专利名称：投影显示方法
技术领域：
本发明涉及一种处理图像的方法，更具体的涉及一种用于在投影显示中提 高图像对比度的方法。
技术背景随着生活水平的日益提高和视频技术的不断发展，投影视频产品也越来越 引起市场的关注。目前，不论是移动式的小型商业演示、多媒体会议室、教室、 体育场馆、教堂、商业场所、大型礼堂都可能会使用到投影视频产品，有些虚 拟显示甚至大到电影院的超大屏幕投影系统更是需要使用。它们要么采用前投 方式，要么釆用背投方式。所谓前投，简单地说，就是投影设备的安装位置与 观众在屏幕的同侧，投影设备发出的光线投射到屏幕，在屏幕上形成图像，然后光线再反射到人眼睛。前^:屏幕可做成任意尺寸，前投的优点是只用一张前 投屏幕，可以做得很大，就像电影院的屏幕一样。近年来出现了采用新型光源的投影设备，采用红、绿、蓝三基色光源作为 投影光源，可选择全固态激光器、半导体激光器或发光二极管，不仅解决寿命、 功耗问题，还可以输出更丰富的全彩色。然而，投影设备的效果受环境光的影 响比较大，例如，在环境光比较亮的时候，投影设备的图像看起来会比较暗， 因此，提高投影设备的图像效果一直是该领域一直需要解决的问题。而对比度 是显示器件的一个重要指标，其高低影响到器件显示图象的画质。目前基于传 统投影光源(如UHP:超高压汞灯等)的投影设备(如LCD、 DLP、 LCoS投影机) 存在对比度较低的缺陷。因此，本领域急需一种提高投影设备对比度的方法。 发明内容为了解决上述问题，本发明提供了一种投影显示方法，包括步骤接收图像信号；对图像信号的亮度进行分析；计算亮度最佳修正值，根据亮度最佳修 正值对图像信号进行修正；计算光源亮度校正值，根据光源亮度校正值对投影 光源的亮度进行调整。上述投影显示方法根据所述图像信号的最大亮度计算所述亮度最佳修正 值。根据所述图像信号的最大亮度计算图像灰度修正系数，根据所述图像灰度 修正系数对图像信号的亮度进行修正。若光源最大亮度为所述图像信号亮度 255对应的值，而所述图像信号最大亮度为LMAX，则将光源最大亮度调整为LMAX亮度对应的亮度值。若所述图像信号最大亮度值为LMAX,最小亮度值为 LM1N,所述图像灰度修正系数为(255 —丄础乂 ) — 255ZA〃A, +丄w为义丄扁j (Aim' — L胁w)上述图像信号的亮度直方图统计和加权平均的方法计算所述亮度最佳修正 值。根据所述图像信号的亮度直方图统计和加权平均的方法计算图像灰度修正 系数，根据所述图像灰度修正系数对图像信号进行修正。所述最佳修正值通过以下公式计算获得M_F 0+F 1+厂2+……+ F 255 其中Nx为图像灰度级为X的象素数，Lx为相应灰度级对应的光源亮度。所述图像灰度修正系数为 255丄,本发明的投影显示方法根据投影显示的图像各种颜色的灰度来调整投影光 源的亮度，为了保证显示图象的灰度随光源亮度的降低而降低，还对图像进行 了修正，从而达到了降低功耗，提高动态对比度的目的。
图1所示为一个投影机的示意图。图2所示为本发明的一个投影机的实施例的示意图。图3所示为一个控制器的实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、 特征和优点能够更加明显易懂，下面以投影机为例，结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图1所示为一个投影机的示意图。如图所示，投影机100包括照明装置110、光调制装置120、成像装置130以及屏幕140。投影机100正常工作时，照明装 置IIO产生照明光束，照明光束经处理后进入光调制装置120。光调制装置120 主要由光阀器件及其驱动电路组成，可采用LCoS (硅基液晶)、LCD、 DLP等光 阀器件。光调制装置IIO经过调光器件，将红、绿、蓝三基色光调制为显示内 容相符的偏振态或亮、暗状态(如对DLP),然后通过合色棱镜合成图像、最后 通过成像装置13Q (例如投影镜头等)将合成的图像输出到屏幕。图2所示为本发明的一个投影机的实施例的示意图。和投影机100不同， 投影机200除了包括照明装置210、光调制装置220、成像装置230以及屏幕 240之外，还包括控制器250。控制器250可以是一个ASIC芯片，也可以是一 个可编程器件FPGA或者是一个CPU、 DSP或CPLD等等。如图所示，控制器250 连接照明装置210和光调制装置220。