专利名称：改进显示图像的感知对比度的方法
技术领域：
本发明涉及图像显示系统的领域，更具体来说，涉及用于控制所显示图像中的像素对比度的方法和系统。
与基于阴极射线管(CRT)和微镜设备(DMD)的显示设备相比，反射式和透射式液晶显示器(LCD)在对比度方面有所欠缺。举例来说，在现有的反射式LCD投影仪上，图像的暗区域呈现出深蓝色，这是因为即使当像素关闭时，仍有可感知的光量(多为短波长)从LCD像素反射。这导致在所显示图像中对比度减小以及对暗区域的不希望有的着色。
简单的亮度调制并不解决这一问题，因为暗区域被提升而亮区域被削减，这导致对比度减小的图像，其亮区域中的细节丢失。简单的对比度调制也不解决这一问题，因为在保持暗区域的同时亮区域被改变，这又导致细节的丢失。
因此，本发明提供保持图像对比度、同时不引入不希望有的着色的反射式和透射式LCD系统。
因此，本发明的第一方面是一种处理图像的方法，包括对于像素化的视频帧测量一组像素相关属性，其中该帧的每个像素具有一个灰度级，每个灰度级与一个亮度级相关联；响应满足一个相应标准的该组像素相关属性中的每一个像素相关属性，根据一个全局亮度信号减小该视频帧的整体亮度，并且根据一个局部亮度控制信号增加该视频帧的每个像素的灰度级的亮度，其中特定灰度级亮度被增加的量取决于该特定灰度级和所测量的像素相关属性的一个函数。
本发明的第二方面是一种处理图像的设备，包括用于测量像素化的视频帧上的一组像素相关属性的装置，其中该帧的每个像素具有一个灰度级，每个灰度级与一个亮度级相关联；用于响应满足一个相应标准的该组像素相关属性中的每一个像素相关属性而将该视频帧的整体亮度减小一个量的装置；以及用于响应满足一个相应标准的该组像素相关属性中的每一个像素相关属性而将该帧的每个像素的灰度级的亮度增加不同量的装置，其中特定灰度级亮度被增加的量取决于该特定灰度级和所测量的像素属性的一个函数。
根据本发明的第三方面是一种用于将图像投影到显示屏幕上的系统，包括光源；用于衰减发射自该光源的光的光衰减设备，该光衰减设备响应于一个全局亮度控制信号；来自该光衰减设备的出射光所投影到其上的反射式电光调制设备，该电光调制设备响应于一个局部亮度调节的视频信号；用于将反射自该电光调制设备的光投影到显示屏幕上的装置；适于接收图像的像素化视频帧、输出全局亮度控制信号以及输出局部亮度调节的视频信号的直方图分析器，该全局亮度控制信号减小该帧中的每一像素的亮度，该局部亮度调节的视频信号则增加该像素化的帧中的所选择的灰度级，并且该直方图分析器还适于根据对各像素的分析来分析该帧的各像素、该全局亮度控制信号以及该局部亮度调节的视频信号。
在所附权利要求书中阐述了本发明的各特征。当结合附图阅读时，通过参照下面对说明性实施例的详细描述可以更好地理解本发明，其中
图1是根据本发明各实施例的示例性显示系统的示意图；图2是根据本发明各实施例的图1的显示系统的各电子组件的示意框图；图3是图2所示的直方图分析器的示意框图；图4是图2所示的直方图分析器的操作流程图；图5是图2所示的直方图分析器的替换操作的流程图；图6是说明用于生成根据本发明的全局亮度控制信号和局部亮度控制信号的示例性实现方式的图示；图7是本发明对图像操作的图形表示。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语“主观的”、“所感知的”及其各种形式涉及观看投影到屏幕上的视频帧的人类观察者。灰度级被定义为在灰度级刻度上的离散值。举例来说，在0到255的灰度级刻度上(256色的灰度)，灰度级(8比特总线)可以具有离散值0、1、2到255。
图1是根据本发明各实施例的示例性显示系统的示意图。在图1中，显示系统100包括电子装置105、光源110、光学部分115以及投影部分120。光源110包括灯泡125、抛物面镜130、光栅135、可调节光阑140和透镜145。光学部分115包括分束器150、透镜155、三个可旋转棱镜160以及偏振器165。投影部分120包括反射式显示器170、偏振分束器175和投影透镜180。反射式显示器170可以是诸如硅上液晶(LCoS)的LCD板或者任何其它基于LCD的电光调制设备。可调节光阑140可以用任何光衰减设备取代，诸如透射LCD或偏振扭曲向列单元。
