JP6919135B2 - 輝度調整システム - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイ技術の分野に関するものであり、特に輝度調整システムに関する。

パネルディスプレイ装置は、薄型、省電力、輻射がない等の利点を有し、幅広く応用されている。現存するパネルディスプレイ装置には、主に液晶ディスプレイ装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ）及び有機発光ダイオードディスプレイ装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＯＬＥＤ）が含まれる。

ＯＬＥＤディスプレイ装置は、自発光、低駆動電圧、高効率発光、短応答時間、高鮮明度及び高コントラスト、１８０°に近い視野角、広い動作温度範囲、フレキシブルディスプレイの実現可能性や大面積フルカラーディスプレイの実現可能性等、様々な優れた特性を有し、業界では最も潜在的可能性のあるディスプレイ装置であると認識されている。

ＯＬＥＤディスプレイ装置は、アレイ状に配列された複数のピクセルを有し、各ピクセルはさらに、赤色サブピクセル（Ｒｅｄ，Ｒ）と、緑色サブピクセル（Ｇｒｅｅｎ，Ｇ）と、青色サブピクセル（Ｂｌｕｅ，Ｂ）とを含む。各サブピクセル内には、一つのＯＬＥＤが対応するように設けられており、ＯＬＥＤは通常、アノードと、アノード上に設けられた正孔注入層と、正孔注入層上に設けられた正孔輸送層と、正孔輸送層上に設けられた有機発光層と、有機発光層上に設けられた電子輸送層と、電子輸送層上に設けられた電子注入層と、電子注入層上に設けられたカソードとを含む。ＯＬＥＤディスプレイ装置の発光原理は、半導体材料と有機発光材料が電界駆動下において、キャリアの注入及び結合によって発光に至るものである。

現在、ＯＬＥＤディスプレイ装置の経年劣化と電力消費の問題が比較的顕著である。既知の技術において、ＯＬＥＤディスプレイの経年劣化と電力消費の問題を解決するための一般的な方法の一つとして、以下のようなものがある。

「平均画像レベル（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ，ＡＰＬ）」のアルゴリズムを運用して、ディスプレイ画面の輝度を算出し、画面の輝度が高すぎると、データ信号、ガンマ電圧又はＯＬＥＤ電圧を調整する方法で、全体の輝度を調整、低下させ、それによりＯＬＥＤの電力消費を削減すると共に、ＯＬＥＤの経年劣化を遅らせることを目的とする。

しかしながら、当該既知の方法には一つの欠点があり、明と暗との間のコントラストが大きい鮮明な画像に対して、画像全体の輝度の低下はコントラストの低下を引き起こし、加えて画像の暗部のディテールが失われて、ディスプレイ効果に影響を及ぼすことになる。

本発明の目的は、画像の暗部のディテールを維持し、画像中の明るく且つ複雑な部分に対しては輝度をより大幅に調整することができる輝度調整システムを提供することにある。

上記の目的を実現するために、本発明は輝度調整システムを提供し、当該輝度調整システムは、
原画像データを受け取り、且つ入力された画像をＸ方向及びＹ方向に沿ってＭ×Ｎ個のブロックに分割し、Ｍは正の整数であり、Ｎも正の整数であり；各ブロックはアレイ状に配列された複数のピクセルを含み、各ピクセルの原画像データは、赤色原画像データと、緑色原画像データと、青色原画像データとを含むブロック分割モジュールと；
前記ブロック分割モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度代表値を取得するのに用いられる輝度代表値計算モジュールと；
前記ブロック分割モジュールに電気的に接続され、各ブロックの原画像データを解析し、各ブロックのエッジ情報量を取得するのに用いられるエッジ情報抽出モジュールと；
前記輝度代表値計算モジュール及び前記エッジ情報抽出モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度代表値及びエッジ情報量に基づいて各ブロックの輝度調整係数を算出するのに用いられる調整ゲイン計算モジュールと；
前記調整ゲイン計算モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度調整係数に対し校正を行なって、各ブロックの輝度調整係数の校正値を取得することにより、各ブロック内の各ピクセルに平滑化処理を施し、各ブロックの境界で輝度が突変することを防ぐのに用いられるゲイン平滑化処理モジュールと；
前記ゲイン平滑化処理モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度調整係数の校正値に基づいて原画像データを変調し、各ブロックの変調後の画像データを取得することで、各ブロックに対し個別に輝度調整を行うのに用いられるデータ変調モジュールと、を含み、
前記エッジ情報抽出モジュールは、Ｓｏｂｅｌ演算子を用いてエッジ検出を行い、各ブロックのエッジ情報量を取得し、
前記エッジ情報抽出モジュールが各ブロックのエッジ情報量を取得する過程として、
まず、一つのブロック内において、各ピクセルのＸ方向のグレースケール値Ｇ _Ｘ 及びＹ方向のグレースケール値Ｇ _Ｙ を算出し：

