提高图像的可见度的设备和方法
专利名称：提高图像的可见度的设备和方法
技术领域：
本发明的多个方面涉及一种用于提高图像的可见度的设备和方法，更具 体地讲，涉及一种当设备(例如，数字相机、相机电话或摄像机)在高照度 环境中提供图像时提高图像的可见度的设备和方法。
背景技术：
通常，具有"便携性，，和"移动性"的个人便携式终端(例如，蜂窝电 话和PDA)允许用户在任何环境中观看显示屏幕上的内容。
然而，由于显示在个人便携式终端的显示屏幕上的图像受到环境(例如， 照度和色温)的影响，相同的图像根据环境可能看起来不同。具体地说，当 显示屏幕周围的照度大于显示屏幕的照度时(例如晴天时在户外)，显示在显 示屏幕上的图像的可见度被显著地降低。
可见度的降低可成为减少个人便携式终端的各种优点的 一个因素。
因此，即使环境改变，也需要保持显示在显示屏幕上的图像的可见度， 具体地说，需要避免由于高照度环境造成的图像的可见度的降低。
发明内容
本发明的一方面在于提供这样一种设备和方法在一个物理显示设备中， 通过使用查找表(LUT)执行图像映射来确保图像在高照度环境中的可见度 并提高局部对比度特性。
本发明的多个方面不限于上面所述，通过下面的描述本领域的技术人员 将清楚地理解本发明的其他方面。
根据本发明的一方面，提供一种用于提高图像的可见度的设备，所述设 备包括LUT产生模块，产生LUT，该LUT中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和
色度；图像映射模块，基于产生的LUT将输入图像的图像数据映射到高照度 环境中的图像数据；局部对比度增加模块，根据外部照度使用用于调整局部 对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度。
根据本发明的另一方面，提供一种提高图像的可见度的方法，所述方法 包括产生LUT，该LUT中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境 中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度;基于产生的LUT 将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；根据外部照度使用 用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分 通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和 优点将会变得清楚和更容易理解，其中
图1是示出根据本发明的实施例的用于提高图像的可见度的设备的结构 的框图2是示出根据本发明的另一实施例的查找表(LUT)的示图； 图3是示出根据本发明的实施例的用于增加亮度的曲线图的示图； 图4是示出根据本发明的实施例的用于增加色度的曲线图的示图； 图5是示出根据本发明的实施例的用于色调校正的曲线图的示图； 图6是示出在外部环境下人眼感知亮度的亮度-时间量的曲线图； 图7是示出局部对比度增加模块的结构的示图； 图8是示出根据本发听实施例的增加局部对比度的方法的流程图； 图9A至图IOB是示出根据本发明实施例的实验结果的示图。
具体实施例方式
现在将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的 标号始终表示相同的部件。以下通过参考附图描述实施例以解释本发明。
通过参考下面对优选实施例和附图的详细描述，本发明的优点和特点以 及实现本发明的方法可^f皮更容易地理解。然而，可以以不同的形式实现本发
明，并且本发明不应被解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实 施例从而本公开将是彻底和完全的，将会将本发明的构思充分地传达给本领 域的技术人员，本发明仅由权利要求所限定。在整个说明书中相同的标号始 终代表相同的部件。
以下参考根据本发明实施例的用于提高在高照度环境中的图像的可见度 的设备和方法的框图或流程图来描述本发明的各个方面。应该理解，流程图 的每一个方框和在流程图中的方框的组合可由计算机程序指令实现。这些计 算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或者其他可编程数据处 理设备的处理器以产生设备，从而经计算机或者其他可编程数据处理设备的 处理器执行的指令创建用于实现在一个流程图方框或多个流程方框中描述的 功能的装置。这些计算机程序指令也可被存储在可指导计算机或者其他可编 程数据处理设备以特定方式工作的计算机可用或计算机可读存储器中，以便 存储在计算机可用或计算机可读存储器中的指令生成包括执行在一个流程图 方框或多个流程图方框中描述的功能的指令装置的产品。计算机可读记录介
质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、 CD-ROM、》兹带、 软盘、光学数据存储设备和以包括包含代码的压缩源代码段和包含代码的加 密源代码段的载波实现的计算机数据信号(例如，通过互联网的数据传输)。所 述计算机可读记录介质也可以被分布在联网的计算才几系统上，/人而所述计算
机可读代码以分布式方式被存储和执行。计算机程序指令也可被载入计算机 或其他可编程数据处理设备以使得一系列操作步骤在计算机或其他可编程设 备上被执行以产生计算机执行的步骤，从而在计算机或其他可编程设备上执 行的指令提供用于实现在一个流程图方框或多个流程图方框中描述的功能的 步骤。
此外，流程图的每个方框可以表示包括一个或多个实现特定逻辑功能的 可执行指令的模块、代码段、或者部分代码。还应该注意到，在一些另外的 实现方式中，方框中表示的功能可能次序颠倒地发生。例如，根据涉及的功 能性，连续显示的两个方框可能基本上同时执行，或者可能有时以相反的次 序执行。
