调整影像中的一区域的饱和度与对比的方法与相关装置

摘要

一调整影像中的一区域的饱和度的方法，包含计算该影像中的该区域的一像素的一差异程度以及该差异程度与该影像中的该区域的该像素的一原始饱和度的值，来计算该影像中的该区域的该像素经过调整后的饱和度的值，以达成调整该影像中的该区域中的该像素的饱和度的目的。该差异程度是指出该像素与该区域中该像素的一邻近区域的一像素组之间的亮度差异，该像素组包含该影像中的该区域中的该像素的该邻近区域中的像素。

说明书

技术领域

本发明提供一种调整一影像中的一区域的饱和度与对比的方法，更明确地说，提供一种根据该影像中的该区域的一像素的亮度与该像素邻近区域的像素组间亮度差异程度来调整该像素的亮度与饱和度以调整该区域的对比与饱和度。

背景技术

当高解析度(High Definition，HD)应用的产品愈趋流行，显示于电子装置上的影像品质亦变得更为重要。大部分的电子产品都具有不同的偏好设定以符合不同使用者的需求。用以显示影像的产品，如电视、投影机，或者电脑显示器，通常都具有调整介面以供使用者调整对比、饱和度，或者其他参数，以使显示出来的画面能更符合使用者的要求。

在传统的设计当中，当调整一画面的对比时，一影像中的某些统计数据可被用来计算，而产生一符合该影像的调整因子对照表或者调整因子函数，然后每个像素对应到的影像亮度值便可从该调整因子对照表或者调整因子函数找到对应的调整因子，并乘以该调整因子，以得到一调整后的影像亮度值。而在传统的设计当中，调整画面饱和度的方式也是类似的。因此，如果有更好的调整方式来调整画面的对比与饱和度，电子装置将能显示更好、更高品质的画面给使用者。

发明内容

本发明提供一种调整一影像中的一区域的饱和度的方法。该影像显示于一电子系统。该电子系统包含一储存单元用以储存该影像的信息。该方法包含计算该影像中的该区域的一像素的一差异程度，该差异程度指出该像素与该区域中该像素的一邻近区域的一像素组之间的亮度差异，该像素组包含该影像中的该区域中的该像素的该邻近区域中的像素；以及根据该影像中的该区域中的该像素的该差异程度与该影像中的该区域的该像素的一原始饱和度的值，来计算该影像中的该区域的该像素经过调整后的饱和度的值，以达成调整该影像中的该区域中的该像素的饱和度的目的。

本发明另提供一种调整一影像中的一区域的对比的方法。该方法包含计算该影像中的该区域的一像素的一差异程度，该差异程度指出该像素与该区域中该像素的一邻近区域的一像素组之间的亮度差异；针对该区域计算一总体增益；以及根据该影像中的该区域中的该像素的该差异程度、该总体增益，以及该影像中的该区域的该像素的一原始亮度值，来计算该影像中的该区域的该像素经过调整后的亮度值，其中该像素经过调整后的亮度值输出以调整该区域的对比。

本发明另提供一种用以显示一影像的电子装置，该电子装置包含一储存单元，用以储存该影像的信息；一显示单元，用以显示该影像；以及一处理器，用以调整该影像中的一区域的饱和度，以将调整饱和度后的影像显示于该电子装置的显示单元，该处理器包含一差异计算装置，用来计算该影像中的该区域的一像素的一差异程度，该差异程度指出该像素与该区域中该像素的一邻近区域的一像素组之间的亮度差异，该像素组包含该影像中的该区域中的该像素的该邻近区域中的像素；以及一调整计算装置，用以根据该影像中的该区域中的该像素的该差异程度与该影像中的该区域的该像素的一原始饱和度的值，来计算该影像中的该区域的该像素经过调整后的饱和度的值，以达成调整该影像中的该区域中的该像素的饱和度的目的。