ここで、ｆ（ａ，ｂ）は、当該ブロック内のＸ方向座標がａであり、Ｙ方向座標がｂであるピクセルに対応する原画像データの輝度値を表し、Ｓｏｂｅｌ _Ｘ はＸ方向のＳｏｂｅｌ演算子を表し、Ｓｏｂｅｌ _Ｙ はＹ方向のＳｏｂｅｌ演算子を表し；
次に、当該ブロック内の各ピクセルの勾配Ｇを算出し：

さらに、当該ブロック内の各ピクセルの勾配Ｇと、所定の閾値とを比較し、或るピクセルの勾配Ｇが所定の閾値よりも大きいと検出したら、当該ピクセルをエッジ点であると判定し；
最後に、当該ブロック内のエッジ点に相当するピクセルの数を合計し、その合計したピクセルの数を当該ブロックのエッジ情報量とし、
前記調整ゲイン計算モジュールが各ブロックの輝度調整係数を算出する過程として、
まず、輝度代表値ＡＰＬに対応するグレースケールが増加するにつれて目標輝度を減少させるように、グレースケール２５５の異なる輝度代表値ＡＰＬにおける目標輝度を予め設定して、各ブロックの通常の輝度調整係数Ｋ _ＡＰＬ を算出し：

エッジ情報量が増加するにつれてエッジ輝度調整係数Ｋ _ｅｄｇｅ を減少させるように、エッジ情報量とエッジ輝度調整係数Ｋ _ｅｄｇｅ との関係を予め設定して、各ブロックのエッジ情報量に基づいて対応するエッジ輝度調整係数Ｋ _ｅｄｇｅ を探し；
次に、下記式

を用いて各ブロックの輝度調整係数Ｋを算出する。

前記輝度代表値計算モジュールが各ブロックの輝度代表値を取得するために、
まず、一つのブロック内の各ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを取得し、
次に、当該ブロック内の全画素の輝度特徴値ＴＢＰの平均値を算出し、その平均値を当該ブロックの輝度代表値ＡＰＬとする。

選択的に、前記輝度代表値計算モジュールが一つのブロック内の各ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを取得するために、
一つのピクセル内の赤色原画像データ、緑色原画像データ及び青色原画像データに対応する最大輝度値を抽出し、その最大輝度値を当該ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰ、即ち

とする。

選択的に、前記輝度代表値計算モジュールが一つのブロック内の各ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを取得するために、
まず、一つのピクセル内の赤色原画像データ、緑色原画像データ及び青色原画像データをＹＣｂＣｒ色空間に変換し、次に下記式を用いて当該ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを算出する。

各ブロックが３×３個のピクセルを含む場合、Ｘ方向のＳｏｂｅｌ演算子Ｓｏｂｅｌ_Ｘ、及びＹ方向のＳｏｂｅｌ演算子Ｓｏｂｅｌ_Ｙはそれぞれ：

である。

前記ゲイン平滑化処理モジュールが各ブロックの輝度調整係数に対して行う校正の過程として、
まず、一つのブロックを選定し、当該ブロックとＸ方向において隣接するブロックの水平ゲインＫ_Ｈを算出し、さらに当該ブロックとＹ方向において隣接するブロックの垂直ゲインＫ_Ｖを算出し、

ここで、Ｋ_１は前記選定されたブロックの輝度調整係数を示し、Ｋ_２は当該ブロックとＸ方向において隣接するブロックの輝度調整係数を示し、Ｋ_３は当該ブロックとＹ方向において隣接するブロックの輝度調整係数を示し、ｘ及びｙはそれぞれ、前記選定されたブロック内において、当該ブロックの中心ピクセルに対する各ピクセルのＸ方向及びＹ方向の座標を示し、Ｘは、前記選定されたブロックの中心ピクセルから当該ブロックとＸ方向において隣接するブロックの中心ピクセルまでの水平距離を示し、Ｙは、前記選定されたブロックの中心ピクセルから当該ブロックとＹ方向において隣接するブロックの中心ピクセルまでの垂直距離を示し；
次に、下記式を用いて当該ブロック内の各ピクセルの輝度調整係数の校正値Ｋ’を算出する。

前記データ変調モジュールが各ブロックの変調後の画像データを取得する際に用いる式は、
一つのブロックの変調後の画像データ＝当該ブロック内の各ピクセルの輝度調整係数の校正値Ｋ’×当該ブロック内の対応するピクセルの原画像データ、即ち：