显示系统100是单板滚动系统，并被用作可以应用本发明的系统的一个例子。在单板滚动显示系统中，产生三个毗邻的色条红、绿和蓝(RGB)，每条的高度是该反射式显示器的三分之一。与发送到该反射式显示器的视频信号同步地从该反射式显示器的顶部到底部连续扫描所述各条，以便产生彩色图像。其它类型的系统包括单板滚动彩色透射式LCD系统、三板反射式LCD系统以及三板透射式LCD系统。
电子装置105接收视频信号185并产生全局亮度控制信号190，该全局亮度控制信号190用于控制可调节光阑的开口大小，而光阑的开口大小控制可用于光学部分115的总的光量。全局亮度控制信号190是一个全局信号，因为它通过缩小可调节光阑140的光圈而相等地影响视频帧内各像素的所有灰度级的亮度。电子装置105还产生局部亮度调节的视频信号195，其用于控制反射式显示器170的各单独像素。局部亮度调节的视频信号195是一个局部信号，因为它只在所选择的灰度级范围内调节视频帧内各像素的灰度级。灰度级是像素的属性。由于所调节的灰度级的亮度，所以不需要单独调节每个像素的亮度。举例来说，如果(在0到255的灰度级刻度上)调节灰度级27的亮度，则所有具有灰度级27的像素将实现亮度调节。因此，应该理解，调节一个灰度级的亮度，就有效地调节了视频帧内该灰度级的所有像素的亮度。
图2是根据本发明各实施例的图1的显示系统的各电子组件的示意框图。在图2中，电子装置105包括视频信号源接收器200、可选的模数(A/D)转换器205、直方图分析器210、亮度和颜色处理器215以及显示板驱动器220。
视频信号源接收器200接收视频信号105。视频格式可以是模拟的或数字的红、绿、蓝(RGB)格式或YUV格式(其中Y是亮度信号，U和V是色度信号)。视频格式的其它变型包括RF调制的格式以及YUV格式的YcbCr和YIQ变型。如果视频信号105是数字的，则数字视频信号225被直接提供到直方图分析器210。如果视频格式不是数字的，则通过A/D转换器205处理信号以产生数字视频信号225。直方图分析器210接收数字视频信号225。直方图分析器210生成全局亮度控制信号190和局部亮度调节的视频信号195。全局亮度控制信号190耦合到可调节光阑140(见图1)。局部亮度调节的视频信号195在耦合到显示板170(见图1)之前通过亮度和颜色处理器215以及显示板驱动器220被处理。亮度和颜色处理器215对数字化的信号进行操作，该数字化的信号已被处理以用于局部灰度级亮度调节。
图3是图2所示的直方图分析器210的示意框图。在图3中，直方图分析器210包括亮度计算器230、阈值电路235、肤色(fleshtone)检测器240以及决策和亮度调节电路245。亮度计算器230、阈值电路235和肤色检测器240每一个都接收数字视频信号225。亮度计算器230、阈值电路235和肤色检测器240每次各只对一个(同一个)视频帧进行操作。
亮度计算器230测量视频帧的整体亮度。在一个例子中，亮度计算器230确定帧内的所有像素的平均亮度。在第二个例子中，亮度计算器230确定帧内的所有像素的中值亮度。亮度计算器230生成整体亮度信号251，其由决策和亮度调节电路245接收。
阈值电路235测量多个“暗”像素、多个“白”像素和多个“灰”像素，并生成暗数量信号252、白数量信号253和灰数量信号254，其由决策和亮度调节电路245接收。为使像素被计作“暗”像素，其亮度必须低于第一预定灰度级。为使像素被计作“白”像素，其亮度必须高于第二预定灰度级。为使像素被计作“灰”像素，其亮度必须在一个较低的预定灰度级和一个较高的预定灰度级之间。任何单个像素只能被计数一次(“暗”、“白”或者“灰”)，但并不是所有像素都需要被计数。换句话说，各预定灰度级(即第一、第二、较低的和较高的灰度级)不能重叠，但是它们不需要毗邻，因此可能有不落在暗像素、白像素和灰像素这三个特定类别中的任何一个之内的像素。