同时，在下面的说明中使用的术语"高照度环境，，是指这样的环境由 于便携式终端周围的高照度导致用户几乎不可能辨认显示在显示屏幕上的图 像，或者用户由于周围的高照度感觉到发生图像失真(例如，色调、亮度或
色调的变化)。因此，高照度环境可被理解为图像的可见度降低的环境，而不 是照度高于特定值的环境。
图1是示出根据本发明的实施例的用于提高图像的可见度的设备的结构 的框图。
参照图1,根据本发明实施例的设备100包括照度感测模块110、 LUT 产生模块120、参数产生模块130、图像映射模块140以及局部对比度增加模 块150。
照度感测模块110包括感测设备100的外部照度的照度传感器，并将感 测的照度信息提供给LUT产生模块120和参数产生模块130。
LUT产生模块120基于照度信息产生用于域映射的查找表(LUT)。
参数产生模块130基于照度信息产生用于调整局部对比度的参数。
图像映射模块140使用LUT产生模块120产生的LUT将输入图像的图 像数据映射为高照度环境中的图像数据。
局部对比度增加模块150使用参数产生模块130提供的参数、输入图像 和图像映射模块140映射的图像来增加输入图像的局部对比度。
可通过显示屏幕(未示出)将通过局部对比度增加模块150增加了局部 对比度的图像提供给用户。
这里使用的术语"模块"代表(但不限于)软件组件或硬件组件，诸如 执行特定任务的现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。模块 可被有利地配置为驻留在可寻址存储介质上或被配置为在一个或者多个处理 器上执行。
在本实施例中，LUT产生模块120可基于照度感测模块110提供的照度 信息产生RGBLUT (查找表)，如图2所示。RGBLUT具有在提高黑色的亮 度值(lightness)的同时能够提高整体光亮度(luminance)并且能够提高色 度的特性。RGB LUT的亮度及色度特征如图3和图4所示。
图3是示出根据本发明的实施例的用于增加亮度的曲线图的示图，图4 是示出根据本发明的实施例的用于增加色度的曲线图的示图。
在图3中，水平轴和垂直轴各自表示从0 (黑色)至100 (白色)的亮度。 参照图3，例如，当LCH(亮度、色度、色调)颜色空间中的任意像素的亮 度数据为O时，对应的像素的亮度数据被增加到60。根据本发明的M增加 特征具有这样的特性随着LCH颜色空间中的任意像素上的亮度数据从0开
始增加时，垂直轴上的亮度数据从60开始逐渐地增加。在本实施例中，当 LCH颜色空间中的任意像素上的亮度数据为0时，对应的像素上的增加的亮 度数据Lout为60。然而，本发明不限于此。只要Lout能够确保可见度，可 使用本发明范围内的任意Lout。
此外，参照图4，表示任意像素的色度值的水平轴的范围为从O至100， 垂直轴表示对应的像素的增加的色度值。
在图4中，可通过实验获得能够确保图像的可见度的增加量。不但图4 中示出的曲线图，而且通过增加色度能够确保图像的可见度的任何曲线图也 能被应用到本发明中以增加色度。
同时，当增加亮度和色度时，通常蓝色色调被改变。为此，LUT产生模 块120可产生能够校正蓝色色调的LUT。
色调校正方法使用图5示出的曲线图。在图5中，蓝色色调存在于表示 色调值的水平轴的200和320之间，由垂直轴表示的亮度数据的范围为从0 至100。
例如，.参照对应于色调值300的曲线510,可以看到，当亮度数据为100 时，曲线510对应于大约270的色调值。即，即使通过将对应于300的色调 值300的像素数据的色调值校正为270来增加该像素数据的亮度，用户在视 觉上也不能注意到蓝色色调变差。参照图5中示出的曲线图，可以看到，当 亮度增加时，蓝色色调的色调值减小。
同时，参数产生模块130通过反映如图6所示的曲线图来确定用于调整 局部对比度的参数值，图6的曲线图示出在外部环境条件下人眼随时间感知 的亮度的曲线图，如图6所示。
当用户从暗的地方运动到亮的地方时，通常需要预定量的时间使用户的 眼睛进行适应，以感知预定的亮度。图6示出在外部环境条件下人眼随时间 感知的亮度。在图6中，两条曲线610和620示出人眼在不同照度下感知的 亮度。
参数产生模块130计算照度感测模块110感测到的照度的持续时间。例 如，在图6中，在当上面的曲线610表示40000勒克司(lux)的照度的情况下， 如果计算的40000勒克司的照度的持续时间为100秒，则根据与100秒的持 续时间对应的亮度数据630来确定参数值。如果计算的40000勒克司的照度 的持续时间为500秒，则根据与500秒的持续时间对应的亮度数据640来确
定参数值。在此情况下，参数产生模块130可预先存储预定照度的持续时间 以及与所述预定照度的持续时间对应的参数值，或者可通过实验获得所述参 数值，以最优化局部对比度补偿。
同时，在"Optical Society of America"期刊(39,172-179)中公开了如 图6所示的相同曲线图。
图像映射模块140通过使用LUT产生模块120产生的LUT将输入图像 的图像数据映射到高照度环境中的图像数据。如果在产生的LUT中没有设置 与输入图像的任意像素的RGB图像数据对应的图像数据，则可通过使用与毗 邻像素的RGB图像数据对应的图像数据进行插值来构造对应像素的图像数 据，从而执行映射。在此情况下，可通过传统的插值方法来执行所述插值。
局部对比度增加模块150使用参数产生模块130提供的参数W、输入图 像的图像数据和通过图像映射模块140将输入图像映射到的图像的图像数据 来增加局部对比度。
图7示出局部对比度增加模块150的组成，图8示出局部对比度增加模 块150的局部对比度增加操作。将参照图7和图8详细描述根据本发明实施 例的增加局部对比度的方法。
