修正強度所對應的修正強度函數，進行影像亮度修正，加強對比(步驟206)，并將修正過后的影像輸出至液晶顯示器面板上(步驟22)。
于此實施例中，本發(fā)明根據所得的數據，建立一影像修正函式庫并將的儲存于一電子儲存裝置(如隨機存取存儲器RAM或只讀存儲器ROM)內，以供修正單元依照此影像修正函數進行影像對比修正。當模糊系統單元經過模糊運算以及模糊決策分析的后，會根據目前影像的特性，至預先儲存的影像修正函式庫中，尋找一最適當的影像修正函數，用以修正所有可能的影像。請參閱圖3，為根據本發(fā)明一實施例的修正函數示意圖。如圖所示，影像修正函式庫中所預先建立的影像修正函數，以原始輸入亮度為X軸、修正后的輸出亮度為Y軸，繪制出四條影像修正函數曲線，分別為H修正函數曲線32、M修正函數曲線34、L修正函數曲線36、N修正函數曲線38，其中，修正強度由大到小的排列為H修正函數曲線32＞M修正函數曲線34＞L修正函數曲線36＞N修正函數曲線38；換言之，若有一影像須利用H修正函數曲線32進行修正，即代表其影像色彩對比不足。再者，影像修正函數曲線32、34、36、38根據影像平均亮度值30為基準進行影像修正。舉例說明若有一影像的亮度分布主要皆分布于暗態(tài)(如夜景)，且須利用H修正函數曲線32進行影像修正，則影像中暗的部分便不需要再進行修正，因此，所有亮度落在影像平均亮度值30右側的影像，皆需利用H修正函數曲線32上半部(平均亮度值30右側的曲線)的曲線進行修正，將不夠亮的影像調整至更亮，拉大暗態(tài)與亮態(tài)之間的對比。且，影像修正函數利用指數方式修正影像，能維持原本影像該有的特性輪廓，在修正亮態(tài)及暗態(tài)的情況下，不會有失真的情況發(fā)生。
請參閱圖4，為根據本發(fā)明一實施例的時序流程示意圖。如圖所示，于此實施例中，影像輸入流程40將第一畫面的影像、第二畫面的影像、第三畫面的影像…等依序輸入(時序401、時序403、時序405…等)，在影像輸入流程40進行的同時，時序處理流程50、影像輸出流程60也同步進行。舉例說明當第一畫面的影像被傳送進來時(時序401)，時序處理流程50開始同步計算影像平均亮度(時序502)以及儲存影像及直方圖(時序501)。當第一畫面的影像傳送(時序401)完畢時，液晶顯示器面板會進行一畫面抹除動作以俾利第二畫面的影像傳送(時序403)。當影像輸入流程40進行第一畫面的畫面抹除處理(時序402)時，時序處理流程50同步進行亮度峰值取樣(時序503)、模糊化(時序504)、模糊決策判斷(時序505)及加強影像對比(時序506)的復數個動作；由于一般液晶顯示器的畫面抹除動作須耗費3000個時鐘時間，然而，本發(fā)明的硬件架構處理亮度峰值取樣(時序503)、模糊化(時序504)、模糊決策判斷(時序505)及加強影像對比(時序506)的復數個動作只需花費500個時鐘時間，因此，在第二畫面的影像傳送(時序403)進來之前，所有影像修正前所需的分析判斷動作已完全處理完畢。待第二畫面的影像傳送(時序403)進來的同時，將第一畫面修正后的影像輸出(時序507)，影像輸出流程60便將修正后的第一畫面影像輸出(時序601)呈現在液晶顯示器上?？梢岳斫獾?，第二畫面的畫面抹除處理(時序404)進行的同時，第二畫面的影像(時序403)正在進行影像修正前所須的分析與判斷(亮度峰值取樣(時序503)、模糊化(時序504)、模糊決策判斷(時序505)及加強影像對比(時序506))，待第三畫面的影像傳送(時序405)進來的同時，將第二畫面修正后的影像輸出(時序507)，影像輸出流程60便將修正后的第二畫面影像輸出(時序602)呈現在液晶顯示器上，依序將所有影像呈現。
