用于使用图像数据块的统计属性的背光控制的方法和系统技术方案

一种用于响应于输入图像数据而生成用于双调制显示器的背光控制值的方法和系统。该双调制显示器包括具有第一分辨率的前面板和具有比所述前面板低的分辨率的背光子系统。一些实施例确定指示具有所述第一分辨率的图像数据的像素的多个空间紧凑子集中的每一个的至少一个统计测度的统计数据，其中，所述图像数据的像素是所述输入图像数据的像素、所述输入图像数据的像素的颜色分量或从所述输入图像数据的像素推导出的数据值。一些实施例包括通过确定用于所述背光子系统的每个颜色通道的统计数据，从所述统计数据确定用于每个颜色通道的背光驱动值，并且对这些背光驱动值执行交叉通道校正，确定用于每个颜色通道的背光驱动值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于响应于输入图像数据而控制双调制显示器的背光面板的系统和方法。本专利技术的系统和方法的一些实施例确定图像的像素的多个子集(块)中的每一个的至少两个统计属性(例如均值和标准偏差)，并且使用它们来确定用于双调制显示器的背光(例如LED单元)的单独设置，优选地实现改进的(例如最大化的)显示图像对比率，同时实现稳定的背光并且减少(例如最小化)限幅(clipping)、整形(contouring)和运动伪像,并且 优选地还优化能量效率。
技术介绍
贯穿包括权利要求的该公开，在广泛意义上使用“对”信号或数据执行运算(例如对信号或数据进行滤波、缩放或变换)的表述，以表示直接对信号或数据执行运算，或对信号或数据的经处理的版本(例如在对其执行运算之前已被进行初步滤波的信号的版本)执行运算。贯穿包括权利要求的该公开，在广泛意义上使用表述“系统”，以表示设备、系统或子系统。例如，实现滤波器的子系统可以被称为滤波器系统，并且包括该子系统的系统(例如响应于多个输入而生成X输出的系统，其中，子系统生成该输入中的M个输入，其它X-M个输入从外部源接收)也可以被称为滤波器系统。已知为双调制显示器的一种类型的传统显示器包括调制前面板(典型地，包括IXD元件的阵列的LCD面板)和空间可变背光系统(典型地，包括单独可控LED的阵列的背光面板)。双调制显示器可以提供比传统显示器更大的对比率(contrast ratio)。背光驱动值(例如LED驱动值)应被选择，以包括通过在最小化视觉伪像(例如白色限幅(whiteclipping)、黑色限幅(black clipping)以及晕轮)以及这些伪像的时间变化并且最大化能量效率的同时最大化对比度而实现最优的背光。理想分辨率对于给定的应用平衡这些准贝U。优选地，背光驱动值控制背光系统以减轻显示伪像(例如亮像素限幅、暗限幅和整形)，以及具有运动和图像畸变的输出变化。对比率定义为显示器能够产生的最亮颜色与最暗颜色的比率。高对比率对于精确图像再现是可期望的，但一般在传统显示器中受限。一个传统显示器包括液晶显示器(IXD)面板和背光，典型地，在LCD面板后面部署的冷阴极突光灯(cold cathode fluorescentlamp，CCFL)。显示器对比率由IXD对比率设置，其典型地在1000 :1之下。典型地从液晶显示器(LCD)面板和在LCD面板后面部署的单独受控的发光二级管(LED)的阵列形成双调制显示器。在双调制显示器中，在IXD面板处的对比度通过乘以LED背光的对比度而增加。通常，背光层发射与图像的低分辨率版本对应的光，LCD面板(具有较高分辨率)(通过有选择地阻挡来自背光层的光)而透射光，以显示图像的高分辨率版本。在效果上，高分辨率和低分辨率“图像”光学地相乘。在双调制显示器中，邻近IXD像素具有相似背光。如果输入图像包含超过IXD面板的对比度范围的像素值，则背光并非对于所有LCD像素是最优的。典型地，对于LCD面板的局部区域的背光水平的选取并非对于该区域中的所有LCD像素是最优的。对于一些LCD像素，背光可能过高，而对于其它背光，可能过低。