参照图7,局部对比度增加模块150包括亮度计算模块152、低通滤波 器154、指数(index)计算模块156以及局部对比度补偿模块158。
亮度计算模块152计算输入图像的亮度和通过图像映射模块140将输入 图像映射到的图像的亮度(操作S810)。为了区分通过图像映射模块140将 输入图像映射到的图像的亮度和输入图像的亮度，用"Y_pixel"表示构成输 入图像的每个像素的光亮度，用"Y—mean"表示构成输入图像的所有像素的 光亮度的平均值，用"Y'_pixer表示构成输入图像映射到的图像的每个像素 的亮度。
低通滤波器154分别对Y_pixel和Y'_pixel滤波(操作S820 )。 "Y_pixel—filtered"和"Y'_pixel—filtered"分别表示滤波的Y_pixel和Y'_pixel。 然后，指数计算模块156计算关于输入图像的对比度比指数和对比度指 数(操作S830 )。
对比度指数和对比度比指数可分别由下面的等式1和等式2定义
<formula>complex formula see original document page 10</formula>，和 <formula>complex formula see original document page 11</formula>
局部对比度补偿模块158使用通过等式1和等式2获得的指数数据补偿 局部对比度。
首先，局部对比度补偿模块158使用关于输入图像的contrast—index确定 输入图像的像素区域是暗区域还是亮区域(操作S840)。如果contrast—index 的值等于或大于预定阈值，则确定对应的像素区域为暗区域，否则，则确定 对应的像素区域为亮区域。
当确定像素区域为暗区域时，暗区域的对比度被增加(S850)。在此情况 下，局部对比度补偿模块158使用参数W调整增加的量。例如，当参数W 是表示增加率的值，并且输入图像为RGB图像时，可用下面的等式3表示已 被补偿局部对比度的图像的R、 G和B值，其中，"R'"、 "G'"和"B'，，表示 已被补偿局部对比度的图像数据。
R' = R — WXR
G' = G-WXG B' = B_WX B
同时，当在操作S840中确定像素区域为亮区域时，亮区域的对比度被增 加(操作S860)。在此情况下，局部对比度补偿模块158通过比较 contrast—ratio—index和预定阈值来确定增加还是保持对应像素区域的对比度。
如果确定需要增加与像素区域对应的像素的对比度，则局部对比度补偿 模块158使用输入图像的对比度比值和所述参数来增加对应像素的对比度。 例如，当参数W为表示增加率的值并且输入图像为RGB图像时，可通过下 面的等式4表示对比度将被增加的像素的R、 G和B值，其中，"R'"、 "G'" 和"B'，，表示已增加局部对比度的图像数据。
r' = r + WXRX contrast—ratio—index, G'=G + WXGXcontrast—ratio—index,和 B' = B + WXBX contrast—ratio—index 。
在增加暗区域或亮区域的对比度之后，局部对比度补偿模块158将补偿的图像输出到显示屏幕(未示出)上,从而用户可看到补偿的图像(操作S870 )。
图9A至图IOB是示出根据本发明实施例的实验结果的示图。图9A和 图10A示出输入的原始图像，图9B和图10B示出已经根据本发明实施例增 加了局部对比度的补偿的图像。
即，当用户在高照度环境下通过个人便携式终端观看图9A和图IOA所 示的图像时，实际上，由于高的外部照度导致了图像的可见度降低，因此用 户不能观看图像。然而，根据上述本发明实施例，个人便携式终端将通过LUT 和局部对比度补偿而被补偿的图像输出在显示屏幕上，如图9B和图IOB所 示。由于外部照度的关系，用户可看到的图像像图9A或图IOA所示的那样， 而不是像图9B或图IOB所示的补偿过的图像那样。因此，局部对比度补偿 可确保输入图像的可见度，并使用户看到图像的细节部分。
尽管已经参照本发明的示例性实施例描述了本发明的各个方面，但是本 领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进 行各种修改和改变。因此，应该理解，上述实施例不是限制性的，而是在所 有方面都是示例性的。
如上所述，根据本发明的多个方面，局部对比度补偿可确保图像的可见 度，从而即使在高照度环境下也感觉不到图像的失真。
权利要求
1、一种用于提高图像的可见度的设备，所述设备包括查找表产生模块，产生查找表，该查找表中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度；图像映射模块，根据产生的查找表将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；局部对比度增加模块，根据外部照度使用用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度。
2、 如权利要求l所述的设备，其中，所述参数是与感测的照度的持续时 间对应的数据。
3、 如权利要求l所述的设备，其中，当在产生的查找表中没有设置与输 入图像的任意像素的RGB图像数据对应的图像数据时，图像映射模块对毗邻 图像数据进行插值，并映射插值的图像数据。
4、 如权利要求l所述的设备，其中，局部对比度增加模块包括 亮度计算模块，计算输入图像的亮度和通过图像映射模块将输入图像映射到的图像的亮度；低通滤波器，对构成输入图像的每个像素的光亮度数据和构成输入图像 被映射到的图像的每个像素的光亮度数据滤波；指数计算模块，根据滤波的光亮度数据和关于构成输入图像的所有像素的平均光亮度数据，计算关于输入图像的对比度比指数和对比度指数；局部对比度补偿模块，根据对比度比指数和对比度比指数相应于所述参 数增加像素区域的局部对比度。