請同時參閱圖5A及圖5B，為根據本發(fā)明一實施例的亮度分布直方圖及模糊決策分析流程示意圖。于此實施例中，將影像的亮度分布繪制成一以影像亮度與像素數量為坐標的亮度分布直方圖70，利用亮度分布直方圖70中主要峰值的高低與分布位置，通過模糊分析及模糊決策判斷來決定修正的強弱。如圖5A中所示，亮度分布直方圖70中，依照平均亮度703為基準，上下各取兩個主要峰值峰值701、峰值702、峰值704、峰值705；接著分別將4個峰值701、702、704、705模糊化，并依據第一次模糊決策規(guī)則表(請參考圖6，為根據本發(fā)明一實施例的第一次模糊決策規(guī)則表)進行第一次的模糊決策分析71(峰值701的模糊決策分析710、峰值702的模糊決策分析71 1、峰值704的模糊決策分析712、峰值705的模糊決策分析713)，以取得一第一階段模糊值。待第一次模糊決策分析71后，再次進行第二次模糊決策分析72(暗態(tài)模糊決策分析720、亮態(tài)模糊決策分析721)分別決定暗態(tài)及亮態(tài)的修正強度將暗態(tài)模糊決策分析720所得到的修正強度及亮態(tài)模糊決策分析721所得到的修正強度，利用第二次模糊決策規(guī)則表(請參考圖7，為根據本發(fā)明一實施例的第二次模糊決策規(guī)則表)，以查表對照的方式，找出合適的修正函數。換言的，亦就是將影像畫面分成兩個部分暗態(tài)及亮態(tài)，并利用模糊理論及分析決定修正的函數，使影像維持平均亮度不變，但呈色效果更好。
請參考圖8，為根據本發(fā)明的又一實施例的系統處理流程圖。如圖所示，于本實施例中，當影像輸入(步驟80)后，分析所輸入的影像資料，從中找出畫面的整體平均灰階并建立該影像的亮度分布直方圖(步驟802)。并將亮度分布直方圖以及輸入的影像資料分別儲存(步驟801)；待影像輸入(步驟80)、分析(步驟802)、儲存(步驟801)完畢后，開始對亮度分布直方圖進行取樣動作，找出該亮度分布直方圖中主要灰階分布的峰值(步驟803)，其特征在于將該峰值與整體平均灰階利用模糊化推導成一模糊集合(步驟804)，接著利用模糊數(三角形模糊數、梯形模糊數、鐘形模糊數或不規(guī)則模糊數)搭配模糊運算計算出一修正函數(步驟805)。待計算出一修正函數后，即利用此修正函數進行影像亮度修正，加強對比(步驟806)，并將修正過后的影像輸出至液晶顯示器面板上(步驟82)。
綜合上述，本發(fā)明的實施例利用模糊理論分析目前液晶顯示器即將顯示的影像，通過模糊規(guī)則、模糊運算以及模糊決策分析，依照目前影像的特性，調整并修正影像的色彩。由于所有的影像分析、修正判斷以及對比修正皆在一個畫面時間內完成，因此可達到即時修正影像的目的。
以上所述的實施例僅為說明本發(fā)明的技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據以實施，當不能以的限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內。
權利要求
1.一種影像對比修正方法，包含以下步驟分析一影像步驟，以建立該影像的一影像亮度分布直方圖并儲存該影像；模糊化判斷步驟，該影像亮度分布直方圖以決定該影像之一修正強度函數；利用該修正強度函數進行該影像的亮度修正步驟；及輸出經過亮度修正的該影像的步驟。
2.如權利要求1所述的影像對比修正方法，其中該方法是一種顯示器影像對比修正方法。
3.如權利要求2所述的影像對比修正方法，其顯示器為一液晶顯示器。
4.如權利要求1所述的影像對比修正方法，其中，所述的分析步驟是從該影像中找出畫面的整體平均灰階值。
5.如權利要求1所述的影像對比修正方法，其中，所述的模糊化判斷步驟包含一第一模糊決策分析及一第二模糊決策分析。
6.如權利要求5所述的影像對比修正方法，其中，所述的第一模糊決策分析是對該亮度分布直方圖進行取樣，以找出該亮度分布直方圖中的主要峰值，并利用一第一模糊決策規(guī)則表，判斷該影像的一第一階段模糊值。