であり、ここで、Ｒ’、Ｇ’及びＢ’はそれぞれ、変調後の赤色画像データ、変調後の緑色画像データ及び変調後の青色画像データである。

本発明はさらに輝度調整システムを提供し、当該輝度調整システムは、
原画像データを受け取り、且つ入力された画像をＸ方向及びＹ方向に沿ってＭ×Ｎ個のブロックに分割し、Ｍは正の整数であり、Ｎも正の整数であり；各ブロックはアレイ状に配列された複数のピクセルを含み、各ピクセルの原画像データは、赤色原画像データと、緑色原画像データと、青色原画像データとを含むブロック分割モジュールと；
前記ブロック分割モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度代表値を取得するのに用いられる輝度代表値計算モジュールと；
前記ブロック分割モジュールに電気的に接続され、各ブロックの原画像データを解析し、各ブロックのエッジ情報量を取得するのに用いられるエッジ情報抽出モジュールと；
前記輝度代表値計算モジュール及び前記エッジ情報抽出モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度代表値及びエッジ情報量に基づいて各ブロックの輝度調整係数を算出するのに用いられる調整ゲイン計算モジュールと；
前記調整ゲイン計算モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度調整係数に対し校正を行なって、各ブロックの輝度調整係数の校正値を取得することにより、各ブロック内の各ピクセルに平滑化処理を施し、各ブロックの境界で輝度が突変することを防ぐのに用いられるゲイン平滑化処理モジュールと；
前記ゲイン平滑化処理モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度調整係数の校正値に基づいて原画像データを変調し、各ブロックの変調後の画像データを取得することで、各ブロックに対し個別に輝度調整を行うのに用いられるデータ変調モジュールと、を含み；
ここで、前記輝度代表値計算モジュールが各ブロックの輝度代表値を取得するために、
まず、一つのブロック内の各ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを取得し；
次に、当該ブロック内の全画素の輝度特徴値ＴＢＰの平均値を算出し、その平均値を当該ブロックの輝度代表値ＡＰＬとし；
ここで、前記エッジ情報抽出モジュールは、Ｓｏｂｅｌ演算子を用いてエッジ検出を行い、各ブロックのエッジ情報量を取得し；
ここで、前記エッジ情報抽出モジュールが各ブロックのエッジ情報量を取得する過程として、
まず、一つのブロック内の各ピクセルのＸ方向のグレースケール値Ｇ_Ｘ及びＹ方向のグレースケール値Ｇ_Ｙを算出し：

ここで、ｆ（ａ，ｂ）は、当該ブロック内のＸ方向座標がａであり、Ｙ方向座標がｂであるピクセルに対応する原画像データの輝度値を表し、Ｓｏｂｅｌ_ＸはＸ方向のＳｏｂｅｌ演算子を表し、Ｓｏｂｅｌ_ＹはＹ方向のＳｏｂｅｌ演算子を表し；
次に、当該ブロック内の各ピクセルの勾配Ｇを算出し：

さらに、当該ブロック内の各ピクセルの勾配Ｇと、所定の閾値とを比較し、或るピクセルの勾配Ｇが所定の閾値よりも大きいと検出したら、当該ピクセルをエッジ点であると判定し；
最後に、当該ブロック内のエッジ点に相当するピクセルの数を合計し、その合計したピクセルの数を当該ブロックのエッジ情報量とし、
ここで、各ブロックが３×３個のピクセルを含む場合、Ｘ方向のＳｏｂｅｌ演算子Ｓｏｂｅｌ_Ｘ、及びＹ方向のＳｏｂｅｌ演算子Ｓｏｂｅｌ_Ｙはそれぞれ：

であり、
ここで、前記調整ゲイン計算モジュールが各ブロックの輝度調整係数を算出する過程として、
まず、輝度代表値ＡＰＬに対応するグレースケールが増加するにつれて目標輝度を減少させるように、グレースケール２５５の異なる輝度代表値ＡＰＬにおける目標輝度を予め設定して、各ブロックの通常の輝度調整係数Ｋ_ＡＰＬを算出し：

エッジ情報量が増加するにつれてエッジ輝度調整係数Ｋ_ｅｄｇｅを減少させるように、エッジ情報量とエッジ輝度調整係数Ｋ_ｅｄｇｅとの関係を予め設定して、各ブロックのエッジ情報量に基づいて対応するエッジ輝度調整係数Ｋ_ｅｄｇｅを探し；
次に、下記式を用いて各ブロックの輝度調整係数Ｋを算出する。

本発明の有益な効果は以下の通りである。本発明が提供する輝度調整システムは、画像をブロックに分割し、各ブロックの輝度代表値と画像の複雑さを示すエッジ情報量とを組み合わせることにより、各ブロックに対し個別に輝度調整を行うことで、より正確な輝度調整を実現することが可能となり、画像の明るい部分の輝度を減少させつつも暗部のディテールを維持することが実現でき、且つ複雑な画像ブロックの輝度をより大幅に調整することができる。

本発明の特徴及び技術内容をより理解するために、以下の本発明に関する詳細な説明及び添付の図面を参照されたい。ここで、添付の図面は参考及び説明にのみ供されるものであり、本発明を限定するためのものではない。