控制器250可以对需要显示的图像进行 分析，根据分析到的图像最大亮度或其他统计信息，经运算后得到光源驱动信 号(如有相应占空比的P麵信号或电流电平信号)，送到照明装置210，使得三 基色光源的最大亮度也变为相应值。同时为了保证投影机200输出的显示画面 亮度不降低，对图像RGB数据也进行相应的调整，调整信号送至光调制装置2 2 0 。 通过这样的调整，使得光源的亮度可随显示图像的灰度数值高低变亮或变暗， 这样就使得暗场的亮度较静态光源降低了许多，从而提高了投影系统对比度； 另外，降低了投影系统的平均功耗，达到节能的目的。图3所示为控制器250的一个实施例的示意图。如图所示，控制器250包 括信号接口 310、前端处理模块320以及图像处理模块330。控制器250正常工作时，信号接口 310接收图像信号并将接收到的图像信 号传输到前端处理模块320。前端处理模块320将图像信号转换为一个统一的格式，然后将统一格式的数据输入到图像处理模块，图像处理模块330开始工 作。这里的统一格式可以是RGB格式、也可以是YUV格式等等。图像处理模块330包括存储器340和亮度归一化系数模块350。前端处理 模块320发送来的统一格式的图像数据被存入存储器340，同时图像数据也被 送入亮度归一化系数模块350，亮度归一化系数模块350对图形信号进行分析 计算，确定出一个当前图像信号的亮度归一化系数，亮度归一化系数也可以称 之为亮度最佳修正值。亮度最佳修正值的计算方法可以包括多种方式，例如可 以采用取亮度最大值法，如原始光源亮度为图像灰度为255对应的亮度值，而图像最大灰度为LMAX,则将光源最大亮度调整为灰度LMAX对应的亮度值，或者采用图像亮度直方图统计和加权求平均的方法得到亮度最佳值。亮度归一化 系数模块350最后将亮度最佳修正值送入存储器340。在获得当前图像的亮度最佳修正值之后，图像处理模块330对图像信号的 灰度进行调整。假设原图像灰度为L，光源亮度修正后，将图像灰度L，相应调 整为其中^为采用不同亮度修正方法后相应的图像灰度修正系数，图像灰度修正系数的计算方法将在下面进行详述。调整完成后，图像处理模块330将修正 后的图像数据送到光调制装置220对入射光进行调制。最后，图像处理模块330根据亮度最佳修正值，以及照明装置210、成像 装置230中的光衰减比例和伽马校正系数对光源亮度进行校正，得到一个光源 亮度校正值，并将得到的光源亮度校正值送入照明装置210。照明装置210通 过输入的光源亮度校正值对光源进行脉宽(PWM)或电流调制，以达到对光源动 态控制的目的。下面以采用亮度最大值法对控制器25G的工作过程进行说明数据信号经过信号接口 310，传输到前端处理模块320,前端处理模块320 将图像数据转换成统一 DVI格式，然后将DVI格式的数据输入图像处理模块330开始工作。图像处理模块330控制存储器340存储图像数据，同时将图像数据送入亮 度归一化系数模块350，然后经过亮度提取算法提取亮度最大值作为亮度最佳 值。如原光源最大亮度为图像灰度255对应的值，而图像最大灰度为LMAX,则将光源最大亮度调整为LMAX灰度对应的亮度值，图像处理模块330将亮度最佳修正值送入存储器340。图像处理模块330同时读取图像数据，将DVI数据转换为RGB数据，并用 图像修正算法对图像灰度进行调整。如原图像灰度L最大值为LMAX，最小值为 LMIN，则将图像灰度L，相应调整，调整后最小亮度不变，最大亮度扩大为光源 亮度调整前的亮度值，经相应比例放大，修正系数为<formula>formula see original document page 8</formula>并将修正后的图像RGB数据转换为DVI数据并送到光调制装置220对入射光进 行调制。最后，图像处理模块330根据亮度最佳修正值，以及照明装置210、成像 装置230中的光衰减比例和伽马校正系数对光源亮度进行校正，得到一个控制 信号(例如PWM信号)，最后将该控制信号送入照明装置210，对光源进行调制。下面以采用图像亮度直方图统计和加权求平均的方法对控制器250的工作过程进行说明数据信号经过信号接口 31Q,传输到前端处理模块320,前端处理模块320 将图像数据转换成统一 DVI格式，然后将DVI格式的数据输入图像处理模块330 开始工作。