应出于感知的观点将背光设置为最佳地表示输入信号，即，应将背光水平选取为允许亮像素和暗像素的最佳感知表示，而亮像素和暗像素这两者常常无法都精确地表示。如果背光过高，则包括黑色的低电平受损。需要接近最小IXD透射性的IXD值的输入图像像素被整形(量化)，并且需要低于最小LCD透射性的LCD值的像素被限幅为最小水平。如果背光过低，则高于背光水平的像素被限幅为最大IXD水平。这些限幅和整形伪像可能在传统恒定背光LCD显示器中出现。在感知方面(对于很多观看者)，白色限幅伪像比黑色整形和限幅更令人不快。 当背光过高时可能产生的另一伪像被描述为“晕轮(halo)”。当在暗背景的区域中背光十分高时，可以看见晕轮。这可以归因于暗区域附近的十分亮的对象而产生。晕轮伪像是通过处于低(例如最小)透射性的IXD面板的区域变得可见或呈现的背光形状。在晕轮的区域中，IXD面板不能完全补偿高背光水平，并且背光形状通过IXD像素而被看到。运动视频(改变的图像的序列的显示)增加了附加的问题。静止图像内的伪像可能比随着时间并且通过运动而改变的伪像较不醒目。在典型场景中，被白色和黑色限幅的像素两者常常出现，并且限幅的像素可见。如果背光信号的形状和/或强度随着图像特征移动而改变，则伪像也将改变。对于限幅和整形伪像，这导致限幅和整形的实际像素以及受影响的像素的亮度两者改变。如果晕轮出现，则改变背光导致改变晕轮。在所有情况下，改变背光的效果加剧了限幅、整形和晕轮伪像。为了防止产生运动伪像，显示的图像和对应背光的形状和位置应保持稳定。这意味着，背光不应响应于简单对象运动(例如显示的对象的平移)而改变，以防止背光图案连同对象一起运动(例如平移)。换句话说，背光对于对象位置应不变。这还意味着，随着显示的图像变形和改变，背光应以和输入图像的改变对应的平滑的、确定的方式而改变。对于效率，还期望双调制显示器的背光面板不生成过多光，这是因为IXD层必须阻挡额外光，以便显示精确的图像。因此，对于效率，在缺少其它考虑的情况下，背光控制信号值应被生成为具有透过IXD层的光水平的100%。大于100%的背光水平是无效的，因为IXD层可以阻挡大于100%的背光水平。很多准则确定背光性能，并且已经提出了用于生成用于双调制显示器的背光控制值的很多方法。期望地，应以使得准则最优地平衡并且允许基于IXD和LED的性能进行调整的方式生成背光控制值。传统地，从指示待显示的每个图像的输入图像数据生成用于双调制显示器的单独背光(例如LED)驱动值。2009年3月17日发行的S. J. Daly的美国专利7，505，027中描述了用于确定用于双调制显示器的单独背光设置的传统方法的示例。该方法假设显示器的背光阵列具有比前(IXD)面板更低的分辨率。为了根据所述方法而显示图像，通过(指示待显示的图像的)输入图像数据直接驱动所述前面板，并且从输入图像数据生成(指示待显示的图像的每个像素的亮度的)亮度数据。亮度数据被低通滤波，并且经低通滤波的亮度数据用于确定背光阵列驱动值。具体地说，所述方法计算输入图像的每个图像区域(像素的“邻域(neighborhood)”)的平均亮度,并且确定每一个邻域的最大亮度。因此，所述方法确定待由背光阵列的每一个不同光源照射的(前面板的)像素的每一个邻域的均值和最大亮度。在改进被显示的图像的动态范围的努力中，如果最大亮度超过预定阈值，则将背光阵列的对应光源驱动为完全照射水平；如果最大亮度不超过阈值，则使得光源衰减(被驱动至使用查找表由邻域的平均亮度确定的减少的水平)。该参考文献还建议，由于来自背光阵列的点光源的光分布在点光源照射的前面板的图像区域(邻域)上不均匀，因此“除了平均亮度之外的”统计测度可以用于确定点光源的适当衰减(在有关邻域的最大亮度不超过阈值的情况下)，而没有对此进行解释。出于包括以下的很多原因，US 7，505，027中描述的用于确定单独背光设置的方法是不实际的并且受限。