添付の図面において、
本発明の輝度調整システムの構造を示すブロックダイヤグラムである。 本発明の輝度調整システムにおけるブロック分割モジュールがブロック分割を行うことを示す概略図である。 本発明の輝度調整システムにおける調整ゲイン計算モジュールで予め設定した、グレースケール２５５の異なる輝度代表値ＡＰＬにおける目標輝度を示す線形概略図である。 本発明の輝度調整システムにおける調整ゲイン計算モジュールで予め設定した、エッジ情報量とエッジ輝度調整係数Ｋ_ｅｄｇｅとの関係を示す線形概略図である。 本発明の輝度調整システムにおけるゲイン平滑化処理モジュールが、各ブロックの輝度調整係数に対して校正を行うことを示す概略図である。

本発明で採用する技術的手段及びその効果についてさらに詳述するために、以下において本発明の好ましい実施形態と添付の図面とを組み合わせて、詳細に説明する。

図１を参照すると、本発明は輝度調整システムを提供し、当該輝度調整システムは、ブロック分割モジュール１と、ブロック分割モジュール１に電気的に接続された輝度代表値計算モジュール２と、ブロック分割モジュールに１に電気的に接続されたエッジ情報抽出モジュール３と、輝度代表値計算モジュール２及びエッジ情報抽出モジュール３に電気的に接続された調整ゲイン計算モジュール４と、調整ゲイン計算モジュール４に電気的に接続されたゲイン平滑化処理モジュール５と、ゲイン平滑化処理モジュール５に電気的に接続されたデータ変調モジュール６と、を含む。

図１及び図２を参照して、前記ブロック分割モジュール１は、原画像データを受け取り、且つ入力された画像をＸ方向即ち横方向及びＹ方向即ち縦方向に沿ってＭ×Ｎ個のブロックＤに分割するのに用いられる。ここで、Ｍは正の整数であり、Ｎも正の整数である。各ブロックＤはアレイ状に配列された複数のピクセルＰを含み、各ピクセルＰの原画像データは、赤色原画像データＲと、緑色原画像データＧと、青色原画像データＢとを含む。

前記輝度代表値計算モジュール２は、各ブロックＤの輝度代表値を取得するのに用いられる。

具体的には、輝度代表値計算モジュール２が各ブロックＤの輝度代表値を取得する方法は、以下の通りである。

第１ステップとして、一つのブロックＤ内の各ピクセルＰの輝度特徴値ＴＢＰを取得する。

さらに、以下の二種類の方法により、一つのブロックＤ内の各ピクセルＰの輝度特徴値ＴＢＰを取得することができる。

１．一つのピクセルＰ内の赤色原画像データＲ、緑色原画像データＧ及び青色原画像データＢに対応する最大輝度値を抽出し、その最大輝度値を当該ピクセルＰの輝度特徴値ＴＢＰ、即ち

とする。

２．まず、一つのピクセルＰ内の赤色原画像データＲ、緑色原画像データＧ及び青色原画像データＢをＹＣｂＣｒ色空間に変換し、次に下記式を用いて当該ピクセルＰの輝度特徴値ＴＢＰを算出する。

第２ステップとして、当該ブロックＤ内の全画素Ｐの輝度特徴値ＴＢＰの平均値を算出し、その平均値を当該ブロックの輝度代表値ＡＰＬとする。

前記エッジ情報抽出モジュール３は各ブロックＤの原画像データを解析し、各ブロックＤのエッジ情報量を取得するのに用いられる。

具体的には、前記エッジ情報抽出モジュール３は、Ｓｏｂｅｌ演算子を用いてエッジ検出を行う。例えば、各ブロックＤが３×３個のピクセルを含む場合、Ｘ方向のＳｏｂｅｌ演算子Ｓｏｂｅｌ_Ｘ、及びＹ方向のＳｏｂｅｌ演算子Ｓｏｂｅｌ_Ｙはそれぞれ下記の通りである。

Ａが一つのブロックＤの原画像を表すならば、Ｘ方向のエッジ検出画像は下記の通りである。

Ｙ方向のエッジ検出画像は下記の通りである。

さらに、前記エッジ情報抽出モジュール３が各ブロックＤのエッジ情報量を取得する過程は、以下の通りである。

まず、一つのブロックＤ内において、各ピクセルＰのＸ方向のグレースケール値Ｇ_Ｘ及びＹ方向のグレースケール値Ｇ_Ｙを算出する。

ここで、ｆ（ａ，ｂ）は、当該ブロックＤ内のＸ方向座標がａであり、Ｙ方向座標がｂであるピクセルＰに対応する原画像データの輝度値を表し； 例えば、各ブロックＤが引き続き３×３個のピクセルを含むとした場合、

となる。

次に、当該ブロックＤ内の各ピクセルＰの勾配Ｇを算出する。

さらに、当該ブロックＤ内の各ピクセルＰの勾配Ｇと、所定の閾値とを比較し、或るピクセルＰの勾配Ｇが所定の閾値よりも大きいと検出したら、当該ピクセルＰをエッジ点であると判定する。

最後に、当該ブロックＤ内のエッジ点に相当するピクセルＰの数を合計し、その合計した数を当該ブロックＤのエッジ情報量とする。前記エッジ情報量は実質上、画像の複雑さを表しており、エッジ情報量が多いほど、画像はより複雑なものとなる。

