图像显示设备与图像显示方法
专利名称：图像显示设备与图像显示方法
技术领域：
本发明涉及一种可增强显示视频图像的视觉对比度的图像显示设备和方法。
背景技术：
近年来，以液晶显示设备为例，装备了光源和用以调制光源发出光的光调制装置的图像 显示设备得到了广泛的应用。然而，在上述的图像显示设备中，光调制装置不具有理想的 调制特性；因此，特别是在显示黑色图像时，光调制装置的漏光会导致显示的图像对比度 下降。为了抑制对比度下降，提出了多种方法，这些方法根据输入视频图像来调制光源的亮度。 例如，根据JP-A2005-148709 (Kokai)，得到输入视频图像的灰度级的最频值或平均值， 基于最频值或平均值对光源的亮度进行调节。另外，根据日本专利号3583124的专利，可 以得到输入视频图像灰度级的峰值或平均值，基于峰值或平均值对光源的亮度进行调节。 此外，根据日本专利号3495362的专利，可以得到输入视频图像灰度级的平均值，基于平 均值对光源的亮度进行调节。根据输入视频图像来调节光源的亮度，与带有恒定的光源辉度的图像显示设备相比，所 有的前述的技术都可以增强对比度。所有前述的方法都可以基于输入视频图像灰度级的代 表值，如平均值，最频值，或峰值对光源的亮度进行调节。然而，存在大量的视频图像， 即使前述的代表值相同，它们各自的灰度级的分布也各不相同；在各前述的技术中，给所 有的视频图像指定了相同的光源辉度，在某些情况下，不能充分得到输入视频图像的对比 度。发明内容依照这项发明的一个方面，图像显示设备包括图像显示器，直方图创建单元，光源辉 度计算器，以及控制单元。图像显示器包括光源辉度可调的光源，以及光调制装置，它以 表示图像的信号为基础，通过调制从光源发出光的透射率和反射率来显示图像。直方图创 建单元对输入视频图像的其中一帧建立直方图，直方图显示了包括在与代表的灰度级联系的等级范围中的像素的频度。光源辉度计算器包括不同的差值计算单元，差值累加单元， 以及光源辉度选择单元。差值计算单元计算用于每个代表的灰度级的每个预定的第一亮度 和通过光源辉度的多数光源等级中每一个在图像显示器上显示的每个代表灰度级每个预 先得到的第二亮度之间的差值。对于每个代表的灰度级，差值累加单元通过频度累加差值。 光源辉度选择单元选择了有最小累加总和或比阈值更小的累加总和的光源等级。控制单元 向光调制装置提供了输入视频图像其中一帧的信号并进行控制，从而使光源发射亮度与选 定的光源等级对应的光。依照这项发明的一个方面，图像显示方法包括下面的歩骤创建直方图，对于多数光源 辉度的光源等级中的每个都计算第一和第二亮度的差分，通过频度来累加这些差分，选择 选定的光源辉度，向光调制装置提供输入视频图像其中一帧的信号，以及控制光源。从输 入视频图像中的一帧创建了直方图并且直方图显示了包括在与代表的灰度级联系的等级 范围中的像素的频度。每个第一亮度对于每个代表的灰度级都预先设定，每个第二亮度对 于通过多数的光源辉度的多数光源等级中每个在图像显示器上显示的每个代表的灰度级 都预先得到。通过频度累加了每个代表的灰度级的差值。选定的光源等级有最小的累加总 和或比阈值更小的累加总和。光调制装置以表示图像的信号为基础，通过调制从光源发出 光的透射率和发射率来显示图像。控制光源以使它发射亮度与选定的光源等级对应的光。 光源的亮度是可以调节的。
图1是显示依照实施例1的图像显示设备的结构图；图2是显示以一个灰度级为单位的横坐标绘制的直方图一例的示意图； 图3是表示以32个灰度级为单位的横坐标绘制的直方图一例的示意图； 图4是说明依照实施例1的背光辉度计算器的操作的流程图； 图5是表示灰度级"X"和亮度G(X)的相互关系的表格数据的一例的示意图； 图6是通过对图1中的图像显示设备增加了ROM而得到的图； 图7是表示灰度级"x"和亮度g(x,I)相互关系的表格数据一例的示意图； 图8是表示仅保留在背光辉度为Imax(4.0)时，灰度级对亮度特性的表格； 图9是表示关于各背光辉度，灰度级"x"和G(x)和g(x，I)之差的绝对值的相互关系的表 格；图10是表示依照实施例2的图像显示设备的结构图11是说明实施例2中的评估值更新步骤的流程图；图12是表示输入灰度级"X"和输出灰度级f(X,I)之间的关系；图13是表示输入灰度级"X"和输出灰度级f(X,I)之间相互关系的表格数据一例的表格；图14是阐明依照实施例3的图像显示设备的结构示意图；图15是说明实施例3中的评估值更新步骤的流程图；图16是阐明依照实施例4的图像显示设备的结构图；图17是说明实施例4中的背光计算器的操作流程图；图18是表示十种灰度级转换规则的示意图；图19是表示输入灰度级"X"和输出灰度级fi(X)之间相互关系的表格数据一例的表格；图20是阐明依照实施例5的图像显示设备的结构图； 图21是说明时间累加直方图的创建过程；图22是通过对图20的图像显示设备增加场景变化检测单元来得到结构图； 图23是说明使用场景变化检测的直方图创建单元的操作图；图24是阐明依照实施例6的图像显示设备的结构图；以及图25是阐明使用数字微镜设备的投影式图像显示器的例子；具体实施方式
(实施例1)图l是一幅图表，阐明了依照这项发明的实施例1的图像显示设备的结构。依照实施例1的图像显示设备配置了直方图创建单元ll，背光辉度计算器(光源辉度计算器)12，定 时控制器(控制单元)13，背光驱动器14，以及图像显示器15;图像显示器15是液晶显 示器，它配置了液晶面板16作为光调制装置，以及布置在液晶面板16之后的背光17作 为光源。输入视频图像被输入到直方图创建单元11和定时控制器13。以输入视频图像为 基础，直方图创建单元计算每一个预定灰度级的包括在各自等级范围内的像素的数目，从 而创建直方图，其使灰度级代表各等级范围并与包括在等级范围内的像素数目(体现像素 频度的像素数目)互相对应。背光辉度计算器12以直方图创建单元11创建的直方图为基 础，计算背光17的光发射的亮度(光源辉度)。定时控制器13调整输入视频图像和由背 光辉度计算器12计算的背光辉度之间的同步；输入视频图像与用于驱动液晶面板16的同 步信号一起，传输到液晶面板16中，并且背光辉度被传输到背光驱动器14中。基于输入 的背光辉度，背光驱动器14创建传输到背光发射器17上用于驱动和控制背光17发射器