当显示指示至少一个运动亮对象(例如跨显示屏幕平移的光标或亮对象)的输入图像的序列时，该方法将不实现良好显示质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.16 US 61/286,8841.一种用于响应于指示待显示的图像的输入图像数据而确定用于双调制显示器的背光面板的背光元件的背光驱动值的方法，所述方法包括以下步骤 (a)包括通过对图像数据的像素的多个空间紧凑子集中的每一个执行至少一个非线性运算，确定指示所述多个空间紧凑子集中的每一个的至少一个统计测度的统计数据，其中，所述双调制显示器包括具有第一分辨率的前面板，所述图像数据映射到所述第一分辨率，所述统计数据具有低于所述第一分辨率的分辨率，并且所述图像数据的像素是包括所述输入图像数据的像素、所述输入图像数据的像素的颜色分量以及从所述输入图像数据的像素推导出的数据值的组的元素；以及 (b)从所述统计数据确定所述背光驱动值。2.如权利要求I所述的方法，其中，所述图像数据的像素是亮度值，包括所述输入图像数据的每个像素的亮度值。3.如权利要求I所述的方法，其中，所述图像数据的像素是最大颜色分量，包括所述输入图像数据的每个像素的颜色分量的最大颜色分量。4.如权利要求I所述的方法，其中，所述统计测度是所述图像数据的像素的空间紧凑子集中的每一个的标准偏差。5.如权利要求I所述的方法，其中，步骤(a)包括步骤确定所述像素的空间紧凑子集中的每一个的均值和标准偏差，步骤(b)包括步骤从所述像素的空间紧凑子集中的不同的一个空间紧凑子集的标准偏差和均值的线性组合确定所述背光驱动值中的每一个。6.如权利要求I所述的方法，其中，对从所述空间紧凑子集中的每一个推导出的数据执行所述非线性运算。7.如权利要求I所述的方法，其中，所述非线性运算是对所述空间紧凑子集中的每一个的像素进行平方的运算。8.如权利要求7所述的方法，其中，所述统计测度是所述空间紧凑子集中的每一个的标准偏差。9.如权利要求I所述的方法，其中，所述非线性运算是对从所述空间紧凑子集确定的下采样图像的像素进行平方的运算。10.如权利要求9所述的方法，其中，所述非线性运算是对所述空间紧凑子集中的每一个的均值进行平方的运算，其中，所述下采样图像的像素中的每一个是所述空间紧凑子集中的不同的一个空间紧凑子集的均值。11.如权利要求9所述的方法，其中，所述非线性运算是对所述空间紧凑子集的经低通滤波的均值进行平方的运算。12.如权利要求I所述的方法，其中，所述统计数据指示所述空间紧凑子集中的每一个的均值和标准偏差，步骤(a)包括步骤包括通过对所述空间紧凑子集的均值进行滤波以确定经滤波的均值并且对所述经滤波的均值中的每一个进行平方，确定标准偏差值。13.如权利要求I所述的方法，其中，执行步骤(a)和(b)，从而响应于步骤(b)中确定的所述背光驱动值，所述背光面板产生稳定的背光。14.如权利要求I所述的方法，其中，在没有反馈的情况下，通过单遍数据处理执行步骤(a)和(b)。15.一种用于响应于指示待显示的图像的输入图像数据而确定用于双调制显示器的背光面板的背光元件的背光驱动值的方法，所述方法包括以下步骤 (a)确定指示图像数据的像素的多个空间紧凑子集中的每一个的至少两个统计测度的统计数据，其中，所述双调制显示器包括具有第一分辨率的前面板，所述图像数据映射到所述第一分辨率，所述统计数据具有低于所述第一分辨率的分辨率，并且所述图像数据的像素是包括所述输入图像数据的像素、所述输入图像数据的像素的颜色分量以及从所述输入图像数据的像素推导出的数据值的组的元素；以及 (b)从所述统计数据确定所述背光驱动值。16.如权利要求15所述的方法，其中，所述图像数据的像素是亮度值，包括用于所述输入图像数据的每个像素的亮度值。17.如权利要求15所述的方法，其中，所述图像数据的像素是最大颜色分量，包括所述输入图像数据的每个像素的颜色分量的最大颜色分量。18.如权利要求15所述的方法，其中，所述统计测度是所述图像数据的像素的空间紧凑子集中的每一个的标准偏差和均值。19.