附图说明

图1为根据本发明的一第一实施例用以调整一影像中的一区域的饱和度的方法的流程图。

图2为图1计算差异程度的详细步骤流程图。

图3为根据本发明的一第二实施例用以调整一影像中的一区域的对比的方法的流程图。

图4为图3计算差异程度的详细步骤流程图。

图5为根据本发明的该第一实施例的电子装置的示意图。

附图标号：

101～105、1021～1029、301～305、3021～3029步骤

500                                       电子装置

510                                       储存单元

520                                       显示单元

530                                       处理器

531                                       差异计算装置

532                                       调整计算装置

533                                       总体增益计算装置

5311                                      加权平均装置

5312                                      比较装置

53111                                     乘法装置

53112                                     加总装置

53113、53121                              除法装置

53122                                     调整装置

53123                                     差异程度产生装置

具体实施方式

请参考图1。图1为根据本发明的一第一实施例用以调整一影像中的一区域的饱和度的方法100的流程图。本发明中所提及的影像可包含单一区域或者复数个区域。本发明所提及的区域不一定是矩形，而是可以为任意形状。根据本发明的第一实施例的方法100的精神在于利用在该区域中的一像素与该像素邻近区域中的像素组之间亮度(brightness，luminance，或intensity)的差异，来调整该区域的饱和度。另外，本发明所提及的亮度与饱和度可以RGB、HSV或YC_bC_r等不同的色彩空间来表示及定义。各不同色彩空间的转换为该领域中具有通常知识者所熟习的，于本文中不再赘述。

于方法100中，我们设定影像中有一区域A，区域A中有一像素P_xy，而选择像素P_xy所对应的一像素组P_mn。方法100的步骤说明如下：

步骤101：开始；

步骤102：计算像素P_xy的差异程度；

步骤103：计算区域A的总体增益；

步骤104：根据该差异程度、该总体增益，以及该像素P_xy的原始饱和度值，来计算该像素P_xy经过调整后的饱和度值；

步骤105：结束。

在步骤103中，总体增益的取得可以根据区域A的特性。举例来说，总体增益的大小可以根据区域A平均的饱和度来决定。

因此，方法100可以以下列公式(1)、(2)或(3)来表示：

S_modified＝S_original×C_{global_gain}×D    (1)

S_modified＝S_original×[1+(C_{global_gain}-1)×D]    (2)

S_modified＝S_original×D    (3)

其中S_modified代表像素P_xy经过调整后的饱和度值、S_original代表像素P_xy原始的饱和度值、C_{global_gain}代表该区域的总体增益，以及D代表像素P_xy的差异程度。

在公式(1)中，调整后的饱和度值S_modified可以随着总体增益C_{global_gain}而调整。

在公式(2)中，当总体增益C_{global_gain}设为1时，调整后的饱和度值S_modified可以维持不变。因此，于公式(2)中，当总体增益C_{global_gain}设为1时，调整后的饱和度S_modified值会忽略差异程度D的大小。

在公式(3)中，调整后的饱和度值S_modified可以不随着总体增益C_{global_gain}调整而只随着差异程度D来调整。

在步骤102中，像素P_xy的差异程度根据像素P_xy与像素组P_mn之间亮度的差异所产生。请参考图2。图2为步骤102的详细步骤流程图。说明如下：

步骤1021：开始；

步骤1022：以一预定规则，选定像素P_xy邻近区域中的一像素组P_mn；

步骤1023：将像素组P_mn中每个像素的亮度值分别乘以一预定的权重因子；

步骤1024：将像素组P_mn中所有加权过的亮度值加总以产生一加总结果；

步骤1025：将该加总结果除以该像素组P_mn中像素的数目以得到一平均亮度值M_mn；

步骤1026：将像素P_xy的原始亮度值B_original除以平均亮度值M_mn以产生一亮度变化值V；

步骤1027：调整亮度变化值V以产生一调整后的亮度变化值F；

步骤1028：根据下列公式产生差异程度：D＝1+C_{local_gain}×F，其中D代表差异程度、C_{local_gain}代表本地增益、F代表调整后的亮度变化值；

步骤1029：结束。

在步骤1022～1025中，加权-平均的过程仅使用于像素组P_mn中的像素上以产生一平均亮度值。

在步骤1026～1028中，像素P_xy的原始亮度值B_original与平均亮度值M_mn作比较以产生差异程度D。

在步骤1022中，像素组P_mn可以根据一预定规则来选择其中的像素。举例来说，像素组P_mn可包含像素P_xy周围的像素如P_(x-1，y-1)，P_(x-1，y+1)，P_(x+1，y-1)，andP(_x+1，y+1)等。