前記調整ゲイン計算モジュール４は、各ブロックの輝度代表値及びエッジ情報量に基づいて各ブロックＤの輝度調整係数を算出するのに用いられる。

具体的には、前記調整ゲイン計算モジュール４が各ブロックＤの輝度調整係数を算出する過程は、以下の通りである。

まず、図３に示すように、グレースケール２５５の異なる輝度代表値ＡＰＬにおける目標輝度を予め設定して、各ブロックＤの通常の輝度調整係数Ｋ_ＡＰＬを算出する。

以下に例を挙げて説明する：
或るブロックＤの調整前の輝度がグレースケール２５５であると仮定した場合、当該ブロックＤの輝度代表値ＡＰＬは２５５であり、輝度代表値ＡＰＬが２５５である場合に、グレースケール２５５での目標輝度をＭｉｎ＝６４とし、これにより、

となる。

図４に示すように、エッジ情報量とエッジ輝度調整係数Ｋ_ｅｄｇｅとの関係を予め設定して、各ブロックＤのエッジ情報量に基づいて対応するエッジ輝度調整係数Ｋ_ｅｄｇｅを探す。

次に、各ブロックＤの輝度調整係数Ｋを算出する。

ここで留意すべき点として、グレースケール２５５により調整しようとする目標輝度は、輝度代表値ＡＰＬに対応するグレースケールが増加するにつれて減少し、即ち、輝度代表値ＡＰＬに対応するグレースケールが大きいほど、グレースケール２５５の目標輝度は低くなる。エッジ輝度調整係数Ｋ_ｅｄｇｅは、エッジ情報量が増加するにつれて小さくなり、即ち、エッジ情報量が大きいほど、画像はより複雑になり、人間の目が低い輝度で複雑な画像により敏感になるという特性に合致するように、輝度がより低く調整されるため、複雑な画像ブロックＤの輝度はより大幅に調整される。

前記ゲイン平滑化処理モジュール５は、各ブロックＤの輝度調整係数に対し校正を行なって、各ブロックＤの輝度調整係数の校正値を取得することにより、各ブロックＤ内の各ピクセルＰに平滑化処理を施し、各ブロックＤの境界で輝度が突変することを防ぐのに用いられる。

具体的には、図５に示すように、前記ゲイン平滑化処理モジュール５が各ブロックＤの輝度調整係数に対して行う校正の過程は、以下の通りである。

まず、一つのブロックＤを選定し、当該ブロックＤとＸ方向において隣接するブロックＤの水平ゲインＫ_Ｈを算出し、さらに当該ブロックＤとＹ方向において隣接するブロックＤの垂直ゲインＫ_Ｖを算出する。

ここで、Ｋ_１は選定されたブロックＤの輝度調整係数を示し、Ｋ_２は選定された当該ブロックＤとＸ方向において隣接するブロックＤの輝度調整係数を示し、Ｋ_３は選定された当該ブロックＤとＹ方向において隣接するブロックＤの輝度調整係数を示す。ｘ及びｙはそれぞれ、選定されたブロックＤ内において、当該ブロックＤの中心ピクセルＰに対する各ピクセルＰのＸ方向及びＹ方向の座標を示す。Ｘは、選定されたブロックＤの中心ピクセルＰから、当該ブロックＤとＸ方向において隣接するブロックＤの中心ピクセルＰまでの水平距離を示し；Ｙは、選定されたブロックＤの中心ピクセルＰから、当該ブロックＤとＹ方向において隣接するブロックＤの中心ピクセルＰまでの垂直距離を示す。

次に、当該ブロックＤ内における各ピクセルＰの輝度調整係数の校正値Ｋ’を算出する。

前記データ変調モジュール６は、各ブロックＤの輝度調整係数の校正値に基づいて原画像データを変調し、各ブロックＤの変調後の画像データを取得することで、各ブロックＤに対し個別に輝度調整を行うのに用いられる。

具体的には、前記データ変調モジュール６が各ブロックＤの変調後の画像データを取得する際に用いる式は、以下の通りである。

一つのブロックＤの変調後の画像データ＝当該ブロックＤ内の各ピクセルＰの輝度調整係数の校正値Ｋ’×当該ブロックＤ内の対応するピクセルＰの原画像データ、即ち：

である。

ここで、Ｒ’、Ｇ’及びＢ’はそれぞれ、変調後の赤色画像データ、変調後の緑色画像データ及び変調後の青色画像データである。

従って、本発明の輝度調整システムは、画像をブロックに分割し、各ブロックの輝度代表値と画像の複雑さを示すエッジ情報量とを組み合わせることにより、各ブロックに対し個別に輝度調整を行うことができ、輝度の調整がより正確なものとなり、画像の明るい部分の輝度を減少させつつも暗部のディテールを維持し、且つ複雑な画像ブロックの輝度をより大幅に調整することができる。