5、 如权利要求4所述的设备，其中，由下面的等式确定对比度指数<formula>complex formula see original document page 2</formula>其中，Y—mean表示构成输入图像的所有像素的光亮度的平均值，Y_pixd 表示构成输入图像的每个像素的光亮度。
6、 如权利要求4所述的设备，其中，由下面的等式确定对比度比指数<formula>complex formula see original document page 2</formula>或<formula>complex formula see original document page 3</formula>其中，Yjixel表示构成输入图像的每个像素的光亮度，Y—mean表示构 成输入图像的所有像素的光亮度的平均值，Y_pixel—filtered表示滤波的 Y_pixel， Y，_pixel表示构成输入图像被映射到的图像的每个像素的光亮度， Y，_pixel—filtered表示滤波的Y，_pixel。
7、 如权利要求4所述的设备，其中，局部对比度补偿模块根据对比度指 数确定相应的像素区域是暗区域还是亮区域。
8、 如权利要求7所述的设备，其中，当确定相应的像素区域为暗区域时， 局部对比度补偿模块使用所述参数减小相应的像素区域的光亮度。
9、 如权利要求7所述的设备，其中，当确定相应的像素区域为亮区域时， 局部对比度补偿模块根据对比度比指数确定是否增加相应的像素区域的局部 对比度，当确定需要增加相应的像素区域的局部对比度时，局部对比度补偿模块 使用所述参数增加相应的区域的光亮度。
10、 一种提高图像的可见度的方法，所述方法包括产生查找表，该查找表中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环 境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度；根据产生的查找表将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；根据外部照度使用用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据 的局部对比度。
11、 如权利要求IO所述的方法，其中，所述参数是与感测的照度的持续 时间对应的教:据。
12、 如权利要求IO所述的方法，其中，当在产生的查找表中没有设置与 输入图像的任意像素的RGB图像数据对应的图像数据时，映射图像数据的步 骤包括对毗邻图像数据进行插值，并映射插值的图像数据。
13、 如权利要求IO所述的方法，其中，增加局部对比度的步骤包括 计算输入图像的亮度和在映射图像数据的步骤中输入图像被映射到的图像的亮度；对构成输入图像的每个像素的光亮度数据和构成输入图像映射到的图像的每个像素的光亮度数据滤波；根据滤波的光亮度数据和关于构成输入图像的所有像素的平均光亮度数据，计算关于输入图像的对比度比指数和对比度指数；根据对比度比指数和对比度比指数相应于所述参数增加像素区域的局部 对比度。
14、 如权利要求13所述的方法，其中，由下面的等式确定对比度指数<formula>complex formula see original document page 4</formula>其中，Y—mean表示构成输入图像的所有像素的亮度的光平均值，Y_pixel 表示构成输入图像的每个像素的光亮度。
15、 如权利要求13所述的方法，其中，由下面的等式确定对比度比指数<formula>complex formula see original document page 4</formula>或<formula>complex formula see original document page 4</formula>其中，Yjixel表示构成输入图像的每个像素的光亮度，Y—mean表示构 成输入图像的所有像素的光亮度的平均值，Y_pixel—filtered表示滤波的 Y_pixel， Y，_pixel表示构成输入图像被映射到的图像的每个像素的光亮度， Y'jpixel—filtered表示滤;皮的Y，_pixel。
16、 如权利要求13所述的方法，其中，增加局部对比度的步骤包括根 据对比度指数确定相应的像素区域是暗区域还是亮区域。
17、 如权利要求16所述的方法，其中，当确定相应的像素区域为暗区域 时，增加局部对比度的步骤还包括使用所述参数减小相应的像素区域的光 亮度。
18、 如权利要求16所述的方法，其中，当确定相应的像素区域为亮区域 时，增加局部对比度的步骤还包括根据对比度比指数确定是否增加相应的像素区域的局部对比度， 当确定需要增加相应的区域的局部对比度时，使用所述参数增加相应的 区域的光亮度。
全文摘要
一种用于提高图像的可见度的设备和方法。所述设备包括查找表(LUT)产生模块，产生LUT，该LUT中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度；图像映射模块，基于产生的LUT将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；局部对比度增加模块，根据外部照度使用用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度。
文档编号G09G5/00GK101197126SQ200710181959
公开日2008年6月11日 申请日期2007年10月17日 优先权日2006年10月17日
发明者朴斗植, 玉贤旭, 赵良镐, 金仁智 申请人:三星电子株式会社
技术领域：
