高动态范围显示设备制造技术

本公开涉及一种高动态范围显示设备。根据各个方面的方法和设备将低动态范围(LDR)格式的图像数据作为输入并产生动态范围高于所述输入图像数据的动态范围的增强图像数据(即高动态范围(HDR)图像数据)作为输出。在某些实施例中，所述方法应用于视频数据并实时执行(即，至少平均来说以视频信号的帧速率来完成对视频帧的处理以提高视频帧的动态范围)。

【技术实现步骤摘要】
高动态范围显示设备本申请是申请日为2008年7月30日、申请号为“200880109299.7”、专利技术名称为“提高图像动态范围”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求于2007年7月30日提交的题为提高图像动态范围的美国专利申请60/962708的优先权。对美国来说，本申请：·根据美国专利法35U.S.C第119条，要求于2007年7月30日提交的题为提高图像动态范围的美国专利申请60/962708的权益，该美国专利申请通过引用而合并到本申请中；·是2008年7月29日提交的题为提高图像动态范围的美国专利申请12/182121的部分继续申请；并·根据美国专利法35U.S.C第120条，要求于2008年7月29日提交的题为提高图像动态范围的美国专利申请12/182121的权益。
本专利技术涉及数字成像。本专利技术尤其涉及提高图像(包括静态和/或视频图像)动态范围的装置和方法。本专利技术可不受限制地实施于电子显示器中、媒体播放器(例如DVD播放器)中、用于电子显示器和/或媒体播放器的图像处理子系统中以及在介质上提供的可由数据处理器读取并随后执行的计算机软件中。
技术介绍
人眼对相当宽的强度范围的光线敏感。图像需要具有高动态范围来准确再现真实场景。高性能图像传感器，例如高性能CCD阵列，能够获取具有高动态范围的图像。新一代的显示设备允许对传统显示技术提供显著改进的动态范围。大多数现有电影、视频和静态图像被记录为以下格式：该格式提供的动态范围显著低于这些新一代显示设备可产生的动态范围。将来，不断演变的照相机技术和文件格式将提供用于这些显示设备的高保真的内容。近期，则需提供提高低动态范围媒体(例如，低动态范围(LDR)格式的图像数据)的动态范围的方法。这允许观众在欣赏现存媒体时享受到高动态范围显示器的至少部分优点。剧场成像系统(投影仪)以及家庭影院系统的观众的眼光已经极具水准。因此，在这些和其他应用中，也需提供基本上无明显缺陷的图像。在一些应用中，需要提高实时图像的动态范围(例如，产生提高的图像信号)。
技术实现思路
本专利技术具有多个方面。一个方面提供以下方法：所述方法将低动态范围(LDR)格式的图像数据作为输入并产生增强的图像数据作为输出，所述增强的图像数据的动态范围大于该输入图像数据的动态范围。在某些实施例中，所述方法应用于视频数据并实时进行(即，至少平均来说以视频信号的帧速率完成对视频帧的处理，从而提高所述视频帧的动态范围)。根据一个实施例，提供一种高动态范围显示设备，包括：第一调节层，被配置为响应于基于低分辨率图像数据的一组驱动信号来发射光模式；第二调节层，被配置为调节所述光模式以产生高分辨率图像；以及处理器，被配置为：识别所述低分辨率图像数据中的至少一个增强区域；将亮度提高函数应用于所述低分辨率图像数据以生成高分辨率图像数据，其中，与所述低分辨率图像数据相比，所述高分辨率图像数据包括所述增强区域中的像素的增大的亮度值以及所述增强区域之外的一个或更多个边界区域像素的增大的亮度值，所述边界区域像素的亮度值的增大随着与所述增强区域间的距离增加而减小；以及至少部分地基于在将所述亮度提高函数应用于所述低分辨率图像数据的过程中获得的中间数据来确定用于所述第一调节层的驱动信号，其中，所述亮度提高函数包含：至少部分基于所述低分辨率图像数据的梯度来生成所述亮度提高函数的边缘停止部分，所述边缘停止部分的像素值指示所述亮度提高函数是否应增加所述低分辨率图像数据的相应像素的亮度；其中，所述中间数据包括所述边缘停止部分的低分辨率版本；并且其中，所述亮度提高函数平滑地变化，并且延伸超出所述增强区域。以下描述本专利技术的其他方面以及具体实施例的特征。附图说明附图图示了本专利技术的非限定性实施例。图1是根据本专利技术的一个实施例的用于提高图像动态范围的方法的流程图。图1A是根据一个示例实施例的用于将所输入的图像数据线性化的方法的流程图。图2是用于生成亮度提高函数并将该亮度提高函数应用到图像数据的示例方法的流程图。图2A是图示用于生成构成边缘停止函数的掩模的示例方法的流程图。图2B是图示像素邻域以及用于确定像素处的梯度的示例性方法的示意图。图3A、3B、3C和3D分别示出：示例低动态范围输入图像、相应的平滑部分、相应的亮度提高函数以及高动态范围(HDR)输出图像，其中所述相应的亮度提高函数已通过边缘停止部分进行了改变。应当注意，专利技术附图的介质不再现所述输入和输出图像的动态范围。图4A是图示用于生成亮度提高函数的平滑部分的示例方法的流程图。图4B是图示用于生成亮度提高函数的边缘停止部分的示例方法的流程图。图4C图示可用于通过例如图4A和4B的方法来生成亮度提高函数的图像金字塔。图4D进一步图示了图4B的概念、尤其是与生成边缘停止部分相关的那些概念。图5图示了根据本专利技术实施例的装置。图6和6A是根据特定实施例的方法，该方法用于提高图像数据的动态范围，并生成双调节器型显示器的调节器的驱动值以显示经提高的图像数据。具体实施方式通过以下描述，阐释具体细节以便提供对本专利技术更为透彻的理解。但是，本专利技术可在无需这些细节的情况下实施。在其他情况中，未具体示出或描述公知的部件从而避免使本专利技术不必要地难以理解。因此，本说明书和附图应当被视为说明性的而非限制性的。图1为根据本专利技术的一个实施例的用于提高由图像数据21限定的数字图像动态范围的方法20的流程图。图像数据21可为低动态范围(LDR)图像数据。在块22中，将来自所输入的图像数据21的像素值线性化。在所输入的图像数据21中的像素值已经表现在亮度随像素值线性变化的空间中的情况下，无需块22。在某些实施例中，凭借附加的下游处理可不必进行块22的线性化。来自块22的输出为经线性化的图像数据23。经线性化的图像数据23中的每个像素都具有与该像素的亮度至少大概成比例的一个或多个值。在块22的线性化中进行的特定处理取决于所输入的图像数据21中的图像的编码。例如，通常的图像和电视数据是使用具有2.2左右的伽玛值的伽玛曲线(gammacurve)进行编码的。该伽玛曲线旨在补偿传统显示技术诸如阴极射线管(CRT)等中的非线性。可通过使伽玛曲线反转的函数来实现此类数据的线性化。使伽玛曲线反转可提供与原始场景中的亮度大概成比例的像素值。块22的线性化函数可使用查找表(LUT)实现。例如，块22的线性化过程可以涉及查找所输入的图像数据21的像素值，从查找表中获取相应的线性化的像素值以及将该相应的线性化的像素值输出给经线性化的图像数据23。在其他实施例中，块22的线性化功能可通过硬件或在适当的数据处理器上执行的软件来实现，将来自所输入的图像数据21的像素值作为输入并生成经线性化的图像数据23的相应线性化像素值作为输出。在某些实施例中，块22的线性化过程包括选择多个线性化函数中的最适合于将所输入的图像数据21线性化的一个函数。某些数据格式包括显式或隐式标识像素值和亮度之间的非线性关系的信息。例如，这样的信息可在与所输入的图像数据21相关的头部中发现。图1A图示了根据特定实施例的用于实施块22的线性化的方法，其中所输入的图像数据21包括编码信息，所述编码信息显式或隐式地标识所输入的图像数据21的像素值和预期亮度之间的非线性关系。参照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提高表示图像的低动态范围（LDR）图像数据的方法，所述方法包括：在所述图像内识别至少一个增强区域；将亮度提高函数应用于所述低动态范围图像数据以生成高动态范围（HDR）图像数据，其中，与所述低动态范围图像数据相比，所述高动态范围图像数据包括在所述增强区域中的增强区域像素的提高的亮度值和在所述增强区域之外的一个或多个边界区域像素的提高的亮度值，所述边界区域像素的亮度值的提高随着与所述增强区域间的距离增加而减小；以及至少部分地基于在将所述亮度提高函数应用于所述低动态范围图像数据的过程中获得的中间数据来确定双调节器显示器的至少一个调节器的驱动信号，其中，所述双调节器显示器的第一调节器被驱动以产生图像的相对低分辨率表示，该低分辨率表示被所述双调节器显示器的第二调节器调节以提供可供观察者观看的高分辨率图像。