肤色检测器240测量被检测为肤色颜色的多个像素，并生成肤色数量信号255，其由决策和亮度调节电路245接收。
决策和亮度调节电路245随后基于整体亮度信号251、暗数量信号252、白数量信号253、灰数量信号254和肤色数量信号255来判定是否调节所述帧的全局亮度以及是否调节各灰度级范围，这是通过对查找表或调试过的电路进行操作而完成的。这一过程示于图4、5和6中，并在下文中描述。全局亮度调节总是减小整体亮度(缩小可调节光阑140的光圈，见图1)。局部灰度级亮度调节总是增加灰度级亮度(除了不调节的多数黑的灰度级以及多数白的灰度级)。然而，上述两种调节是同时执行的。
图4是图2所示的直方图分析器的操作流程图。实验表明，为了改进图像的感知对比度，必须全部考虑上面的五个标准(即整体亮度、暗像素数量、白像素数量、灰像素数量和肤色像素数量)，并且所有标准最好都在经验确定的范围内。
在步骤300，接收视频帧。在步骤305，确定视频帧的整体亮度“X1”。在一个例子中，该整体亮度是帧内的所有像素的平均亮度。在第二个例子中，帧的整体亮度是帧内所有像素的中值亮度。在步骤310，将整体亮度“X1”与一个预定亮度值“V1”作比较。如果“X1”小于“V1”，则方法前进到步骤320。如果“X1”不小于“V1”，则帧的整体亮度足够高，使得像素调节对于所投影帧不具有可感知的效果，并且方法前进到步骤315。只有在具有低亮度和大的暗区域的图像内，暗着色的效果才是可见的。在高亮度图像中，本发明所做的任何改进并不将所感知的图像改变得足够显著以便准许处理。在明亮的图像中，即使存在暗区域，人眼仍会适应高的整体亮度而不会注意到原始图像的低对比度或暗区域着色效果。在步骤315，不执行像素调节，亮度控制信号保持在FULL(完整)上，传递该帧以用于标准的亮度和颜色处理，并且方法循环到步骤300。在步骤320，存储“X1”。
在步骤325，确定视频帧内的暗像素的数量“X2”。在一个例子中，暗像素是亮度在满刻度亮度的0％和10％之间的像素。所述百分比是用实验方法确定的。在步骤330中，将暗像素的数量“X2”与预定值“V2”作比较。如果“X2”大于“V2”，则方法前进到步骤335。如果“X2”不大于“V2”，则该帧中没有足够的暗区域，使得像素调节对于所投影帧具有可感知的效果，并且方法前进到步骤315。如上所述，只有在具有低亮度和大的暗区域的图像中，暗着色的效果才是可见的。在明亮的图像中，即使存在暗区域，人眼仍会适应高的整体亮度而不会注意到整体图像的低对比度或暗区域着色效果。在步骤335，存储“X2”。
在步骤340，确定视频帧内的白像素的数量“X3”。在一个例子中，白像素是亮度在满刻度亮度的90％和100％之间的像素。所述百分比是用实验的方法确定的。在步骤345中，将白像素的数量“X3”与预定值“V3”作比较。如果“X3”小于“V2”，则方法前进到步骤350。如果“X3”不小于“V3”，则该帧中有足够的白区域，使得像素调节对于所投影帧不具有可感知的效果，并且方法前进到步骤315。如果具有较高数量“白”像素的图像的局部亮度增加，则可能会发生所不期望的“白”削减。在步骤350，存储“X3”。
在步骤355，确定视频帧内的灰像素的数量“X4”。在一个例子中，灰像素是亮度在满刻度亮度的30％和70％之间的像素。所述百分比是用实验的方法确定的。在步骤360中，将灰像素的数量“X4”与预定值“V4”作比较。如果“X4”大于“V4”，则方法前进到步骤365。如果“X4”不大于“V4”，则该帧中没有足够的灰区域，使得像素调节对于所投影帧具有可感知的效果，并且方法前进到步骤315。因为只有“灰”像素是将被局部加亮的像素，所以如果灰像素的数量少，则与原始图像相比，经处理的画面将具有低得多的整体亮度，这是所不期望的。在步骤365，存储“X4”。