如权利要求18所述的方法，其中，步骤(a)包括步骤确定所述像素的空间紧凑子集中的每一个的均值和标准偏差，步骤(b)包括步骤从所述像素的空间紧凑子集中的不同的一个空间紧凑子集的标准偏差和均值的线性组合确定所述背光驱动值中的每一个。20.如权利要求15所述的方法，其中，通过包括对所述空间紧凑子集中的每一个进行的至少一个非线性运算的步骤而确定所述统计数据。21.如权利要求20所述的方法，其中，对从所述空间紧凑子集中的每一个推导出的数据执行非线性运算。22.如权利要求20所述的方法，其中，所述非线性运算是对所述空间紧凑子集中的每一个的像素进行平方的运算。23.如权利要求22所述的方法，其中，所述统计测度包括所述空间紧凑子集中的每一个的标准偏差。24.如权利要求20所述的方法，其中，所述非线性运算是对从所述空间紧凑子集确定的下采样图像的像素进行平方的运算。25.如权利要求24所述的方法，其中，所述非线性运算是对所述空间紧凑子集中的每一个的均值进行平方的运算，其中，所述下采样图像的每个像素是所述空间紧凑子集中的不同的一个空间紧凑子集的均值。26.如权利要求20所述的方法，其中，所述非线性运算是对所述空间紧凑子集的经低通滤波的均值进行平方的运算。27.如权利要求15所述的方法，其中，所述统计测度是所述空间紧凑子集中的每一个的均值和标准偏差，步骤(a)包括步骤包括通过对所述空间紧凑子集的均值进行滤波，并且对所述经滤波的均值中的每一个进行平方，确定标准偏差值。28.如权利要求15所述的方法，其中，执行步骤(a)和(b)，从而响应于步骤(b)中确定的所述背光驱动值，所述背光面板产生稳定的背光。29.如权利要求15所述的方法，其中，在没有反馈的情况下，通过单遍数据处理执行步骤(a)和(b)。30.一种用于响应于输入图像数据而确定用于双调制显示器的背光面板的每个颜色通道的背光元件的背光驱动值的方法，其中，所述背光面板具有用于发射第一颜色的光的第一颜色通道、用于发射第二颜色的光的第二颜色通道、以及用于发射第三颜色的光的第三颜色通道，所述双调制显示器还包括具有第一分辨率的前面板，所述方法包括以下步骤 (a)确定指示第一图像像素的多个空间紧凑子集中的每一个的至少一个统计测度的第一统计数据，其中，所述第一统计数据具有低于所述第一分辨率的分辨率，所述第一图像像素是包括所述输入图像数据的具有第一颜色的颜色分量、以及从所述输入图像数据的具有第一颜色的颜色分量推导出的数据值的组的元素，并且从所述第一统计数据确定用于所述第一颜色通道的背光驱动值； (b)确定指示第二图像像素的多个空间紧凑子集中的每一个的至少一个统计测度的第二统计数据，其中，所述第二统计数据具有低于所述第一分辨率的分辨率，所述第二图像像素是包括所述输入图像数据的具有第二颜色的颜色分量、以及从所述输入图像数据的具有 第二颜色的颜色分量推导出的数据值的组的元素，并且从所述第二统计数据确定用于所述第二颜色通道的背光驱动值； (C)确定指示第三图像像素的多个空间紧凑子集中的每一个的至少一个统计测度的第三统计数据，其中，所述第三统计数据具有低于所述第一分辨率的分辨率，所述第三图像像素是包括所述输入图像数据的具有第三颜色的颜色分量、以及从所述输入图像数据的具有第三颜色的颜色分量推导的数据值的组的元素，并且从所述第三统计数据确定用于所述第三颜色通道的背光驱动值；以及 Cd)对用于所述第一颜色通道的背光驱动值、用于所述第二颜色通道的背光驱动值、以及用于所述第三颜色通道的背光驱动值执行交叉通道校正，以生成用于所述第一颜色通道的修正背光驱动值、用于所述第二颜色通道的修正背光驱动值、以及用于所述第三颜色通道的修正背光驱动值。31.如权利要求30所述的方法，其中，通过包括对所述第一图像像素的空间紧凑子集中的每一个进行的至少一个非线性运算的步骤而确定所述第一统计数据，通过包括对所述第二图像像素的空间紧凑子集中的每一个进行的至少一个非线性运算的步骤而确定所述第二统计数据，并且通过包括对所述第三图像像素的空间紧凑子集中的每一个进行的至少一个非线性运算的步骤而确定所述第三统计数据。32.