本发明的多个方面涉及一种用于提高图像的可见度的设备和方法，更具 体地讲，涉及一种当设备(例如，数字相机、相机电话或摄像机)在高照度 环境中提供图像时提高图像的可见度的设备和方法。
背景技术：
通常，具有"便携性，，和"移动性"的个人便携式终端(例如，蜂窝电 话和PDA)允许用户在任何环境中观看显示屏幕上的内容。
然而，由于显示在个人便携式终端的显示屏幕上的图像受到环境(例如， 照度和色温)的影响，相同的图像根据环境可能看起来不同。具体地说，当 显示屏幕周围的照度大于显示屏幕的照度时(例如晴天时在户外)，显示在显 示屏幕上的图像的可见度被显著地降低。
可见度的降低可成为减少个人便携式终端的各种优点的 一个因素。
因此，即使环境改变，也需要保持显示在显示屏幕上的图像的可见度， 具体地说，需要避免由于高照度环境造成的图像的可见度的降低。
发明内容
本发明的一方面在于提供这样一种设备和方法在一个物理显示设备中， 通过使用查找表(LUT)执行图像映射来确保图像在高照度环境中的可见度 并提高局部对比度特性。
本发明的多个方面不限于上面所述，通过下面的描述本领域的技术人员 将清楚地理解本发明的其他方面。
根据本发明的一方面，提供一种用于提高图像的可见度的设备，所述设 备包括LUT产生模块，产生LUT，该LUT中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和
色度；图像映射模块，基于产生的LUT将输入图像的图像数据映射到高照度 环境中的图像数据；局部对比度增加模块，根据外部照度使用用于调整局部 对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度。
根据本发明的另一方面，提供一种提高图像的可见度的方法，所述方法 包括产生LUT，该LUT中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境 中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度;基于产生的LUT 将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；根据外部照度使用 用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分 通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和 优点将会变得清楚和更容易理解，其中
图1是示出根据本发明的实施例的用于提高图像的可见度的设备的结构 的框图2是示出根据本发明的另一实施例的查找表(LUT)的示图； 图3是示出根据本发明的实施例的用于增加亮度的曲线图的示图； 图4是示出根据本发明的实施例的用于增加色度的曲线图的示图； 图5是示出根据本发明的实施例的用于色调校正的曲线图的示图； 图6是示出在外部环境下人眼感知亮度的亮度-时间量的曲线图； 图7是示出局部对比度增加模块的结构的示图； 图8是示出根据本发听实施例的增加局部对比度的方法的流程图； 图9A至图IOB是示出根据本发明实施例的实验结果的示图。
具体实施例方式
现在将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的 标号始终表示相同的部件。以下通过参考附图描述实施例以解释本发明。
通过参考下面对优选实施例和附图的详细描述，本发明的优点和特点以 及实现本发明的方法可^f皮更容易地理解。然而，可以以不同的形式实现本发
明，并且本发明不应被解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实 施例从而本公开将是彻底和完全的，将会将本发明的构思充分地传达给本领 域的技术人员，本发明仅由权利要求所限定。在整个说明书中相同的标号始 终代表相同的部件。
以下参考根据本发明实施例的用于提高在高照度环境中的图像的可见度 的设备和方法的框图或流程图来描述本发明的各个方面。应该理解，流程图 的每一个方框和在流程图中的方框的组合可由计算机程序指令实现。这些计 算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或者其他可编程数据处 理设备的处理器以产生设备，从而经计算机或者其他可编程数据处理设备的 处理器执行的指令创建用于实现在一个流程图方框或多个流程方框中描述的 功能的装置。这些计算机程序指令也可被存储在可指导计算机或者其他可编 程数据处理设备以特定方式工作的计算机可用或计算机可读存储器中，以便 存储在计算机可用或计算机可读存储器中的指令生成包括执行在一个流程图 方框或多个流程图方框中描述的功能的指令装置的产品。计算机可读记录介
质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、 CD-ROM、》兹带、 软盘、光学数据存储设备和以包括包含代码的压缩源代码段和包含代码的加 密源代码段的载波实现的计算机数据信号(例如，通过互联网的数据传输)。所 述计算机可读记录介质也可以被分布在联网的计算才几系统上，/人而所述计算
机可读代码以分布式方式被存储和执行。计算机程序指令也可被载入计算机 或其他可编程数据处理设备以使得一系列操作步骤在计算机或其他可编程设 备上被执行以产生计算机执行的步骤，从而在计算机或其他可编程设备上执 行的指令提供用于实现在一个流程图方框或多个流程图方框中描述的功能的 步骤。
此外，流程图的每个方框可以表示包括一个或多个实现特定逻辑功能的 可执行指令的模块、代码段、或者部分代码。还应该注意到，在一些另外的 实现方式中，方框中表示的功能可能次序颠倒地发生。例如，根据涉及的功 能性，连续显示的两个方框可能基本上同时执行，或者可能有时以相反的次 序执行。