在步骤370，确定视频帧内的肤色像素的数量“X5”。可以以本领域普通技术人员所知的许多算法来确定肤色像素。在步骤375中，将肤色像素的数量“X5”与预定值“V5”作比较。如果“X5”小于“V5”，则方法前进到步骤380。如果“X5”不小于“V5”，则该帧中有足够的肤色区域，使得像素调节对于所投影帧的肤色像素区域具有不利的可感知的效果，并且方法前进到步骤315。如果肤色像素的数量很多，改变肤色像素的亮度导致不忠实于生活的肤色。在步骤380，存储“X5”。
在步骤385，基于值“X1”、“X2”、“X3”、“X4”和“X5”，选择或计算一个构成全局亮度控制信号190(见图1和2)的全局亮度设置(其可以是可调节的光阑设置)。同样基于值“X1”、“X2”、“X3”、“X4”和“X5”，选择或计算将要被亮度调节的低灰度级范围、中间灰度级范围和高灰度级范围。应注意，低灰度范围内的每个灰度级并不都被亮度调节相同的量，并且高灰度范围内的每个灰度级也并不都被亮度调节相同的量。灰度级离最小像素亮度越远，低灰度级就被亮度提升得越多。而灰度级离最大像素亮度越近，高灰度级就被亮度减小得越多。中间灰度级被调节相同的量，该量使得全局亮度调节之前的原始灰度级亮度得以恢复。这大体上保留了原始帧的整体亮度。亮度改变量是由“X1”、“X2”、“X3”、“X4”和“X5”的值控制的函数。这在图6中图形地说明并在下文中描述。要被亮度调节的灰度增量和调节量构成局部亮度调节的视频信号195，并且可以被实现为像素增益的增加或减小，所述像素具有在高灰度范围或低灰度范围内的灰度级。在完成帧处理之后，方法循环到步骤300。
虽然图4中所示的决策序列是从“X1”与“V1”的比较顺序地执行到“X5”与“V5”的比较，但是应该理解，可以以任何顺序执行“X1”与“V1”、“X2”与“V2”、“X3”与“V3”、“X4”与“V4”以及“X5”与“V5”的比较。此外，虽然图4表明执行所有五个测试(即“X1”＜“V1”、“X2”＞“V2”、“X3”＜“V3”、“X4”＞“V4”和“X5”＜“V5”)并且必须通过所有五个测试，但这只是为了获得所感知对比度的最佳可能的改进所要求的，为了获得所感知对比度的较小的改进，可以去除一个或多个测试标准。
图5是图2所示的直方图分析器的替换操作的流程图。图5所示的方法与图4所示的方法基本相同并在已在上文中描述，只不过图5所示的方法执行的是并行处理而不是串行处理。因此，步骤300A、305A、315A、320A、325A、335A、340A、350A、355A、365A、370A、380A和385A与图4的步骤300、305、315、320、325、335、340、350、355、365、370、380和385相同。在图5中，在步骤300A中接收了视频帧之后，通过步骤305A、325A、340A、355A和370A同时处理该视频帧，并且当值“X1”、“X2”、“X3”、“X4”和“X5”变得可用时分别在步骤320A、335A、350A、365A和380A中储存所述值。在步骤390中，经由五个测试“X1”＜“V1”、“X2”＞“V2”、“X3”＜“V3”、“X4”＞“V4”和“X5”＜“V5”，将“X1”、“X2”、“X3”、“X4”和“X5”分别与预定值“V1”、“V2”、“V3”、“V4”和“V5”进行比较。如果所得的结果是五个测试均为真，则方法循环到步骤385A，否则方法循环到步骤315A。在步骤315A或385A之后重复步骤300A。
虽然图5表明执行所有五个测试(即“X1”＜“V1”、“X2”＞“V2”、“X3”＜“V3”、“X4”＞“V4”和“X5”＜“V5”)并且必须通过所有五个测试，但这只是为了获得所感知对比度的最佳可能的改进所要求的，为了获得所感知对比度的较小的改进，可以去除一个或多个测试标准。