以上により、本発明の輝度調整システムは、画像をブロックに分割し、各ブロックの輝度代表値と画像の複雑さを示すエッジ情報量とを組み合わせることにより、各ブロックに対し個別に輝度調整を行うことで、より正確な輝度調整を実現することが可能となり、画像の明るい部分の輝度を減少させつつも暗部のディテールを維持することが実現でき、且つ複雑な画像ブロックの輝度をより大幅に調整することができる。

上記により、本技術分野における通常の技術者は、本発明の技術案及び技術思想に基づいて、その他各種の対応する改変及び変形を行うことができ、これらの改変及び変形はいずれも、本発明に添付された特許請求の範囲に属するものである。

Claims (12)

1. 原画像データを受け取り、且つ入力された画像をＸ方向及びＹ方向に沿ってＭ×Ｎ個のブロックに分割し、Ｍは正の整数であり、Ｎも正の整数であり；各ブロックはアレイ状に配列された複数のピクセルを含み、各ピクセルの原画像データは、赤色原画像データと、緑色原画像データと、青色原画像データとを含むブロック分割モジュールと；
   前記ブロック分割モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度代表値を取得するのに用いられる輝度代表値計算モジュールと；
   前記ブロック分割モジュールに電気的に接続され、各ブロックの原画像データを解析し、各ブロックのエッジ情報量を取得するのに用いられるエッジ情報抽出モジュールと；
   前記輝度代表値計算モジュール及び前記エッジ情報抽出モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度代表値及びエッジ情報量に基づいて各ブロックの輝度調整係数を算出するのに用いられる調整ゲイン計算モジュールと；
   前記調整ゲイン計算モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度調整係数に対し校正を行なって、各ブロックの輝度調整係数の校正値を取得することにより、各ブロック内の各ピクセルに平滑化処理を施し、各ブロックの境界で輝度が突変することを防ぐのに用いられるゲイン平滑化処理モジュールと；
   前記ゲイン平滑化処理モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度調整係数の校正値に基づいて原画像データを変調し、各ブロックの変調後の画像データを取得することで、各ブロックに対し個別に輝度調整を行うのに用いられるデータ変調モジュールと、を含み、
   前記エッジ情報抽出モジュールは、Ｓｏｂｅｌ演算子を用いてエッジ検出を行い、各ブロックのエッジ情報量を取得し、
   前記エッジ情報抽出モジュールが各ブロックのエッジ情報量を取得する過程として、
   まず、一つのブロック内において、各ピクセルのＸ方向のグレースケール値Ｇ _Ｘ 及びＹ方向のグレースケール値Ｇ _Ｙ を算出し：
   

   

   ここで、ｆ（ａ，ｂ）は、当該ブロック内のＸ方向座標がａであり、Ｙ方向座標がｂであるピクセルに対応する原画像データの輝度値を表し、Ｓｏｂｅｌ _Ｘ はＸ方向のＳｏｂｅｌ演算子を表し、Ｓｏｂｅｌ _Ｙ はＹ方向のＳｏｂｅｌ演算子を表し；
   次に、当該ブロック内の各ピクセルの勾配Ｇを算出し：
   

   

   さらに、当該ブロック内の各ピクセルの勾配Ｇと、所定の閾値とを比較し、或るピクセルの勾配Ｇが所定の閾値よりも大きいと検出したら、当該ピクセルをエッジ点であると判定し；
   最後に、当該ブロック内のエッジ点に相当するピクセルの数を合計し、その合計したピクセルの数を当該ブロックのエッジ情報量とし、
   前記調整ゲイン計算モジュールが各ブロックの輝度調整係数を算出する過程として、
   まず、輝度代表値ＡＰＬに対応するグレースケールが増加するにつれて目標輝度を減少させるように、グレースケール２５５の異なる輝度代表値ＡＰＬにおける目標輝度を予め設定して、各ブロックの通常の輝度調整係数Ｋ _ＡＰＬ を算出し：
   

   

   エッジ情報量が増加するにつれてエッジ輝度調整係数Ｋ _ｅｄｇｅ を減少させるように、エッジ情報量とエッジ輝度調整係数Ｋ _ｅｄｇｅ との関係を予め設定して、各ブロックのエッジ情報量に基づいて対応するエッジ輝度調整係数Ｋ _ｅｄｇｅ を探し；
   次に、下記式を用いて各ブロックの輝度調整係数Ｋを算出する
   

   

   ことを特徴とする輝度調整システム。
2. 前記輝度代表値計算モジュールが各ブロックの輝度代表値を取得するために、
   まず、一つのブロック内の各ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを取得し、
   次に、当該ブロック内の全画素の輝度特徴値ＴＢＰの平均値を算出し、その平均値を当該ブロックの輝度代表値ＡＰＬとすることを特徴とする請求項１に記載の輝度調整システム。
3. 前記輝度代表値計算モジュールが一つのブロック内の各ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを取得するために、
   一つのピクセル内の赤色原画像データ、緑色原画像データ及び青色原画像データに対応する最大輝度値を抽出し、その最大輝度値を当該ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰ、即ち
   