的背光驱动信号。最后，输入视频图像被写入液晶面板16中；同时，基于背光驱动器14 输出的背光驱动信号，背光17发射光，从而在液晶面板16上显示图像。 下面将详细描述每个单元的操作。 (直方图创建单元ll)对于输入视频图像的一帧(输入图像)，直方图创建单元计算每一个预定的灰度级的包 括在各自等级范围内的像素的数目(像素的频度)。此外，直方图中的频度可能是如下的 对于整体像素数目的归一化的值，而不是像素数目[公式1]<formula>formula see original document page 10</formula>其中h。(x)是灰度级"X"的对于总像素数目归一化的频度，h(X)是灰度级"X"的频度。此外，可考虑权重以构成频度。[公式2]<formula>formula see original document page 10</formula>
其中h。(x)是通过将灰度级"x "的频度h(x)提高到a次幂后得到的值，"a "表示权重。通过令a是一个O到l之间的值，可以得到在低频度和高频度之间有相对较小差分的 h (x)。输入视频图像的类型可以采用很多方式；然而，在实施例1中，输入视频图像被配置为3通道，即红色，绿色和蓝色通道，并且直方图创建单元ll不区分彼此通道只创建 一个直方图。在另外可能的结构中可对每个像素通过利用红色，绿色和蓝色通道各自灰度 级的最高灰度等级来创建直方图。另外，在输入视频图像的类型是由包含亮度信号和两种 色差信号的Y-通道，Cb-通道，以及Cr-通道输入视频图像形成的情况下，既可关于作为亮 度通道的"Y"创建直方图，也可在输入视频信号根据公式3转化为红色通道，绿色通道 和蓝色通道的视频图像后，如上所述建立直方图。 [公式3]<formula>formula see original document page 10</formula>
其中，"Y"， "Cb"和"Cr"是亮度和色差信号各自的8位归一化的值，"R"， "G"和"B" 分别是红色通道，绿色通道和蓝色通道视频信号的8位归一化的值。此外，公式3示范转 换的一例；还可以使用另外的转换系数。而且，与前述转换相反的是，红色通道，绿色通 道和蓝色通道输入视频图像根据公式4转化为Y-通道值，然后通过Y-通道值来建立直方图， 这种构成也是可能的。 [公式4]Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B在红色通道，绿色通道和蓝色通道的每一个都有8位灰度级的情况下，通过计算每个灰 度级的频度并创建直方图，如图2所示，可以得到从第0到第255灰度级的频度分布。在 这个例子中，等级范围是l，第0到第255灰度级自己就表示了对应的等级范围。然而， 在这点上，为了降低保留直方图的存储能力或降低创建直方图过程的数量，创建直方图的 结构可能是以每两个或更多灰度级为基础来创建直方图，而不是如图2所示的结构，其中 计算了每个灰度级的频度。例如，图3是横坐标以32灰度级为单位绘制的直方图的例子。 在输入视频图像是8位灰度级的情况下，通过将二进制表达的五个低位设置为0，输入视 频图像通过3个高位来表现；即，全部的灰度级以32灰度级为单元。每个等级范围(如 从第0到第31灰度级)可通过范围的中心值来表示。例如，关于图3中的例子，从第0 到第31的等级范围通过第16级灰度级来表示；从32级到63级的灰度级通过48级灰度 级来表示。另外，为了进一步降低计算量和存储量，机构可能在直方图中只检测一些灰度 级。例如，可在创建了全部灰度级的直方图之后，计算对应直方图中的平均值，中值，以 及最频值的各自的灰度级，并且除了对应平均值，中值和最频值的前述的灰度级(或者至 少一个前述的灰度级)夕卜，其它灰度级的频度被设置为0。通过前述处理创建的直方图被 输入背光辉度计算器12中。 (背光辉度计算器12)背光辉度计算器12以直方图创建单元11创建的直方图为基础，来计算背光辉度。计算 背光辉度的方法将依照流程图4来进行详细的说明。在设定步骤1中(Sll)，设定显示在图像显示器15上的灰度级对亮度的特性。在背光 辉度计算器12中，预先设定了图像显示器15的最大动态范围。例如，在理想最大动态范 围的情况下，其中最大值和最小值分别为1和0，最大动态范围用公式5来表示。 [公式5]<formula>formula see original document page 11</formula> 其中D^,D^分别是显示在图像显示器15上最大动态范围的最小值和最大值。此外，最大动态范围可以背光辉度的预先设定调制范围和液晶面板16的特性为基础，通过公式6来设置。[公式6]<formula>formula see original document page 12</formula>其中Imin，I皿分别表示背光辉度的调制范围的最小值和最大值，并且Tmm,i;^分别表示液 晶面板16的最小和最大透射率。另外，U,I—T^，1^可为相对值；比如，在U设置 为1的情况下I^可能被设置为相对值，在T,，设置为1的情况下T,可能被设置为相对值。而且，最大动态范围在分析上可以用公式6表示；然而，在实际中，可在可显示在液晶面板16上的最小灰度级(在可以使用8位表示的液晶面板情况下，为第0灰度级)通过背 光17的亮度调制范围的最小背光辉度来显示的情况下，测量的图像显示器15的亮度被定 义为可以显示图像显示器15上的最小显示亮度，在可以显示在液晶面板16上的最大灰度 级(在可以使用8位表示的液晶面板情况下，为第255灰度级)通过背光17的亮度调制 范围的最大背光辉度来显示的情况下，测量的图像显示器15的亮度被定义为可以显示在 图像显示器15上的最大显示亮度，并且D^被设置为1，在最大显示亮度被归一化为1的情况下，最小显示亮度被设置为D皿。接下来，如上所述在最大动态范围上设置了灰度级对亮度的特性。假设明亮度是通过亮 度来表示的，灰度级对亮度的特性可以分析性的通过公式7来计算。 [公式7]<formula>formula see original document page 12</formula>其中"X"是用8位表示的灰度级，是用来修正输入视频图像的伽马值。通常使用2.2作为伽马值。公式7表示了灰度级对亮度特性；然而，由于人们的感知亮度特性和亮 度的对数成比例，灰度级对亮度的特性也可能是灰度级对亮度对数的特性，如公式8所示。 [公式8]<formula>formula see original document page 12</formula>，可使用在均匀色度空间定义的明度，作为灰度级对明度特性。严格来说，明度是被CIE (Internatinal Commission on Illumination)标准化的，在暗区非 线性变化的；然而，在公式9中，明度被认为是简单地与亮度的《次幂方成比例。上述的G(x),G,。g(x),G"x)对应于预先设定的各自灰度级的亮度。另外，灰度级对亮度的特性可以使用公式7到9来计算；然而，可能如下所述进行构成。 例如，在确定了D^,D^后，基于灰度级"x"和亮度G(x)的关系，预先创建灰度级"x"和亮度G(x)互相联系的査找表数据。图5是一个表格数据的例子。如图6所示，创建的表 格数据被预先存储在ROM (只读存储器)18或同样的设备中，它们可以通过背光辉度计 算器12来存取。获取每个灰度级的亮度时，对于灰度级"x"，通过参考ROM18，可以得到对应灰度级"x"的亮度。而且，在准备多个D^和D皿，D^和D^组合改变的情况下，例如，通过用户的指令，可准备多个对应各自联合的表格数据项，从而参考对应于设 定联合的表格数据。在设定步骤2 (S12)中，设定了图像显示器15的实际灰度级对亮度的特性。在特定的 背光辉度"I"下，图像显示器15的动态范围可以通过公式IO来表示。其中d^(I),d^(I)分别是动态范围的最小值和最大值，在背光辉度是"I"的情况下，它们可以显示在图像显示器15上。另外，图像显示器15的动态范围可以通过公式10来分析性的表示；然而，在实际中，d^和d^的结构可能是，在可以显示在液晶面板16上的最小灰度级(在可以使用8位表示的液晶面板情况下，为第0灰度级)通过背光辉度"I" 来显示的情况下，图像显示器15测定的亮度被定义为可以显示在图像显示器上的最小显 示亮度，在背光辉度为"I"的情况下，在可以显示在液晶面板16上的最大灰度级(在可 以使用8位表示的液晶面板情况下，为第255灰度级)通过背光辉度"I"来显示的情况下， 图像显示器15测定的亮度被定义为可以显示在图像显示器上的最大显示亮度，在背光辉度为I皿的情况下，在d皿,(U归一化为1的情况下，最大显示亮度被设定为d^,(1)，在[公式9][公式10]dmax(Imax)归一化为1的情况下，最小显示亮度被设定为dmin(I)。在设定图像显示器15中灰度级对亮度的特性时，在背光辉度为"I"的情况下，假设明 亮度通过亮度来表示，图像显示器15的灰度级对亮度的特性(通常称为伽马特性)可以 通过公式ll分析性的表示。 [公式ll]g(x,I)=、r(dmax(I) —dmin(I)) + dmin(I)、255,其中，"x"是用8位表示的灰度级，"r"是用来修正液晶面板16的伽马值。通常，使 用2.2作为伽马值。公式ll表示了灰度级对亮度的特性；然而，由于人们感知亮度的特性 与亮度的对数成比例，灰度级对亮度的特性可以是灰度级对亮度对数的特性，如公式12 表示。 [公式12](xI)— log(g(x,I)) g'。"Xj) 1og(g(255，1』而且，如公式13所示，采用在均匀色度空间定义的明度，可表示灰度级对明度特性。 [公式13]gL.(x,I) = g(X,I)%此外，如公式9的情况，公式13中的明度被认为是简单的与亮度的)^次幂方成比例。在灰度级"x"通过光源辉度"I"被显示在图像显示器上的情况下，上述的 g(x, 1)， gl。g (x, I), gl/ (x, I)中的每个都对应明亮度。另外，灰度级对亮度的特性可使用公式11到13来计算；然而，可为如下所述的形式。 例如，在确定了d^(I)，d^,(I)之后，基于灰度级"X"和亮度g(X，I)的关系，灰度级"X"和亮度g(x,I)互相联系，预先创建查找表格的数据。图7是一个表格数据的例子。在背光 辉度从0.1到1.0以0.1的幅度变化的情况下，图7中的表格数据被作为对应亮度的灰度级 被保留。如图6所示的那样，创建的表格数据被预先存储在ROM18或同样的设备中，它 们可以通过背光辉度计算器12来存取。获取每个灰度级的亮度时，关于灰度级"x"和背 光辉度"1"，通过参考ROM18，在背光辉度为"I"的情况下，可以得到对应灰度级"x" 的亮度。此外，依照图7，在背光辉度为"I"的情况下，灰度级对亮度的特性被保留；然而，在如图8所示的另一个结构中，可保留仅在背光辉度为"Imax(=1.0)"的情况下，灰度级对亮度的特性，在其它的背光辉度的情况下，灰度级对亮度的特性与在背光辉度为"Imax "情况下的亮度成比例的计算。此外，设定步骤1 (S11)和2 (S12)不需要对输入视频图像的每一帧进行执行，只需 要在开始时执行一次(即，当打开图像显示设备的电源时)。另外，在灰度级对亮度的特 性已经被作为表格数据被保存的情况下，设定步骤l (S11)和2 (S12)可以忽略。在初始化步骤l (S13)中，初始化用于以下处理的变量。例如，执行如公式14表示的 处理。 [公式14]I仨I關Emin—MAX—VAL Iopt — I其中E皿n表示在后描述的输出背光辉度更新步骤中使用的最小评估值，1。pt表示最终确定的背光辉度输出值。符号"表示右边的值取代了左边的值。"MAX—VAL"是以后描 述的评估值E(I)能达到的最大值。在初始化步骤2 (S14)中，用公式15来初始化在以后描述的评估值更新步骤中使用的 评估值E(I)。 [公式15]E(I) — 0在评估值更新步骤(S15)中，首先，在当前灰度级和背光辉度分别为"x"和"I"的情 况下，计算最大动态范围中的亮度G(x)和图像显示器15的亮度g(x，I)之间的差分，差值乘 以在直方图创建单元得到的灰度级"x"的频度h(x)，最后的结果被加到评估值E(I)(S15a) 中。例如，在以绝对值评估差分的情况下，评估值E(I)如公式16所示。计算差分的处理和 差值计算单元的处理对应；执行乘法的处理对应于差值累加单元的处理。 [公式16]E(I) — E(I) + |G(X)-g(x,I)lh(x)在以平方评估差分的情况下，评估值E(I)如公式17所示。 [公式17]