图6是说明用于生成根据本发明的全局亮度控制信号和局部亮度控制信号的示例性实现方式的图示。在图5中，决策和亮度调节电路包括总线401、402、403、404和405，多路复用器410，总线415，具有地址译码器425和I/O电路430的ROM 420，以及局部亮度调节电路435。
在图6中，将值“X1”、“X2”、“X3”、“X4”和“X5”传送到对应总线401、402、403、404和405上。每条总线401、402、403、404和405的宽度分别是“B1”、“B2”、“B3”、“B4”和“B5”。在一个例子中，“B1”是4比特，“B2”是2到3比特，“B3”是2到3比特，“B4”是3到4比特，而“B5”是2比特。总线401、402、403、404和405上的信号一起由多路复用器410多路复用到总线415上。总线410至少是“M”个比特宽，其中“M”＝总线401、402、403、404和405的宽度和。继续当前的例子，“M”至少是13到16比特。总线415上的多路复用信号耦合到只读存储器(ROM)420的行地址电路425。ROM 420具有“A”个比特+“B”个比特的宽度以及2M比特的长度。在一个例子中，“A”＝“B”＝4比特。在当前例子中，ROM 425包含8,192到262,144个8比特控制字。“A”和“B”个比特代表使用“X1”、“X2”、“X3”、“X4”和“X5”对视频帧进行的可能实现的不同组亮度调节，其中通过“M”来选择要应用于该帧的准确的那组亮度调节。ROM 425的I/O电路435使用每个控制字的“A”个比特来生成全局亮度控制信号190，并且I/O电路435使用每个控制字的“B”个比特来生成内部信号440。局部亮度调节电路435使用内部信号440来生成局部亮度调节的视频信号195。ROM 420中的每个字通过实验确定。
或者，可以用一个使用基于模糊逻辑或神经网络的学习算法加以调试的电路来替换ROM 420。一般来说，这样一个网络只需要5个所选择的输入标准和两个所选择的输出标准。
图7是本发明对图像的操作的图形表示。其中绘制了亮度对灰度级。假定显示设备遵循非线性指数型伽玛特性。每个框水平地代表一个灰度增量。低灰度灰度级比中灰度灰度级更暗，而中灰度灰度级比高灰度灰度级更暗。最低的低灰度的灰度级具有最低亮度，并接近于纯黑。最高的高灰度的灰度级具有最高亮度，并接近于纯白。
在图7中，相对于亮度绘制了三个相关视频帧的灰度级曲线。对于在其上显示所述三个帧的显示设备采用约2.2的伽玛值。曲线445表示原始视频帧灰度级与亮度响应的关系曲线。曲线450表示在对由曲线445表示的原始帧应用了根据本发明的全局亮度调节(减小)之后的视频帧。曲线455表示由曲线450表示的经根据本发明的全局亮度调节的帧应用了根据本发明的局部亮度调节之后的由曲线450代表的视频帧。曲线445和455在中间灰度的灰度级区域中彼此重叠。应注意，由曲线445代表的原始帧的中间灰度级在由曲线455代表的变换后的视频帧中未被改变。
实际上，本发明采用由曲线445代表的原始视频帧，并执行一个非线性变换以便产生由曲线455代表的新视频帧。
实验表明，本发明中的低灰度像素所发生的亮度增加导致所显示图像中的可感知的颜色丢失。然而，本发明同样适用于像素的颜色饱和度属性以及灰度级属性，并且可以用来补救这一情况。对于颜色饱和度，中间灰度的灰度级像素(或者可替换的，所有像素，不管其灰度级)的颜色饱和度被增加一个量，该量与中间灰度的灰度级的亮度增加级别成比例。其实现方式将是通过把亮度和颜色处理器215(见图1)的颜色控制电路耦合到内部信号440(见图5)。
因此，上面已经描述了一种保持图像对比度同时不引入所不希望有的着色的反射式显示系统。
上面为了理解本发明而给出了对本发明各实施例的说明。应该理解，本发明不限于上述特定实施例，在不脱离本发明范围的情况下，对于本领域熟练技术人员来说，各种修改、重组和替换将是显而易见的。因此，下面的权利要求书意欲覆盖落入本发明的真实精神和范围内的所有此类修改和改变。