   

   とすることを特徴とする請求項２に記載の輝度調整システム。
4. 前記輝度代表値計算モジュールが一つのブロック内の各ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを取得するために、
   まず、一つのピクセル内の赤色原画像データ、緑色原画像データ及び青色原画像データをＹＣｂＣｒ色空間に変換し、次に下記式を用いて当該ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを算出する
   

   

   ことを特徴とする請求項２に記載の輝度調整システム。
5. 各ブロックが３×３個のピクセルを含む場合、Ｘ方向のＳｏｂｅｌ演算子Ｓｏｂｅｌ_Ｘ、及びＹ方向のＳｏｂｅｌ演算子Ｓｏｂｅｌ_Ｙはそれぞれ：
   

   

   であることを特徴とする請求項１に記載の輝度調整システム。
6. 前記ゲイン平滑化処理モジュールが各ブロックの輝度調整係数に対して行う校正の過程として、
   まず、一つのブロックを選定し、当該ブロックとＸ方向において隣接するブロックの水平ゲインＫ_Ｈを算出し、さらに当該ブロックとＹ方向において隣接するブロックの垂直ゲインＫ_Ｖを算出し、
   

   

   ここで、Ｋ_１は前記選定されたブロックの輝度調整係数を示し、Ｋ_２は当該ブロックとＸ方向において隣接するブロックの輝度調整係数を示し、Ｋ_３は当該ブロックとＹ方向において隣接するブロックの輝度調整係数を示し、ｘ及びｙはそれぞれ、前記選定されたブロック内において、当該ブロックの中心ピクセルに対する各ピクセルのＸ方向及びＹ方向の座標を示し、Ｘは、前記選定されたブロックの中心ピクセルから、当該ブロックとＸ方向において隣接するブロックの中心ピクセルまでの水平距離を示し、Ｙは、前記選定されたブロックの中心ピクセルから、当該ブロックとＹ方向において隣接するブロックの中心ピクセルまでの垂直距離を示し；
   次に、下記式を用いて当該ブロック内の各ピクセルの輝度調整係数の校正値Ｋ’を算出する
   

   

   ことを特徴とする請求項１に記載の輝度調整システム。
7. 前記データ変調モジュールが各ブロックの変調後の画像データを取得する際に用いる式は、
   一つのブロックの変調後の画像データ＝当該ブロック内の各ピクセルの輝度調整係数の校正値Ｋ’×当該ブロック内の対応するピクセルの原画像データ、即ち：
   

   

   であり、ここで、Ｒ’、Ｇ’及びＢ’はそれぞれ、変調後の赤色画像データ、変調後の緑色画像データ及び変調後の青色画像データであることを特徴とする請求項６に記載の輝度調整システム。
8. 原画像データを受け取り、且つ入力された画像をＸ方向及びＹ方向に沿ってＭ×Ｎ個のブロックに分割し、Ｍは正の整数であり、Ｎも正の整数であり；各ブロックはアレイ状に配列された複数のピクセルを含み、各ピクセルの原画像データは、赤色原画像データと、緑色原画像データと、青色原画像データとを含むブロック分割モジュールと；
   前記ブロック分割モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度代表値を取得するのに用いられる輝度代表値計算モジュールと；
   前記ブロック分割モジュールに電気的に接続され、各ブロックの原画像データを解析し、各ブロックのエッジ情報量を取得するのに用いられるエッジ情報抽出モジュールと；
   前記輝度代表値計算モジュール及び前記エッジ情報抽出モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度代表値及びエッジ情報量に基づいて各ブロックの輝度調整係数を算出するのに用いられる調整ゲイン計算モジュールと；
   前記調整ゲイン計算モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度調整係数に対し校正を行なって、各ブロックの輝度調整係数の校正値を取得することにより、各ブロック内の各ピクセルに平滑化処理を施し、各ブロックの境界で輝度が突変することを防ぐのに用いられるゲイン平滑化処理モジュールと；
   前記ゲイン平滑化処理モジュールに電気的に接続され、各ブロックの輝度調整係数の校正値に基づいて原画像データを変調し、各ブロックの変調後の画像データを取得することで、各ブロックに対し個別に輝度調整を行うのに用いられるデータ変調モジュールと、を含み、
   ここで、前記輝度代表値計算モジュールが各ブロックの輝度代表値を取得するために、
   まず、一つのブロック内の各ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを取得し、
   次に、当該ブロック内の全画素の輝度特徴値ＴＢＰの平均値を算出し、その平均値を当該ブロックの輝度代表値ＡＰＬとし、
   ここで、前記エッジ情報抽出モジュールは、Ｓｏｂｅｌ演算子を用いてエッジ検出を行い、各ブロックのエッジ情報量を取得し、
   ここで、前記エッジ情報抽出モジュールが各ブロックのエッジ情報量を取得する過程として、
   まず、一つのブロック内において、各ピクセルのＸ方向のグレースケール値Ｇ_Ｘ及びＹ方向のグレースケール値Ｇ_Ｙを算出し：
   