E(I)仨E(I) + (G(x)-g(x，I)fh(x)另外，在公式16和17的每一个中，都是通过使用灰度级对亮度的特性来进行评估的； 然而，如同灰度级对亮度的特性那样，可能使用在设定步骤1 (S11)和2 (S12)中设定 灰度级对亮度的特性。当灰度级对明度的特性被作为灰度级对亮度的特性使用时，在使用 均方误差作为差分的情况下，评估可以通过公式18表示。 [公式18]E(I) — E(I) + {GL. (x) - gL. (x,I)f h(x)此外，可使用灰度级"X"的频度h(X)的由直方图创建单元创建的合适的变量hn(X)和h。(x)。而且，可在评估值更新步骤中，将权重加入直方图创建单元得到的h(x)中。例如，在依照公式16执行评估更新的情况下，评估值被表示如下 [公式19]E(I)仨E(I) + lG(x)-g(x,I)lh(x)"其中"是向灰度级"X"的频度h(X)增加的以幂表示的权重；"""可以取不同的值； 然而，根据经验，将它的值取在0和1之间。在完成了对当前灰度级"X"的评估值更新之后，就可以确定是否已经完成了对于所有 灰度级"x"的评估值更新(S15b);在完成了对所有灰度级"x"的评估值更新(YES)的 情况下，紧接着步骤S15b就是背光辉度输出更新步骤(S16);相反的，在没有完成对所 有灰度级"x"的评估值更新(NO)的情况下，对灰度值"x"进行更新(S15c)，并且重 新更新了评估值(S15a)。例如，在直方图创建单元ll得到的直方图中，在得到每个从第 0灰度级和第255灰度级的频度的情况下，就可以确定是否灰度级"x"是第255灰度级或 更高；当灰度级"x"小于第255灰度级时，向灰度级"x"加1以更新灰度级"x"。另外，在前述的设定步骤1 (S11)和2 (S12)中，已经说明了将灰度级对亮度的特性 G(x)和g(x,I)作为表格数据保留的结构；而且，还可是将灰度级对亮度的特性G(x)和g(x,I) 的差值作为表格数据保留的结构。换句话说，在评估值E(I)依照公式16进行评估的情况下， 如图9表示的例子，表格数据被预先保留在如图6所示的ROM18或同样的设备中，在表 格数据中，对于每个调制的背光辉度，灰度级"x"和G(x)与g(x,I)之间的差值相互联系。 并且当依照公式16进行了评估时，表格数据参考关于灰度级"x"和背光辉度"1"，以获 取差值。
在背光辉度输出更新步骤(S16)中，在背光辉度为"I"时，确定在评估值更新步骤(S15) 中获得的评估值E(I)是否小于最小评估值E^ (S16a);当评估值E(I)小于最小评估值E^(YES)时，背光辉度输出更新到当前的背光辉度"I"并且最小评估值E^更新至当前的评估值E(I) (S16b)。最后，要确定是否对所有的预先设定的背光辉度实行了评估(第一 到第n个亮度)(S16c);当没有对所有预设的背光辉度进行评估时(NO),就更新背光辉 度"I" (S16d)，并继续初始化步骤2 (S14)。例如，在背光辉度的调制范围内，亮度以幅度0.1从^n增加到Lax，并且当前背光辉度"I"小于^m的情况下，则对背光辉度"I"增加o.i以更新背光辉度"r。相反的，在对所有预设的背光光源的亮度进行了评估的情况下(YES)，从背光辉度计算器12中输出当前的背光辉度输出I。pt。也就是说，背光辉度计算器12在多个背光辉度中选择能产生最小评估值的背光辉度，并将选定的背光辉度作 为背光辉度输出I。pt输出。例如，这种处理对应于选择单元的处理。在这个实施例中，说明了一个例子，其中在多个背光辉度中，选定能产生最小评估值的背光辉度；然而，不同 与以上情况，结构可能是当获得了与预设阈值相同或比预设阈值小的评估值时，处理就结 束，并且选定这时的背光辉度。使用这种结构，就不需要执行获得所有背光辉度评估值的 计算；因此，背光辉度计算器12的处理时间就减少了。在这个实施例中，评估值E(I)表示对于一输入视频图像的需显示在图像显示器15上的输 入视频图像的灰度级对亮度的特性的直方图，和，在当前背光辉度为"I"的情况下，图像 显示器15的灰度级对亮度的特性的直方图之间的相似程度。换句话说，评估值E(I)越小，希望显示在图像显示器15上的输入视频图像的直方图和在 当前背光辉度为"I"的情况下，实际显示在图像显示器15上的输入视频图像的直方图就 越相似。因此，得到用于多个背光辉度"I"的评估值E(I)，并且产生最小E(I)的背光辉度"I"被设定为背光辉度输出I。pt。 (定时控制器13)定时控制器13控制在传输到液晶面板16中的视频信号和传输到背光驱动器14中的背 光辉度信号之间的定时。由于作为基本操作，直方图创建单元ll扫描输入视频图像的一帧 上的所有像素，以创建直方图，因此，视频图像输入定时控制器13的时刻与从背光辉度 计算器12向定时控制器13输入视频信号的背光辉度信号的时刻互不相同，相差一个帧周 期或更多。从而，为了对定时的延迟进行调整，举例来说，定时控制器13通过使用帧缓冲器来对输入视频图像输出的时间进行延迟，从而使输入视频图像的时刻与背光辉度信号 输出的时刻同步。换句话说， 一般由于输入视频图像时间连续，可例如，将基于输入视频 信号的第n帧得到的背光光源的亮度I(n)与输入视频信号的第(n+l)帧同步。换句话说，将 自实际显示在图像显示器15上的视频图像的背光辉度延迟一个帧周期。在这种情况下， 不需要利用定时控制器13大幅度的延迟输入视频图像；因此，就可以减少存储量。此外， 在定时控制器中，创建用于驱动液晶面板16的不同的同步信号(比如水平同步信号和垂 直同步信号)，并且将它们与输入视频信号一起传输到液晶面板16中。 (背光驱动器14)基于定时控制器13输出的背光辉度信号，背光驱动器14创建驱动信号使背光17发射 光。根据配置在背光17上的光源的类型，背光驱动信号的结构各不相同； 一般的，可以 使用冷阴极管，发光二极管(LED)，或者其相似作为用于液晶显示设备的背光光源。前述 的光源的亮度可以通过控制使用的电压和电流来调节。然而， 一般来说，可以使用PWM(脉宽调制)控制，其中亮度通过快速转变发射周期和非发射周期来调制。在本实施例中， 采用LED光源作为背光光源，其发射强度可以相对容易的进行控制，并且利用PWM控制 来调节亮度。因此，基于背光辉度信号，背光驱动器14创建传输给背光17的PWM控制 信号。(图像显示器15)如上所述，图像显示器15配置了作为光调制装置的液晶面板16，以及布置在液晶面板 16后可以调节光源辉度的背光17。在图像显示器15中，定时控制器13中输出的视频信 号被写入液晶面板16 (光调制装置)，并且背光驱动器14输出的背光驱动信号使背光17 发射光，从而显示输入视频图像。此外，如上所述，在这个实施例中，使用LED光源作为 背光光源。如此前的描述一样，依照这个实施例，根据输入视频图像的灰度级分布来控制光源的亮 度；因此，光源的亮度可以被更精确的控制，从而可以得到具有卓越的视觉对比度并且减 少能量消耗的图像显示设备。(实施例2)依照这项发明的实施例2，基本结构和实施例1结构相同的图像显示设备的特征在于， 在背光辉度计算器中，执行预先设定的灰度级转换并且计算评估值，输入视频图像接收到 预先设定的灰度级转换并且传输到液晶面板中。图10是一幅图表，说明了依照本发明实施例2的图像显示设备。如同实施例1的情况 一样，使用了根据表格数据(ROM18的第一查找表)(参考图5和7)得到灰度级对亮度 的特性的结构。如同实施例1的情况一样，输入视频图像被输入直方图创建单元21和定 时控制器23中，并且在直方图创建单元21中创建直方图。根据ROM18的第一査找表， 其中保留了预定的灰度级转换规则，以及ROM19的第二查找表，其中保留了预定的灰度 级转换规则，背光辉度计算器22计算背光辉度并且将计算的背光辉度传输到定时控制器 23中。与实施例l对比，实施例2的定时控制器进一步配置了视频信号转换单元30，用 来调整输入视频图像和通过背光辉度计算器22计算的背光辉度之间的同步，并且在视频 图像转换单元30中，根据第二查找表将灰度级转化应用于输入视频图像。在视频图像转 换单元30中接收到灰度级转换的输入视频图像，与用于驱动液晶面板26的同步信号一起 传输到液晶面板26中；背光辉度传输到背光驱动器24中。基于输入的背光辉度，背光驱 动器24创建用于驱动和控制传输到背光17中背光的背光驱动信号。最后，接受到灰度级 转换的输入视频图像被写进液晶面板26中；同时，基于背光驱动器24输出的背光驱动信 号，背光发射器发射光，从而在液晶显示面板26上显示图像。下面将对使实施例2的结构不同于实施例1的背光辉度计算器22，以及定时控制器23 进行详细说明。此外，其它结构都于实施例l中的结构相同；因此，在这里就不再加以说 明。(背光辉度计算器22)基本流程和实施例1中相同的背光辉度计算器22的处理的特征在于，在评估值更新步 骤中，执行预定的灰度级转换并且计算评估值。除了评估值更新阶段，其它结构和实施例 l中的结构相同；因此，在实施例2中，将根据图ll中的流程图来说明评估值更新步骤。在实施例1中的评估值更新步骤中，在当前灰度级和背光辉度分别是"x"和"I"的情 况下，计算最大动态范围的亮度G(x)和图像显示器的亮度g(x, I)之间的差分，差值乘以直 方图创建单元得到的灰度级"x"的频度h(x)，最后结果被加入评估值E(I)中。与之相比， 在实施例2中的评估值更新步骤(S25)中，在应用灰度级转换f(x)到灰度级"x"之后， 在当前灰度级和背光辉度分别是"x"和"I"的情况下，计算了最大动态范围的亮度G(x) 和图像显示器25上的亮度g(f(x), I)的差值，差值乘以在直方图创建单元得到的灰度级"x" 的频度h(x)，最后结果被加入评估值E(I) (S25a)。在用f(x)表示灰度级转换的情况下，灰 度级转换只依赖灰度级"x";因此，灰度级转换是恒定的灰度级转化，而与背光辉度或类 似参数无关。然而，在本实施例中，为了近一步提高视觉对比度，执行依赖背光光源辉度
"I"而变化的灰度级转换f(x，I)。例如，在以绝对值为基础评估差分的情况下，评估值E(I) 可以通过公式20表示。 [公式20]E(I) — E(I) + |G(x) — g(f (x,I)，I)lh(x)基于平方误差评估差分的情况下，评估值E(I)可以通过公式21表示。 [公式21]E(I)仨E(I) + (G(x) — g(f (x,I),I)}2h(x)此外，在公式20和21中，通过使用灰度级对亮度的特性来进行评估；然而，如同灰度级对亮度的特性一样，可使用在设定步骤1和2中设定的灰度级对亮度的特性。当像使用 灰度级对亮度的特性一样使用灰度级对明度的特性时，在使用平方误差作为差分的情况 下，评估可以通过公式22表示。 [公式22]E(I)仨E(I) + (GL. (x) — gL. (f(x,I),I)}2h(x)在对于当前灰度级"X"的评估值更新步骤完成之后，要确定是否对于所有的灰度级"X" 的评估值更新都已经结束(S25b);在没有完成对所有灰度级"X"的评估值更新的情况下(NO)，对灰度级"x"进行更新(S25c)，并且再次更新评估值(S25a)。例如，在直方图 创建单元21得到直方图的情况下，得到了从第0灰度级到第255灰度级的每个灰度级的 频度，首先，要确定灰度级"x"是否是第255灰度级或更高；当灰度级"x"低于第255 灰度级时，就向灰度级"x"增加1从而更新灰度级"x"。灰度级转换f(x,I)构成可以不同；然而，在这个实施例中，采用如图12所示的输入灰度 级"x"和输出灰度级f(x,I)的关系。换句话说，当背光辉度小时，在低灰度级侧输出灰度 级对输入灰度级的梯度大，当背光辉度大时，在高灰度级侧输出灰度级对输入灰度级的梯 度也大。