权利要求
1.一种处理图像的方法，包括对于像素化的视频帧测量一组像素相关属性，其中所述帧的每个像素具有一个灰度级，每个灰度级与一个亮度级相关联；以及响应于满足一个相应标准的该组像素相关属性中的每一个像素相关属性，根据一个全局亮度信号减小所述视频帧的整体亮度，并且根据一个局部亮度控制信号增加所述视频帧的每个像素的灰度级的亮度，其中特定灰度级亮度增加的量取决于该特定灰度级和所述测量的像素相关属性的一个函数。
2.如权利要求1所述的方法，其中该组像素相关属性包括一个或多个像素相关属性，每一个所述像素相关属性是从由第一属性、第二属性、第三属性、第四属性和第五属性构成的组中选择的；其中所述第一属性是所述视频帧内的所有像素的平均或中值亮度；其中所述第二属性是所述帧内的暗像素的数量，每个暗像素具有在第一灰度级值范围内的值；其中所述第三属性是所述帧内的白像素的数量，每个白像素具有在第二灰度级值范围内的值；其中所述第四属性是所述帧内的灰像素的数量，每个灰像素具有在第三灰度级值范围内的值；以及其中所述第五属性是所述帧内的肤色像素的数量。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述第一、第二和第三灰度级值范围不重叠。
4.如权利要求2所述的方法，其中对应于所述第一属性的所述标准是所述视频帧内的所有像素的所述平均或中值亮度小于第一值；其中对应于所述第二属性的所述标准是所述帧内的暗像素的所述数量大于第二值；其中对应于所述第三属性的所述标准是所述帧内的白像素的所述数量小于第三值；其中对应于所述第四属性的所述标准是所述帧内的灰像素的所述数量大于第四值；以及其中对应于所述第五属性的所述标准是所述帧内的肤色像素的所述数量小于第五值。
5.如权利要求2所述的方法，其中基于按经验生成的值，所述视频帧的整体亮度减小一个量，所述按经验生成的值对应于所述视频帧的所确定的平均或中值亮度。
6.如权利要求2所述的方法，其中基于按经验生成的值将特定灰度级亮度增加一个量，所述按经验生成的值对应于所述视频帧内的暗像素数量、白像素数量、灰像素数量和肤色像素数量的组合。
7.如权利要求1所述的方法，还包括与应用于中间灰度的灰度级的亮度增加成比例地、或者与全局亮度减小成比例地、或者与所述二者成比例地增加每个像素的颜色饱和度级别。
8.如权利要求1所述的方法，其中在减小所述视频帧的整体亮度之前和之后，所述视频帧的各像素的中间灰度的灰度级的亮度基本上是相同的；并且在增加所述视频帧的每个像素的灰度级的亮度之前和之后，所述视频帧的各像素的中间灰度的灰度级的亮度基本上是相同的。
9.一种用于处理图像的设备，包括用于测量像素化的视频帧上的一组像素相关属性的装置，其中所述帧的每个像素具有一个灰度级，每个灰度级与一个亮度级相关联；用于响应满足一个相应标准的该组像素相关属性中的每一个像素相关属性而将所述视频帧的整体亮度减小一个量的装置；以及用于响应对满足一个相应标准的该组像素相关属性中的每一个像素相关属性而将所述视频帧的每个像素的灰度级的亮度增加不同量的装置，其中特定灰度级亮度被增加的量取决于该特定灰度级和所述测量的像素属性的一个函数。
10.如权利要求9所述的设备，其中用于测量一组像素相关属性的所述装置包括一个或多个装置，所述一个或多个装置中的每个装置是从由以下装置构成的组中选择的用于确定所述视频帧内的所有像素的平均或中值亮度的装置；用于确定所述帧内的暗像素数量的装置，每个暗像素具有在第一灰度级值范围内的值；用于确定所述帧内的白像素数量的装置，每个白像素具有在第二灰度级值范围内的值；用于确定所述帧内的灰像素数量的装置，每个灰像素具有在第三灰度级值范围内的值；以及用于确定所述帧内的肤色像素数量的装置。
11.如权利要求10所述的设备，还包括用于根据按经验生成的值的列表选择将所述视频帧的整体亮度减小的量的装置，所述按经验生成的值对应于所测量的平均或中值亮度。