图像处理模块330控制存储器340存储图像数据，同时将图像数据送入亮 度归一化系数模块350，亮度归一化系数模块350对图像亮度进行统计处理， 统计出图像象素灰度在0~ 255的分布，经过加权求平均的方法求得相应的灰度 最佳值，<formula>formula see original document page 8</formula>其中Nx为图像灰度级为X的象素数，Lx为相应灰度级对应的光源亮度。图像 处理模块330将得到的"对应的光源亮度最佳值送入存储器340。图像处理模块330同时读取图像数据，将DVI数据转换为RGB数据，并用 图像修正算法对图像灰度进行调整。并对图像灰度进行调整。如原图像灰度值 为L，则将图像灰度丄'相应调整为〃A,并将修正后的图像RGB数据转换为DVI格式并送到光调制装置220对入射光进 行调制。最后，图像处理模块330根据亮度最佳修正值，以及照明装置210、成像 装置230中的光衰减比例和伽马校正系数对光源亮度进行校正，得到一个控制 信号(例如P丽信号)，最后将该控制信号送入照明装置210，对光源进行调制。 这样，经过控制器250对照明装置210和光调制装置220的控制，投影机 200根据投影显示的图像各种颜色的灰度来调整投影光源的亮度，为了保证显 示图象的灰度不随光源亮度的降低而降低，还对图像进行了修正，从而达到了 降低功耗，提高动态对比度的目的。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种投影显示方法，包括步骤接收图像信号；对图像信号的亮度进行分析；计算亮度最佳修正值，根据亮度最佳修正值对图像信号进行修正；计算光源亮度校正值，根据光源亮度校正值对投影光源的亮度进行调整。
2、 根据权利要求1所述的投影显示方法，其特征在于所述投影显示方法 根据所述图像信号的最大亮度计算所述亮度最佳修正值。
3、 根据权利要求2所述的投影显示方法，其特征在于根据所述图像信号 的最大亮度计算图像灰度修正系数，根据所述图像灰度修正系数对图像信号的 亮度进行修正。
4、 根据权利要求3所述的投影显示方法，其特征在于若光源最大亮度为 所述图像信号亮度255对应的值，而所述图像信号最大亮度为Lmax,则将光源 最大亮度调整为LMAX亮度对应的亮度值。
5、 根据权利要求4所述的投影显示方法，其特征在于若所述图像信号 最大亮度值为LMAx，最小亮度值为L固N,所述图像灰度修正系数为^ _ (255 — ) — 255￡;v〃~ +丄^力义—丄M^A"(丄A/AY 一丄V〃A') 。
6、 根据权利要求1所述的投影显示方法，其特征在于根据所述图像信号 的亮度直方图统计和加权平均的方法计算所述亮度最佳修正值。
7、 根据权利要求6所述的投影显示方法，其特征在于根据所述图像信号 的亮度直方图统计和加权平均的方法计算图像灰度修正系数，根据所述图像灰 度修正系数对图像信号的亮度进行修正。
8、 根据权利要求7所述的投影显示方法，其特征在于所述亮度最佳修正 值通过以下公式计算获得<formula>formula see original document page 3</formula>其中Nx为图像灰度级为X的象素数，Lx为相应灰度级对应的光源亮度。
9、 根据权利要求8所述的投影显示方法，其特征在于所述图像灰度修正 系数为<formula>formula see original document page 3</formula>
10、 根据权利要求1-IO任一所述的投影显示方法，其特征在于所述投影 显示方法包括步骤对所述图形信号进行格式转换。
全文摘要
本发明提供了一种投影显示方法，能够根据图像信号的亮度对投影显示的对比度进行动态调节，包括步骤接收图像信号；对图像信号的亮度进行分析；计算亮度最佳修正值，根据亮度最佳修正值对图像信号进行修正；计算光源亮度校正值，根据光源亮度校正值对投影光源的亮度进行调整。本发明的投影显示方法根据投影显示的图像各种颜色的灰度来调整投影光源的亮度，为了保证显示图象的灰度不随光源亮度的降低而降低，还对图像进行了修正，从而达到了降低功耗，提高动态对比度的目的。
文档编号G09G5/10GK101282416SQ20081001452
公开日2008年10月8日 申请日期2008年1月29日 优先权日2008年1月29日
发明者刘卫东, 郭大勃 申请人:青岛海信电器股份有限公司