【技术特征摘要】
2007.07.30 US 60/962,7081.一种高动态范围显示设备，包括：第一调节层，被配置为响应于基于低分辨率图像数据的一组驱动信号来发射光模式；第二调节层，被配置为调节所述光模式以产生高分辨率图像；以及处理器，被配置为：识别所述低分辨率图像数据中的至少一个增强区域；将亮度提高函数应用于所述低分辨率图像数据以生成高分辨率图像数据，其中，与所述低分辨率图像数据相比，所述高分辨率图像数据包括所述增强区域中的像素的增大的亮度值以及所述增强区域之外的一个或更多个边界区域像素的增大的亮度值，所述边界区域像素的亮度值的增大随着与所述增强区域间的距离增加而减小；以及至少部分地基于在将所述亮度提高函数应用于所述低分辨率图像数据的过程中获得的中间数据来确定用于所述第一调节层的驱动信号，其中，所述亮度提高函数包含：至少部分基于所述低分辨率图像数据的梯度来生成所述亮度提高函数的边缘停止部分，所述边缘停止部分的像素值指示所述亮度提高函数是否应增加所述低分辨率图像数据的相应像素的亮度；其中，所述中间数据包括所述边缘停止部分的低分辨率版本；并且其中，所述亮度提高函数平滑地变化，并且延伸超出所述增强区域。2.根据权利要求1所述的高动态范围显示设备，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦·伦佩尔，沃尔夫冈·海德里希，赫尔格·西岑，格雷戈里·约翰·沃德，洛恩·A·怀特黑德，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：美国;US