12.如权利要求10所述的设备，还包括用于根据按经验生成的值的列表选择将特定灰度级亮度增加的量的装置，所述按经验生成的值对应于所述视频帧内的暗像素数量、白像素数量、灰像素数量和肤色像素数量的组合。
13.一种用于将图像投影到显示屏幕上的系统，包括光源；用于衰减发射自所述光源的光的光衰减设备，所述光衰减设备响应一个全局亮度控制信号；来自所述光衰减设备的出射光投影于其上的反射式电光调制设备，所述电光调制设备响应于一个局部亮度调节的视频信号；用于将反射自所述电光调制设备的光投影到所述显示屏幕上的装置；适于接收所述图像的像素化视频帧以及输出所述全局亮度控制信号和输出所述局部亮度调节的视频信号的直方图分析器，所述全局亮度控制信号减小所述帧中的每个像素的亮度，所述局部亮度调节的视频信号则增加所述像素化的帧中的所选择的灰度级，并且所述直方图分析器还适于根据对所述各像素的所述分析来分析所述帧的各像素、所述全局亮度控制信号和所述局部亮度调节的视频信号。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述直方图分析器还包括亮度计算电路，适于确定所述视频帧内的所有像素的平均或中值亮度，以便生成亮度信号；阈值电路，适于确定所述帧内的暗像素的数量、所述帧内的白像素的数量以及所述帧内的灰像素的数量，其中每个暗像素具有第一灰度级值范围内的值，每个白像素具有第二灰度级值范围内的值，每个灰像素具有第三灰度级值范围内的值；以及肤色电路，适于确定所述帧内的肤色像素的数量。
15.如权利要求14所述的系统，还包括一个或多个装置，其中每个装置是从由以下装置构成的组中选择的用于确定所述亮度信号是否小于第一值的装置；用于确定暗像素的所述数量是否大于第二值的装置；用于确定白像素的所述数量是否小于第三值的装置；用于确定灰像素的所述数量是否大于第四值的装置；用于确定肤色像素的所述数量是否小于第五值的装置；其中只有在所述亮度信号被测量并小于所述第一值、暗像素的所述数量被测量并大于所述第二值、白像素的所述数量被测量并小于所述第三值、灰像素的所述数量被测量并大于所述第四值、肤色像素的所述数量被测量并小于所述第五值的情况下，所述全局亮度控制信号和所述局部亮度调节的视频信号才导致所述帧内的各像素的灰度级的亮度的改变。
16.如权利要求14所述的系统，还包括控制字表，可以基于一个代表所述亮度信号、暗像素的所述数量、白像素的所述数量、灰像素的所述数量和肤色像素的所述数量的组合的信号选择一个特定的控制字，所述控制字确定所述全局亮度控制信号和所述局部亮度调节的视频信号。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述控制字按经验生成。
18.如权利要求13所述的系统，还包括用于与中间灰度的灰度级的亮度增加成比例地增加中间灰度的灰度级的像素的颜色饱和度的装置。
19.如权利要求13所述的系统，其中所述反射式电光调制设备是从由液晶显示设备、硅上液晶显示设备和微镜面显示设备构成的组中选择的。
20.如权利要求13所述的系统，其中所述光衰减设备是从由可调节光阑、透射液晶显示设备和偏振扭曲向列单元构成的组中选择的。
全文摘要
一种处理图像的方法，包括对于像素化的视频帧测量一组像素相关属性，其中所述帧的每个像素具有一个灰度级，每个灰度级与一个亮度级相关联；以及响应于满足一个相应标准的该组像素相关属性中的每一个像素相关属性，根据一个全局亮度信号减小所述视频帧的整体亮度，并且根据一个局部亮度控制信号增加所述视频帧的每个像素的灰度级的亮度，其中特定灰度级亮度被增加的量取决于该特定灰度级和所测量的像素相关属性的一个函数。
文档编号H04N9/31GK1717714SQ200380104247
公开日2006年1月4日 申请日期2003年11月12日 优先权日2002年11月27日
发明者E·莱维, S·M·达拉 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司