在背光光源的亮度"I"很小的情况下，输入视频图像的多数的灰度级存在于较低 的灰度级侧；因此，由于较低的灰度级侧输出灰度级对输入灰度级的梯度大，暗区的对比 度可以进一步增强。相反的，在背光光源的亮度"I"很大时，输入视频图像的多数灰度级 存在于较高的灰度级侧；因此，由于较高的灰度级侧输出灰度级对输入灰度级的梯度大， 亮区的对比度可以进一步增强。另外，在图12中，虽然灰度级变换由具有两条不同梯度 的直线构成，灰度级变换也可为光滑曲线。灰度级变换f(x, 1)可以通过背光辉度计算器22 计算得到，然而，在本实施例中，通过输入灰度级"x"和输出灰度级f(x,I)互相联系的表 格数据得到，如ROM 19中的第二查找表。图13是一个第二査找表的例子。在评估值更 新步骤中，对于当前灰度级"x"和背光光源辉度"1"，通过参考第二查找表，得到输出灰度级f(x,i)。接下来，如同实施例i的情况，对于输出灰度级f(x,i)和背光光源辉度"r， 通过参考查找表得到对应亮度。(定时控制器23)定时控制器23的基本操作与实施例1中的操作相同；然而，在这个进一步配置视频图 像转换单元30的实施例中，定时控制器23用来将灰度级转换应用到输入视频图像并且传 输转换后的输入视频图像到液晶面板26上。除了视频图像转换单元30外，定时控制器23 的操作和实施例1的操作相同；因此，在这个实施例中，将详细说明视频图像转换单元30 的操作。视频图像转换单元30通过使用灰度级和背光辉度计算器22计算的背光光源的亮度I。pt来对输入视频图像像素的每个灰度级应用灰度级转换。换句话说，在水平像素位置"u" 和垂直像素位置"v"的视频图像的灰度级L(u，v)依照公式23处理。 [公式23]Lout(U,V) = f(L(u,V),Iopt)其中，L。ut(u,v)是输入视频图像在位置(u, v)处的像素的转换后的灰度级。依照公式23处理输入视频图像一帧的所有像素，输入视频图像就被转换了，当它与背光辉度信号同步 时，转换后的输入视频图像被传输到液晶面板26上。如前所述，依照这个实施例，可以得到具有卓越的视觉对比度并且减少能量消耗的图像显不设备。(实施例3)依照本发明的实施例3，与实施例2基本结构相同的图像显示设备的特征在于，关于背 光辉度计算器中的灰度级转换，在以从输入视频图像得到的直方图的最小灰度级频度不为 O和直方图的最大灰度级频度不为O为基础执行了灰度级转换之后，计算评估值，并通过 使用同样的灰度级转换来对输入视频图像进行转换并将它传输到液晶面板中。图14是一幅图表，说明了依照本发明的实施例3的图像显示设备的结构。如同实施例2 的情况一样，输入视频图像被输入直方图创建单元31和定时控制器33中，并且在直方图 创建单元31中创建直方图。创建的直方图被传输到背光辉度计算器32和等级范围检测单
元38中。等级范围检测单元38在直方图中检测频度不为0的最小和最大灰度级。以等级 范围检测单元38检测到的最小和最大灰度级确定的灰度级转换为基础，背光辉度计算器 32根据ROM 39中的保留灰度级对亮度的特性的查找表来计算背光辉度，，并且将计算的 背光辉度传输到定时控制器33中。与实施例2情况相同，定时控制器33配置视频图像转 换单元40，调节输入视频图像和背光辉度计算器32计算的背光辉度之间的同步，并且视 频图像转换单元40将基于等级范围检测单元38检测到的最小和最大灰度级的灰度级转换 应用到输入视频图像上。通过视频图像转换单元40中的灰度级转换的输入视频图像与用 于驱动液晶面板36的同步信号一起，传输到液晶面板36中；背光辉度被传输到背光驱动 器34中。基于输入的背光辉度，背光驱动器34创建用于驱动和控制背光的背光驱动信号， 其中背光被传输到背光发射器37中。最后，灰度级转换后的输入视频图像被写入液晶面 板36中；同时，以从背光驱动器34中输出的背光驱动信号为基础，背光发射器37发射 光，从而在液晶面板36上显示图像。
下面将详细说明使本实施例的结构不同于实施例2结构的等级范围检测单元38，背光辉 度计算器32，以及视频图像转换单元40。此外，其它结构与实施例2中的结构相同；因 此，将不再对它们进行说明。
(等级范围检测单元38) 等级范围检测单元38根据直方图创建单元31创建的直方图，来检测频度不为0的最小 和最大灰度级。换句话说，检测包括在输入视频图像中的最小和最大灰度级。可以用不同 的方式设计检测方法；在本实施例中，从第O灰度级开始扫描时，第一个频度不为O的灰 度级被定义为最小灰度级，在从第255灰度级开始扫描时，第一个频度不为0的灰度级被 定义为最大灰度级。另外，如上所述，不需要精确的获得最小和最大灰度级，可整个频度 中频度超过对应预定比例(如5%)频度的各自的灰度级定义为最小和最大灰度级。也就 是说，结构在从第0灰度级开始扫描时，累加的频度超过整个频度5%的灰度级被定义为 最小灰度级，在从第255灰度级开始扫描时，累加的频度超过整个频度5%的灰度级被定 义为最大灰度级。上述构成可减少包含在输入视频图像中的噪声的影响。
(背光辉度计算器32)
背光辉度计算器32的处理在基本流程上和实施例2是相同的；然而，在评估值更新步 骤中用于灰度级转换的方法与实施例2中的方法不同。除了灰度级转换之外，其它的结构 都与实施例2中的结构相同；因此，在本实施例中，将会描述灰度级转换规则。
依照这个实施例的灰度级转换规则指出以等级范围检测单元38检测的最小灰度级L^和最大灰度级Lmax为基础来执行灰度级转换。更具体的，最小灰度级Lmin和最大灰度级Lmax
分别被扩大到最小灰度级(第0灰度级)和最大灰度级(8位情况下为第255灰度级)，它 们可以被液晶面板36表示出来。因此，灰度级转换f(x，L^，L^)可以用公式24表示。
f (x，Lmin,L腿)=:j^ ^ (x — Lmin)
图15是一幅流程图，说明了依照本实施例的评估值更新步骤。在评估值更新步骤(S35) 中，通过公式24表示的灰度级转换f(x,L^，I^J来计算评估值(S35a)。在对当前灰度级
"x"的评估值更新完成之后，确定是否完成了对所有灰度级"x "的评估值更新(S35 b ); 如果没有完成对所有灰度级"x"的评估值更新(NO)，更新灰度级"x"，并且再次更新评 估值(S35a)。