同时，在下面的说明中使用的术语"高照度环境，，是指这样的环境由 于便携式终端周围的高照度导致用户几乎不可能辨认显示在显示屏幕上的图 像，或者用户由于周围的高照度感觉到发生图像失真(例如，色调、亮度或
色调的变化)。因此，高照度环境可被理解为图像的可见度降低的环境，而不 是照度高于特定值的环境。
图1是示出根据本发明的实施例的用于提高图像的可见度的设备的结构 的框图。
参照图1,根据本发明实施例的设备100包括照度感测模块110、 LUT 产生模块120、参数产生模块130、图像映射模块140以及局部对比度增加模 块150。
照度感测模块110包括感测设备100的外部照度的照度传感器，并将感 测的照度信息提供给LUT产生模块120和参数产生模块130。
LUT产生模块120基于照度信息产生用于域映射的查找表(LUT)。
参数产生模块130基于照度信息产生用于调整局部对比度的参数。
图像映射模块140使用LUT产生模块120产生的LUT将输入图像的图 像数据映射为高照度环境中的图像数据。
局部对比度增加模块150使用参数产生模块130提供的参数、输入图像 和图像映射模块140映射的图像来增加输入图像的局部对比度。
可通过显示屏幕(未示出)将通过局部对比度增加模块150增加了局部 对比度的图像提供给用户。
这里使用的术语"模块"代表(但不限于)软件组件或硬件组件，诸如 执行特定任务的现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。模块 可被有利地配置为驻留在可寻址存储介质上或被配置为在一个或者多个处理 器上执行。
在本实施例中，LUT产生模块120可基于照度感测模块110提供的照度 信息产生RGBLUT (查找表)，如图2所示。RGBLUT具有在提高黑色的亮 度值(lightness)的同时能够提高整体光亮度(luminance)并且能够提高色 度的特性。RGB LUT的亮度及色度特征如图3和图4所示。
图3是示出根据本发明的实施例的用于增加亮度的曲线图的示图，图4 是示出根据本发明的实施例的用于增加色度的曲线图的示图。
在图3中，水平轴和垂直轴各自表示从0 (黑色)至100 (白色)的亮度。 参照图3，例如，当LCH(亮度、色度、色调)颜色空间中的任意像素的亮 度数据为O时，对应的像素的亮度数据被增加到60。根据本发明的M增加 特征具有这样的特性随着LCH颜色空间中的任意像素上的亮度数据从0开
始增加时，垂直轴上的亮度数据从60开始逐渐地增加。在本实施例中，当 LCH颜色空间中的任意像素上的亮度数据为0时，对应的像素上的增加的亮 度数据Lout为60。然而，本发明不限于此。只要Lout能够确保可见度，可 使用本发明范围内的任意Lout。
此外，参照图4，表示任意像素的色度值的水平轴的范围为从O至100， 垂直轴表示对应的像素的增加的色度值。
在图4中，可通过实验获得能够确保图像的可见度的增加量。不但图4 中示出的曲线图，而且通过增加色度能够确保图像的可见度的任何曲线图也 能被应用到本发明中以增加色度。
同时，当增加亮度和色度时，通常蓝色色调被改变。为此，LUT产生模 块120可产生能够校正蓝色色调的LUT。
色调校正方法使用图5示出的曲线图。在图5中，蓝色色调存在于表示 色调值的水平轴的200和320之间，由垂直轴表示的亮度数据的范围为从0 至100。
例如，.参照对应于色调值300的曲线510,可以看到，当亮度数据为100 时，曲线510对应于大约270的色调值。即，即使通过将对应于300的色调 值300的像素数据的色调值校正为270来增加该像素数据的亮度，用户在视 觉上也不能注意到蓝色色调变差。参照图5中示出的曲线图，可以看到，当 亮度增加时，蓝色色调的色调值减小。
同时，参数产生模块130通过反映如图6所示的曲线图来确定用于调整 局部对比度的参数值，图6的曲线图示出在外部环境条件下人眼随时间感知 的亮度的曲线图，如图6所示。
当用户从暗的地方运动到亮的地方时，通常需要预定量的时间使用户的 眼睛进行适应，以感知预定的亮度。图6示出在外部环境条件下人眼随时间 感知的亮度。在图6中，两条曲线610和620示出人眼在不同照度下感知的 亮度。
参数产生模块130计算照度感测模块110感测到的照度的持续时间。例 如，在图6中，在当上面的曲线610表示40000勒克司(lux)的照度的情况下， 如果计算的40000勒克司的照度的持续时间为100秒，则根据与100秒的持 续时间对应的亮度数据630来确定参数值。如果计算的40000勒克司的照度 的持续时间为500秒，则根据与500秒的持续时间对应的亮度数据640来确
定参数值。在此情况下，参数产生模块130可预先存储预定照度的持续时间 以及与所述预定照度的持续时间对应的参数值，或者可通过实验获得所述参 数值，以最优化局部对比度补偿。
同时，在"Optical Society of America"期刊(39,172-179)中公开了如 图6所示的相同曲线图。
图像映射模块140通过使用LUT产生模块120产生的LUT将输入图像 的图像数据映射到高照度环境中的图像数据。如果在产生的LUT中没有设置 与输入图像的任意像素的RGB图像数据对应的图像数据，则可通过使用与毗 邻像素的RGB图像数据对应的图像数据进行插值来构造对应像素的图像数 据，从而执行映射。在此情况下，可通过传统的插值方法来执行所述插值。
局部对比度增加模块150使用参数产生模块130提供的参数W、输入图 像的图像数据和通过图像映射模块140将输入图像映射到的图像的图像数据 来增加局部对比度。
图7示出局部对比度增加模块150的组成，图8示出局部对比度增加模 块150的局部对比度增加操作。将参照图7和图8详细描述根据本发明实施 例的增加局部对比度的方法。