   

   ここで、ｆ（ａ，ｂ）は、当該ブロック内のＸ方向座標がａであり、Ｙ方向座標がｂであるピクセルに対応する原画像データの輝度値を表し、Ｓｏｂｅｌ_ＸはＸ方向のＳｏｂｅｌ演算子を表し、Ｓｏｂｅｌ_ＹはＹ方向のＳｏｂｅｌ演算子を表し；
   次に、当該ブロック内の各ピクセルの勾配Ｇを算出し：
   

   

   さらに、当該ブロック内の各ピクセルの勾配Ｇと、所定の閾値とを比較し、或るピクセルの勾配Ｇが所定の閾値よりも大きいと検出したら、当該ピクセルをエッジ点であると判定し；
   最後に、当該ブロック内のエッジ点に相当するピクセルの数を合計し、その合計したピクセルの数を当該ブロックのエッジ情報量とし、
   ここで、各ブロックが３×３個のピクセルを含む場合、Ｘ方向のＳｏｂｅｌ演算子Ｓｏｂｅｌ_Ｘ、及びＹ方向のＳｏｂｅｌ演算子Ｓｏｂｅｌ_Ｙはそれぞれ：
   

   

   であり、
   ここで、前記調整ゲイン計算モジュールが各ブロックの輝度調整係数を算出する過程として、
   まず、輝度代表値ＡＰＬに対応するグレースケールが増加するにつれて目標輝度を減少させるように、グレースケール２５５の異なる輝度代表値ＡＰＬにおける目標輝度を予め設定して、各ブロックの通常の輝度調整係数Ｋ_ＡＰＬを算出し：
   

   

   エッジ情報量が増加するにつれてエッジ輝度調整係数Ｋ_ｅｄｇｅを減少させるように、エッジ情報量とエッジ輝度調整係数Ｋ_ｅｄｇｅとの関係を予め設定して、各ブロックのエッジ情報量に基づいて対応するエッジ輝度調整係数Ｋ_ｅｄｇｅを探し；
   次に、下記式を用いて各ブロックの輝度調整係数Ｋを算出する
   

   

   ことを特徴とする輝度調整システム。
9. 前記輝度代表値計算モジュールが一つのブロック内の各ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを取得するために、
   一つのピクセル内の赤色原画像データ、緑色原画像データ及び青色原画像データに対応する最大輝度値を抽出し、その最大輝度値を当該ピクセルの輝度特徴値ＴＢ、即ち
   

   

   とすることを特徴とする請求項８に記載の輝度調整システム。
10. 前記輝度代表値計算モジュールが一つのブロック内の各ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを取得するために、
    まず、一つのピクセル内の赤色原画像データ、緑色原画像データ及び青色原画像データをＹＣｂＣｒ色空間に変換し、次に下記式を用いて当該ピクセルの輝度特徴値ＴＢＰを算出する
    

    

    ことを特徴とする請求項８に記載の輝度調整システム。
11. 前記ゲイン平滑化処理モジュールが各ブロックの輝度調整係数に対して行う校正の過程として、
    まず、一つのブロックを選定し、当該ブロックとＸ方向において隣接するブロックの水平ゲインＫ_Ｈを算出し、さらに当該ブロックとＹ方向において隣接するブロックの垂直ゲインＫ_Ｖを算出し、
    

    

    ここで、Ｋ_１は前記選定されたブロックの輝度調整係数を示し、Ｋ_２は当該ブロックとＸ方向において隣接するブロックの輝度調整係数を示し、Ｋ_３は当該ブロックとＹ方向において隣接するブロックの輝度調整係数を示し、ｘ及びｙはそれぞれ、前記選定されたブロック内において、当該ブロックの中心ピクセルに対する各ピクセルのＸ方向及びＹ方向の座標を示し、Ｘは、前記選定されたブロックの中心ピクセルから当該ブロックとＸ方向において隣接するブロックの中心ピクセルまでの水平距離を示し、Ｙは、前記選定されたブロックの中心ピクセルから当該ブロックとＹ方向において隣接するブロックの中心ピクセルまでの垂直距離を示し；
    次に、下記式を用いて当該ブロック内の各ピクセルの輝度調整係数の校正値Ｋ’を算出する
    

    

    ことを特徴とする請求項８に記載の輝度調整システム。
12. 前記データ変調モジュールが各ブロックの変調後の画像データを取得する際に用いる式は、
    一つのブロックの変調後の画像データ＝当該ブロック内の各ピクセルの輝度調整係数の校正値Ｋ’×当該ブロック内の対応するピクセルの原画像データ、即ち：
    

    

    であり、ここで、Ｒ’、Ｇ’及びＢ’はそれぞれ、変調後の赤色画像データ、変調後の緑色画像データ及び変調後の青色画像データであることを特徴とする請求項１１に記載の輝度調整システム。

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