(视频图像转换单元40)
视频图像转换单元40根据灰度级和等级范围检测单元38检测的最小和最大灰度级来对 输入视频图像像素的每个灰度级应用灰度级变换。换句话说，根据公式25的处理被应用 到输入视频图像上水平像素位置"u"和垂直像素位置"v"的灰度级L (u， v)上。 [公式25]
L0Ut(u,V) = f(L(U，V)，L,,L_)
其中L。ut(u，v)是输入视频图像在位置(u， v)处的像素的转换的灰度级。通过对输入视
频图像一帧的所有像素应用根据公式25的处理，对输入视频图像进行转换。
如前所述，依照这个实施例，可以得到具有卓越的视觉对比度并且减少能量消耗的图像 显示设备。
(实施例4)
依照本发明实施例4的基本结构和实施例2相同的图像显示设备的特征在于，在背光辉 度计算器的灰度级转换中，计算背光光源辉度为"I "的评估值，不仅仅根据一个灰度级 转换规则而根据多个灰度级转换规则，确定背光辉度和灰度级转换规则，并且通过由灰度 级转换规则确定的灰度级转换来对输入视频图像进行转换，并将其传输到液晶面板46中。
图16是一幅图表，说明依照本发明的实施例4的图像显示设备的结构。
图16适当的说明了与实施例2相同的结构；然而，实施例2中的第二查找表被第三查 找表代替，其中保留的数据互不相同。与实施例2相同，输入视频图像被输入直方图创建 单元41和定时控制器43，在直方图创建单元41中创建直方图。根据保留灰度级对亮度的 特性的第一查找表和保留了多个灰度级转换规则的第三査找表，背光辉度计算器42计算 背光辉度并传输计算的背光辉度到定时控制器43中。定时控制器43调节输入视频图像和 由背光辉度计算器42计算的背光辉度之间的同步，并且在视频图像转换单元50中，根据 第三查找表将灰度级转换应用到输入视频图像上。被视频图像转换单元50的灰度级转换 转化的输入视频图像与用来驱动液晶面板46的同步信号一起，传输到液晶面板46中；背 光辉度被传输到背光驱动器44中。以输入的背光辉度为基础，背光驱动器44创建用于驱 动和控制传输到背光发射器47中背光的背光驱动信号。最后，被灰度级转换转化的输入 视频图像被写入液晶面板46中；同时，以背光驱动器44输出的背光驱动信号为基础，背 光发射器47发射光，从而在液晶面板46上显示图像。
下面将详细说明使本实施例的结构不同于实施例2的背光辉度计算器42，以及视频图像 转换单元50。此外，其它结构都与实施例2中的结构相同；因此，就不再进行说明。 (背光辉度计算器42)
从基本流程上背光辉度计算器42的处理与实施例2中处理相同，在实施例2中，评估 多个背光辉度从而选择可以产生最优值的背光辉度；然而，本实施例不同于实施例2之处 在于这里分别评估了多个背光辉度和多个背光辉度的组合，从而选择能够产生最优值的背 光辉度和灰度级转换规则的组合。根据图17所示的流程图，来详细说明这个实施例的背 光辉度计算器42的操作。
设定步骤1 (S41)和2 (S42)与实施例1中对应的步骤相同。
初始化步骤1 (S43)和实施例1中初始化步骤1基本构成相同；然而在这个实施例中， 通过公式26表示的处理被加入通过公式14表示的初始化步骤1中。 [公式26]
i —0 i邻t — i
其中"i "是灰度级转换选择号码，在多个灰度级转换规则中选择一个输入灰度级"x" 的灰度级转换规则fi(x)。在本实施例中，如图18所示，设定了 IO种灰度级转换规则。此
外，如图18所示，灰度级转换规则可以被设置为不依赖背光光源的亮度"I ";然而，也 可设定为根据背光光源的亮度"I "的不同，具有不同灰度级转换规则。在这种情况下，灰度级转换规则被表示为灰度级"X "和背光光源辉度"I"的函数fi(X，I)。因此，通过背
光辉度计算器42的计算可以得到灰度级转换f,(x);在本实施例中，ROM49保存输入灰度
级"x"和输出灰度级fi(x)互相联系的表格数据作为第三査找表。图19是一个第三查找表
的例子。在后面描述的评估值更新步骤(S45)中，对于当前灰度级"x"和灰度级转换选
择号码"i "，通过参考第三查找表得到输出灰度级fi(x)。
在初始化步骤2 (S44)中，在评估值更新步骤(S45)中使用的评估值E ( I ， i )通 过公式27进行初始化。 [公式27]
E(I,i)仨0
在评估值更新步骤(S45)中，如同实施例2的情况一样，利用基于背光光源辉度"I" 和灰度级转换选择号码"i"选择的灰度级转换规则fi(x)，计算评估值E(I,i) (S45a)。例如，
在通过辉度和平方误差分别表示亮度和差分的情况下，对各灰度级"x "，评估值的更新 通过公式28来表示。 [公式28]E(I,i)仨E(I,i) + {G(x) — g(f,(x)，I)}2h(x)
通过对所有灰度级"x "应用公式28中的处理，在背光辉度为"I"以及灰度级转换规
则为fi(x)的情况下，计算评估值E(I,i) (S45b和S45c)。
在实施例2中，仅关于背光光源辉度"I"进行评估；然而，在本实施例的输出背光辉度 更新/输出灰度级转换规则更新步骤(S46)中，根据背光光源辉度"I"和灰度级转换规则
fi(x)的组合进行评估。首先，要确定在当前的背光光源的亮度"r和灰度级转换规则f;(x)
中，在评估值更新步骤(S45)中得到的评估值E(I,i)是否小于最小评估值E^ (S45);当 评估值E(I，i)小于最小评估值E^时(YES)，当前的背光光源的亮度"I"被认为是输出背 光光源的亮度I。pt ，表示当前灰度级转换规则fi(x)的灰度级转换选择号码"i"被认为是i。pt ，
并且最小评估值E^被更新为当前的评估值E(I，i) (S46b)。接下来，要确定是否对所有的
预先设定的灰度级转换选择号码进行了评估(S46c);当没有对所有预先设定的灰度级转 换号码进行了灰度级转换规则评估时(NO)，将"i"增加1进行灰度级转换规则更新(S46d)。 当已经对所有预设的灰度转换选择号码进行了评估(YES)，还要确定是否对所有预先设定 的背光光源的亮度"I"进行了评估(S46e)，当没有对所有预先设定的背光光源的亮度"I" 进行评估时(NO)，对背光光源的亮度"I"进行更新(S46f)并且继续初始化步骤2 (S44)。 在已经对所有预先设定的背光光源的亮度进行评估的情况下(YES)，当前的输出背光辉度 I。pt和输出灰度级转换选择号码i。pt从背光辉度计算器42中进行输出。