参照图7,局部对比度增加模块150包括亮度计算模块152、低通滤波 器154、指数(index)计算模块156以及局部对比度补偿模块158。
亮度计算模块152计算输入图像的亮度和通过图像映射模块140将输入 图像映射到的图像的亮度(操作S810)。为了区分通过图像映射模块140将 输入图像映射到的图像的亮度和输入图像的亮度，用"Y_pixel"表示构成输 入图像的每个像素的光亮度，用"Y—mean"表示构成输入图像的所有像素的 光亮度的平均值，用"Y'_pixer表示构成输入图像映射到的图像的每个像素 的亮度。
低通滤波器154分别对Y_pixel和Y'_pixel滤波(操作S820 )。 "Y_pixel—filtered"和"Y'_pixel—filtered"分别表示滤波的Y_pixel和Y'_pixel。 然后，指数计算模块156计算关于输入图像的对比度比指数和对比度指 数(操作S830 )。
对比度指数和对比度比指数可分别由下面的等式1和等式2定义
<formula>complex formula see original document page 10</formula>，和 <formula>complex formula see original document page 11</formula>
局部对比度补偿模块158使用通过等式1和等式2获得的指数数据补偿 局部对比度。
首先，局部对比度补偿模块158使用关于输入图像的contrast—index确定 输入图像的像素区域是暗区域还是亮区域(操作S840)。如果contrast—index 的值等于或大于预定阈值，则确定对应的像素区域为暗区域，否则，则确定 对应的像素区域为亮区域。
当确定像素区域为暗区域时，暗区域的对比度被增加(S850)。在此情况 下，局部对比度补偿模块158使用参数W调整增加的量。例如，当参数W 是表示增加率的值，并且输入图像为RGB图像时，可用下面的等式3表示已 被补偿局部对比度的图像的R、 G和B值，其中，"R'"、 "G'"和"B'，，表示 已被补偿局部对比度的图像数据。
R' = R — WXR
G' = G-WXG B' = B_WX B
同时，当在操作S840中确定像素区域为亮区域时，亮区域的对比度被增 加(操作S860)。在此情况下，局部对比度补偿模块158通过比较 contrast—ratio—index和预定阈值来确定增加还是保持对应像素区域的对比度。
如果确定需要增加与像素区域对应的像素的对比度，则局部对比度补偿 模块158使用输入图像的对比度比值和所述参数来增加对应像素的对比度。 例如，当参数W为表示增加率的值并且输入图像为RGB图像时，可通过下 面的等式4表示对比度将被增加的像素的R、 G和B值，其中，"R'"、 "G'" 和"B'，，表示已增加局部对比度的图像数据。
r' = r + WXRX contrast—ratio—index, G'=G + WXGXcontrast—ratio—index,和 B' = B + WXBX contrast—ratio—index 。
在增加暗区域或亮区域的对比度之后，局部对比度补偿模块158将补偿的图像输出到显示屏幕(未示出)上,从而用户可看到补偿的图像(操作S870 )。
图9A至图IOB是示出根据本发明实施例的实验结果的示图。图9A和 图10A示出输入的原始图像，图9B和图10B示出已经根据本发明实施例增 加了局部对比度的补偿的图像。
即，当用户在高照度环境下通过个人便携式终端观看图9A和图IOA所 示的图像时，实际上，由于高的外部照度导致了图像的可见度降低，因此用 户不能观看图像。然而，根据上述本发明实施例，个人便携式终端将通过LUT 和局部对比度补偿而被补偿的图像输出在显示屏幕上，如图9B和图IOB所 示。由于外部照度的关系，用户可看到的图像像图9A或图IOA所示的那样， 而不是像图9B或图IOB所示的补偿过的图像那样。因此，局部对比度补偿 可确保输入图像的可见度，并使用户看到图像的细节部分。
尽管已经参照本发明的示例性实施例描述了本发明的各个方面，但是本 领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进 行各种修改和改变。因此，应该理解，上述实施例不是限制性的，而是在所 有方面都是示例性的。
如上所述，根据本发明的多个方面，局部对比度补偿可确保图像的可见 度，从而即使在高照度环境下也感觉不到图像的失真。
权利要求
1、一种用于提高图像的可见度的设备，所述设备包括查找表产生模块，产生查找表，该查找表中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度；图像映射模块，根据产生的查找表将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；局部对比度增加模块，根据外部照度使用用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度。
2、 如权利要求l所述的设备，其中，所述参数是与感测的照度的持续时 间对应的数据。
3、 如权利要求l所述的设备，其中，当在产生的查找表中没有设置与输 入图像的任意像素的RGB图像数据对应的图像数据时，图像映射模块对毗邻 图像数据进行插值，并映射插值的图像数据。
4、 如权利要求l所述的设备，其中，局部对比度增加模块包括 亮度计算模块，计算输入图像的亮度和通过图像映射模块将输入图像映射到的图像的亮度；低通滤波器，对构成输入图像的每个像素的光亮度数据和构成输入图像 被映射到的图像的每个像素的光亮度数据滤波；指数计算模块，根据滤波的光亮度数据和关于构成输入图像的所有像素的平均光亮度数据，计算关于输入图像的对比度比指数和对比度指数；局部对比度补偿模块，根据对比度比指数和对比度比指数相应于所述参 数增加像素区域的局部对比度。