在步骤1023中，像素组P_mn中每个像素P_ij对应的亮度值B_ij皆分别乘以对应的权重因子a_ii。

在步骤1026中，将像素P_xy的原始亮度值B_original除以平均亮度值M_mn以产生一亮度变化值的方式可以下列公式(4)或(5)来表示：

V＝B_original/M_mn        (4)

V＝B_original/(M_mn+C_{anti_noise})    (5)

其中V代表亮度变化值、B_original代表像素P_xy的原始亮度值、M_mn代表平均亮度值以及C_{anti_noise}代表一常数(用以抗噪声)。

针对噪声问题，公式(5)加入了常数C_{anti_nois}。以减低噪声对于区域A的影响。

在步骤1027中，调整亮度变化值V为了限制亮度变化值在一个合适的范围内。调整的方法可为将亮度变化值V取对数而成为调整后的亮度变化值F如：F＝log(V)。因此，调整后的亮度变化值F就能限制在一个合适的范围之中。

因此，根据上述方法，便能根据本地对比，来加强影像中区域A的饱和度。

请参考图3。图3为根据本发明的一第二实施例用以调整一影像中的一区域的对比的方法300的流程图。本发明中所提及的影像可包含单一区域或者复数个区域。本发明所提及的区域不一定是要矩形，而是可以为任意形状。根据本发明的第二实施例的方法300的精神在于利用在该区域中的本地增益(local gain)与该影像的总体增益(global gain)，来调整该区域的对比。方法300利用(1)该区域中一像素与其邻近区域的一像素组之间亮度的差异(本地增益所使用之处)以及(2)该区域的亮度特性(总体增益所使用之处)，来调整该区域的对比。另外，本发明所提及的亮度与饱和度可以RGB、HSV或YC_bC_r等不同的色彩空间来表示及定义。各不同色彩空间的转换为该领域中具有通常知识者所熟习的，于本文中不再赘述。

于方法300中，我们设定影像中有一区域A，区域A中有一像素P_xy’而选择像素P_xy所对应的一像素组P_mn。方法300的步骤说明如下：

步骤301：开始；

步骤302：计算像素P_xy的差异程度；

步骤303：计算区域A的总体增益；

步骤304：根据该差异程度、该总体增益，以及该像素P_xy的原始亮度值，来计算该像素P_xy经过调整后的亮度值；

步骤305：结束。

在步骤303中，总体增益的取得可以根据区域A的特性。举例来说，总体增益的大小可以根据区域A平均的亮度来决定。

因此，方法300可以以下列公式(6)或(7)来表示：

B_modified＝B_original×C_{global_gain}×D    (6)

B_modified＝B_original×[1+(C_{global_gain}-1)×D]    (7)

其中B_modified代表像素P_xy经过调整后的亮度值、B_original代表像素P_xy原始的亮度值、C_{global_gain}代表该区域的总体增益，以及D代表像素P_xy的差异程度。

在公式(6)中，调整后的亮度值B_modified可以随着总体增益C_{global_gain}而调整。

在公式(7)中，当总体增益C_{global_gain}设为1时，调整后的亮度值B_modified可以维持不变。因此，于公式(7)中，当总体增益C_{global_gain}设为1时，调整后的亮度值B_modified值会忽略差异程度D的大小。

在步骤302中，像素P_xy的差异程度根据像素P_xy与像素组P_mn之间亮度的差异所产生。请参考图4。图4为步骤302的详细步骤流程图。说明如下：

步骤3021：开始；

步骤3022：以一预定规则，选定像素P_xy邻近区域中的一像素组P_mn；

步骤3023：将像素组P_mn中每个像素的亮度值分别乘以一预定的权重因子；

步骤3024：将像素组P_mn中所有加权过的亮度值加总以产生一加总结果；

步骤3025：将该加总结果除以该像素组P_mn中像素的数目以得到一平均亮度值M_mn；

步骤3026：将像素P_xy的原始亮度值B_original除以平均亮度值M_mn以产生一亮度变化值V；

步骤3027：调整亮度变化值V以产生一调整后的亮度变化值F；

步骤3028：根据下列公式产生差异程度：D＝1+C_{local_gain}×F，其中D代表差异程度、C_{local_gain}代表本地增益、F代表调整后的亮度变化值；步骤3029：结束。