如权利要求30所述的方法，其中，每个所述非线性运算是对所述空间紧凑子集的 像素进行平方的运算。33.如权利要求30所述的方法，其中，对所述第一图像像素的空间紧凑子集中的每一个进行的每个所述非线性运算是对从所述第一图像像素的空间紧凑子集确定的下采样图像的像素进行平方的运算。34.如权利要求33所述的方法，其中，对所述第一图像像素的空间紧凑子集中的每一个进行的每个所述非线性运算是对所述第一图像像素的空间紧凑子集中的每一个的均值进行平方的运算，其中，所述下采样图像的每个像素是所述第一图像像素的空间紧凑子集中的不同的一个空间紧凑子集的均值。35.如权利要求33所述的方法，对所述第一图像像素的空间紧凑子集中的每一个进行的每个所述非线性运算是对所述第一图像像素的空间紧凑子集的经低通滤波的均值进行平方的运算。36.如权利要求30所述的方法，其中，所述第一统计数据指示所述第一图像像素的空间紧凑子集中的每一个的均值和标准偏差，步骤(a)包括步骤包括通过对所述第一图像像素的空间紧凑子集的均值进行滤波以确定经滤波的均值，并且对所述经滤波的均值中的每一个进行平方，确定标准偏差值。37.如权利要求30所述的方法，其中，执行步骤(a)、(b)、(c)和(d)，从而响应于步骤(d)中生成的所述修正背光驱动值，所述背光面板产生稳定的背光。38.如权利要求30所述的方法，其中，在没有反馈的情况下，通过单遍数据处理执行步骤(a)、(b)、(C)和(d)。39.如权利要求30所述的方法，其中步骤(d)包括以下步骤 确定包括用于所述输入图像数据的像素的空间紧凑子集的序列的每个空间紧凑子集的最大均值的最大均值的序列，其中，所述用于所述输入图像数据的像素的每个空间紧凑子集的最大均值是所述输入图像数据的像素的空间紧凑子集中的具有所述第一颜色的颜色分量的均值、具有所述第二颜色的颜色分量的均值以及具有所述第三颜色的颜色分量的均值中的最大的一个； 从用于所述第一颜色通道的背光驱动值和所述最大均值确定用于所述第一颜色通道的修正背光驱动值； 从用于所述第二颜色通道的背光驱动值和所述最大均值确定用于所述第二颜色通道的修正背光驱动值；以及 从用于所述第三颜色通道的背光驱动值和所述最大均值确定用于所述第三颜色通道的修正背光驱动值。40.一种用于响应于输入图像数据而确定用于双调制显示器的背光面板的每个颜色通道的背光元件的背光驱动值的系统，其中，所述背光面板具有用于发射第一颜色的光的第一颜色通道、用于发射第二颜色的光的第二颜色通道、以及用于发射第三颜色的光的第三颜色通道，所述双调制显示器还包括具有第一分辨率的前面板，所述系统包括 第一电路，被配置为确定指示第一图像像素的多个空间紧凑子集中的每一个的至少一个统计测度的第一统计数据，其中，所述第一统计数据具有低于所述第一分辨率的分辨率，所述第一图像像素是包括所述输入图像数据的具有第一颜色的颜色分量、以及从所述输入图像数据的具有第一颜色的颜色分量推导出的数据值的组的元素，并且从所述第一统计数据生成用于所述第一颜色通道的背光驱动值； 第二电路，被配置为确定指示第二图像像素的多个空间紧凑子集中的每一个的至少一个统计测度的第二统计数据，其中，所述第二统计数据具有低于所述第一分辨率的分辨率，所述第二图像像素是包括所述输入图像数据的具有第二颜色的颜色分量、以及从所述输入图像数据的具有第二颜色的颜色分量推导出的数据值的组的元素，并且从所述第二统计数据生成用于所述第二颜色通道的背光驱动值； 第三电路，被配置为确定指示第三图像像素的多个空间紧凑子集中的每一个的至少一个统计测度的第三统计数据，其中，所述第三统计数据具有低于所述第一分辨率的分辨率，所述第三图像像素是包括所述输入图像数据的具有第三颜色的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·奥利克，J·D·希尔兹，J·S·米勒，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：