5、 如权利要求4所述的设备，其中，由下面的等式确定对比度指数<formula>complex formula see original document page 2</formula>其中，Y—mean表示构成输入图像的所有像素的光亮度的平均值，Y_pixd 表示构成输入图像的每个像素的光亮度。
6、 如权利要求4所述的设备，其中，由下面的等式确定对比度比指数<formula>complex formula see original document page 2</formula>或<formula>complex formula see original document page 3</formula>其中，Yjixel表示构成输入图像的每个像素的光亮度，Y—mean表示构 成输入图像的所有像素的光亮度的平均值，Y_pixel—filtered表示滤波的 Y_pixel， Y，_pixel表示构成输入图像被映射到的图像的每个像素的光亮度， Y，_pixel—filtered表示滤波的Y，_pixel。
7、 如权利要求4所述的设备，其中，局部对比度补偿模块根据对比度指 数确定相应的像素区域是暗区域还是亮区域。
8、 如权利要求7所述的设备，其中，当确定相应的像素区域为暗区域时， 局部对比度补偿模块使用所述参数减小相应的像素区域的光亮度。
9、 如权利要求7所述的设备，其中，当确定相应的像素区域为亮区域时， 局部对比度补偿模块根据对比度比指数确定是否增加相应的像素区域的局部 对比度，当确定需要增加相应的像素区域的局部对比度时，局部对比度补偿模块 使用所述参数增加相应的区域的光亮度。
10、 一种提高图像的可见度的方法，所述方法包括产生查找表，该查找表中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环 境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度；根据产生的查找表将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；根据外部照度使用用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据 的局部对比度。
11、 如权利要求IO所述的方法，其中，所述参数是与感测的照度的持续 时间对应的教:据。
12、 如权利要求IO所述的方法，其中，当在产生的查找表中没有设置与 输入图像的任意像素的RGB图像数据对应的图像数据时，映射图像数据的步 骤包括对毗邻图像数据进行插值，并映射插值的图像数据。
13、 如权利要求IO所述的方法，其中，增加局部对比度的步骤包括 计算输入图像的亮度和在映射图像数据的步骤中输入图像被映射到的图像的亮度；对构成输入图像的每个像素的光亮度数据和构成输入图像映射到的图像的每个像素的光亮度数据滤波；根据滤波的光亮度数据和关于构成输入图像的所有像素的平均光亮度数据，计算关于输入图像的对比度比指数和对比度指数；根据对比度比指数和对比度比指数相应于所述参数增加像素区域的局部 对比度。
14、 如权利要求13所述的方法，其中，由下面的等式确定对比度指数<formula>complex formula see original document page 4</formula>其中，Y—mean表示构成输入图像的所有像素的亮度的光平均值，Y_pixel 表示构成输入图像的每个像素的光亮度。
15、 如权利要求13所述的方法，其中，由下面的等式确定对比度比指数<formula>complex formula see original document page 4</formula>或<formula>complex formula see original document page 4</formula>其中，Yjixel表示构成输入图像的每个像素的光亮度，Y—mean表示构 成输入图像的所有像素的光亮度的平均值，Y_pixel—filtered表示滤波的 Y_pixel， Y，_pixel表示构成输入图像被映射到的图像的每个像素的光亮度， Y'jpixel—filtered表示滤;皮的Y，_pixel。
16、 如权利要求13所述的方法，其中，增加局部对比度的步骤包括根 据对比度指数确定相应的像素区域是暗区域还是亮区域。
17、 如权利要求16所述的方法，其中，当确定相应的像素区域为暗区域 时，增加局部对比度的步骤还包括使用所述参数减小相应的像素区域的光 亮度。
18、 如权利要求16所述的方法，其中，当确定相应的像素区域为亮区域 时，增加局部对比度的步骤还包括根据对比度比指数确定是否增加相应的像素区域的局部对比度， 当确定需要增加相应的区域的局部对比度时，使用所述参数增加相应的 区域的光亮度。
全文摘要
一种用于提高图像的可见度的设备和方法。所述设备包括查找表(LUT)产生模块，产生LUT，该LUT中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度；图像映射模块，基于产生的LUT将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；局部对比度增加模块，根据外部照度使用用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度。
文档编号G09G5/00GK101197126SQ200710181959
公开日2008年6月11日 申请日期2007年10月17日 优先权日2006年10月17日
发明者朴斗植, 玉贤旭, 赵良镐, 金仁智 申请人:三星电子株式会社
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