在步骤3022～3025中，加权-平均的过程仅使用于像素组P_mn中的像素上已产生一平均亮度值。

在步骤3026～3028中，像素P_xy的原始亮度值B_original与平均亮度值M_mn作比较以产生差异程度D。    

在步骤3022中，像素组P_mn可以根据一预定规则来选择其中的像素。举例来说，像素组P_mn可包含像素P_xy周围的像素如P_(x-1，y-1)，P_(x-1，y+1)，P_(x+1，y-1)，andP_(x+1，y+1)等。

在步骤3023中，像素组P_mn中每个像素P_ij对应的亮度值B_ij皆分别乘以对应的权重因子a_ij。

在步骤3026中，将像素P_xy的原始亮度值B_original除以平均亮度值M_mn以产生一亮度变化值的方式可以下列公式(8)或(9)来表示：

V＝B_original/M_mn    (8)

V＝B_original/(M_mn+C_{anti_noise})    (9)

其中V代表亮度变化值、B_original代表像素P_xy的原始亮度值、M_mn代表平均亮度值以及C_{anti_noise}代表一常数(用以抗噪声)。

针对噪声问题，公式(9)加入了常数C_{anti_noise}以减低噪声对于区域A的影响。

在步骤3027中，调整亮度变化值V为了限制亮度变化值在一个合适的范围内。调整的方法可为将亮度变化值V取对数而成为调整后的亮度变化值F如：F＝log(V)。因此，调整后的亮度变化值F就能限制在一个合适的范围之中。    

因此，根据上述方法，便能根据本地对比，来加强影像中区域A的对比。

请参考图5。图5为根据本发明的该第一实施例的电子装置500的示意图。电子装置500包含一储存单元510，一显示单元520以及一处理器530。电子装置500可以一电视、电脑、手机、个人数位助理(Personal DigitalAssistant，PDA)来实现。储存单元510设置用来储存影像的信息。显示单元520设置用来显示影像。处理器530设置用来提升影像中的区域A的饱和度。

处理器530包含一差异计算装置531、一调整计算装置532及一总体增益计算装置533。差异计算装置531用来计算区域A中的像素P_xy的差异程度D。调整计算装置532用来计算像素P_xy经调整后的饱和度值S_modified。总体增益计算装置533用来计算影像中的区域A的总体增益C_{global_gain}°

差异计算装置531包含一加权平均装置5311及一比较装置5312。加权平均装置5311用来对像素组P_mn中的像素亮度值加权平均以产生平均亮度值M_mn。比较装置5312用来比较像素P_xy的原始亮度值B_original与平均亮度值M_mn以产生差异程度D。

加权平均装置5311包含一乘法装置53111、一加总装置53112，以及一除法装置53113。乘法装置53111用来对像素组P_mn中的每个像素亮度值分别乘上对应的权重因子。加总装置53112用来将像素组P_mn中所有像素加权后的亮度值加总以产生一加总结果。除法装置53113用来将该加总结果除以该像素组P_mn中的像素数目以产生该平均亮度值M_mn。

比较装置5312包含一除法装置53121、一调整装置53122，以及一差异程度产生装置53123。除法装置53121用来将像素P_xy的原始亮度值B_original除以平均亮度值M_mn或平均亮度值M_mn与抗噪声常数以产生一亮度变化值V，如下式：V＝(B_original/M_mn)或V＝[B_original/(M_mn+C_anti-noise)]。调整装置53122用来调整亮度变化值V以产生一调整后的亮度差异值F，如下式：F＝log(V)。差异程度产生装置53123用来产生差异程度D，如下式：D＝1+C_{local_gain}×F，其中D代表差异程度、C_localgain代表本地增益、F代表调整后的亮度变化值。

调整计算装置532计算区域A中像素P_xy经过调整后的饱和度值S_modified，计算方法可选择下列公式：

(10)S_modified＝S_original×D

(11)S_modified＝S_original×C_{global_gain}×D

(12)S_modified＝S_original×[1+(C_{global_gain}-1)×D]

其中S_modified代表调整后的饱和度值、S_original代表原始的饱和度值、C_{global_gain}代表总体增益，以及D代表差异程度。

综上所述，本发明提供根据一区域的本地对比与该区域的饱和度特性来提升该区域的饱和度的方法。另外，本发明更提供根据一区域的本地对比与与该区域的亮度特性来提升该区域的对比。上述两个方法皆能提供使用者有效率地改善画面的品质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。