7.如權利要求5所述的影像對比修正方法，其中，所述的第二模糊決策分析包含一亮態(tài)模糊決策分析及一暗態(tài)模糊決策分析，是利用一第二模糊決策規(guī)則表，決定該影像所需的修正強度。
8.如權利要求7所述的影像對比修正方法，其中，所述的修正強度可預先儲存于該模糊系統單元內，再對照該第二模糊決策規(guī)則表，利用查表的方式，決定該影像須使用的該修正強度函數。
9.如權利要求5所述的影像對比修正方法，其中，所述的模糊化判斷步驟亦包括利用一模糊數搭配模糊運算，計算出適合該影像的該修正強度函數。
10.如權利要求9所述的影像對比修正方法，其中，所述的模糊數可為三角形模糊數、梯形模糊數、鐘形模糊數或不規(guī)則模糊數。
11.如權利要求1所述的影像對比修正方法，其中，所述的修正強度函數為指數方式呈現。
12.如權利要求1所述的影像對比修正方法，其中，所述的模糊化判斷步驟以及該影像亮度修正步驟是利用該液晶顯示器的一畫面抹除時間進行。
13.如權利要求12所述的影像對比修正方法，其中，所述的模糊判斷步驟以及所述的影像亮度修正步驟的總處理時間小于該液晶顯示器的該畫面抹除時間。
14.如權利要求1所述的影像對比修正方法，其中，在進行該影像輸出步驟時，還包括該影像的下一影像的分析步驟以及儲存步驟，前述兩個步驟亦與影像輸出步驟同步進行。
15.一種影像對比修正系統，包含一影像輸入單元，其輸入原始的一影像；一模糊修正系統，用以分析上述影像并修正該影像的對比；一影像輸出單元，將經過對比修正后的影像輸出至一液晶顯示器上。
16.如權利要求15所述的影像對比修正系統，其應用于一顯示器。
17.如權利要求16所述的影像對比修正系統，該顯示器為一液晶顯示器。
18.如權利要求15所述的影像對比修正系統，其中，所述的模糊修正系統包含一平均亮度分析單元、一直方圖儲存單元、一影像儲存單元、一模糊系統單元、以及一修正單元。
19.如權利要求18所述的影像對比修正系統，其中，所述的模糊修正系統將該平均亮度分析單元、該直方圖儲存單元、該影像儲存單元、該模糊系統單元、該修正單元以及該時鐘產生器整合為一可程序化的集成電路。
20.如權利要求18所述的影像對比修正系統，其中，該平均亮度分析單元提供該影像以及該影像的相關資料給該直方圖儲存單元、該影像儲存單元以及該模糊系統單元。
21.如權利要求18所述的影像對比修正系統，其中，所述的模糊修正系統更包含一電子儲存裝置，以儲存至少一影像修正函數，用以進行該影像的對比修正。
22.如權利要求21所述的影像對比修正系統，其中，所述的電子儲存裝置為隨機存取存儲器或只讀存儲器。
23.如權利要求15所述的影像對比修正系統，其中所述的模糊修正系統包含一模糊決策規(guī)則表，用以判斷該影像的一修正強度函數。
24.如權利要求15所述的影像對比修正系統，其中所述的模糊修正系統包含一模糊數，用以搭配模糊運算，取得該影像的一修正強度函數。
全文摘要
一種顯示器影像對比修正的方法與其系統，通過模糊理論分析液晶顯示器即將顯示的影像，通過模糊規(guī)則以及模糊決策分析，將修正強度分為復數個等級，依照目前影像的特性，調整影像的色彩。由于所有的影像分析、修正判斷以及對比修正皆在一個畫面時間內完成，因此可達到即時修正影像的功能。利用此對比修正方法，可避免發(fā)生過度修正或修正不足的情形發(fā)生，能正確的提升影像對比。本發(fā)明的目的是解決在有限亮度內做最大的影像顏色調整，使液晶顯示器有較好的色彩品質。
文檔編號G09G3/20GK101089679SQ200610091738
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月12日 優(yōu)先權日2006年6月12日
發(fā)明者徐天助, 蘇志芳, 吳敏旭 申請人:中華映管股份有限公司