(视频图像转换单元50)
如同实施例2的情况一样，视频图像转换单元50通过使用灰度级和背光辉度计算器42 计算的输出灰度级转换选择号码，对输入视频图像像素的每个灰度级实施灰度级转换，从 而参考第三査找表。换句话说，依照公式29的处理被应用到输入视频图像的在水平像素 位置"u"和垂直像素位置"v"的灰度级L(u，v)上。 [公式29]
L。ut(u,vh、t(L(u,v))
其中L。ut(u,v)是输入视频图像上位于位置(u,v)上像素的灰度级。通过对输入视频图像的
一帧的所有像素应用依照公式29的处理，对输入视频图像进行转换，并且当它与背光辉 度信号同步时，转换后的输入视频图像被传输到液晶面板46上。
如前所述，依照这个实施例，可以得到具有卓越的视觉对比度并且减少能量消耗的图像 显示设备。
(实施例5)
依照这项发明的实施例5，基本结构和实施例1相同的图像显示设备的特征在于，多个 过去帧的直方图还保留在直方图创建单元，并且创建当前输入视频图像的直方图和多个过 去帧的直方图的累加的直方图。
图20是一幅图表，说明依照本发明的实施例5的图像显示设备的结构。图20中图像显 示设备基本的结构和实施例l的结构相同；然而，这个结构中进一步加入直方图保持单元 58。因为除了直方图创建单元51外的组成成分52到57都与实施例1中的对应成分相同， 所以就不再对它们进行说明；在这个实施例中，将详细说明直方图创建单元51的操作。 (直方图创建单元51)
依照这个实施例，基本操作和实施例1的操作相同的直方图创建单元51操作的特征在 于，在直方图保持单元58保存多个过去帧的直方图，并且直方图创建单元51向背光辉度
计算器52输出通过将当前输入视频图像的直方图和多个过去帧的直方图累加得到的时间 累加的直方图。
下面将会依照图21来说明用于时间累加的直方图的创建过程。图21表示在时刻t=2到 1=4时由直方图创建单元51输出的对应的直方图。在实施例1中，在时刻1=2时输出的直 方图是在时刻t-2时的输入视频图像的直方图；然而，在本实施例中，用于过去两帧的时 刻t=0和t=l时的直方图被保留在直方图保持单元58中；在时刻t=2时，通过将在时刻t=0， t=l， 1=2时各自的直方图相加而得到的时间累加的直方图被输出。此外，时间累加的直方 图的纵坐标刻度也不同于在时刻1=0， 1=1和1=2时各自直方图的纵坐标刻度。在时刻1=3 时，通过将在时刻t^， 1=2和1=3时的各自的直方图相加得到的时间累加直方图被输出； 之后重复相同的处理。 在这个实施例中，结构在直方图保持单元58中保留了过去两帧的 直方图；然而，结构可能是保留了大量的过去帧的直方图。但是，在这点上，使用保留了 大量的过去帧的直方图，在直方图中产生很大改变的情况下，在时间累加直方图中反映出 这些变化前要花费很长的时间；因此，可以通过使用与当前输入视频图像有很大不同的直 方图来计算背光辉度。因此，特别是在保留了大量过去帧的直方图的情况下，更可取的结 构如图22所示，进一步配置了图像改变检测单元59用来检测视频图像(图像)的改变， 并且在图像改变检测单元59检测到改变的情况下，保留在直方图保持单元58中的过去帧 的直方图被置零(所有的频度都设为0)。用于通过图像改变检测单元59的检测图像改变 的方法可以有很多种，在本实施例中，通过使用在时间相邻的两帧中检测到的直方图来进 行检测。使h(x，t)表示灰度级"x"在时刻"t"的频度，图像改变可以使用公式30来检测。 [公式30]
<formula>formula see original document page 27</formula>其中s(t)表示在时刻"t"时的图像改变检测的结果，"1"表示存在图像改变，"0"表示 不存在图像改变。"Ts"是用于确定是否存在图像改变的阈值。将会依照图23说明使用图
像改变检测的直方图创建单元51的操作。图23表示在时刻t =2和t =3之间检测到图 像改变的情况下，直方图创建单位51如何操作。在时刻t =2时输出的直方图是通过如上 所述的将时刻t =0， t =1禾Bt =2时各自直方图相加得到的直方图。之后，当以时刻t=2时输入视频图像的直方图和时刻t =3时输入视频图像的直方图为基础检测到场景变 化时，保存在直方图保持单元58中的过去两帧的在时刻t =1和t =2的直方图被归零， 即所有的频度被清零。所以时刻t =3时输出的直方图不受场景变化之前时刻t =1和t =2时的直方图的影响。接下来，在时刻t =4时，通过将时刻t =2， t =3禾Il t =4时 的直方图相加得到的直方图被输出但是，因为在时刻t:2时，也就是场景变化前的直 方图被归零，所以通过将时刻t =2， t =3禾B t =4时各自的直方图相加得到的直方图不 受场景变化之前直方图的影响。如上所述，通过使用由累加过去帧直方图得到的时间累加直方图，计算背光辉度，就可 使背光辉度不随由于输入视频图像噪声或移动引起的输入视频图像的微小改变而波动。从 而可抑制由于背光辉度的过度的波动引起的图像显示器的闪动。如上所述，依照这个实施例，可以得到具有卓越的视觉对比度并且减少能量消耗的图像 显示设备。(实施例6依照本发明的实施例6，基本结构和实施例1相同的图像显示设备的特征在于，在背光 辉度计算器中对帧之间的背光辉度的波动进行了限制。除了扩张了背光辉度计算器的处理 之外，这个实施例与实施例1相同；因此，下面将依照图1到4的实施例1中的详述来说 明这个实施例。在依照本实施例的背光辉度计算器12中，如同实施例1的情况一样，计算输出背光辉 度l。pt后，依照公式31和32的处理，对帧之间的背光辉度的波动进行限制。[公式31]I0Dt (t)=="叩t (t-l) + sgn (I丰(t) —I半(t —l))T!， |1丰(t)一I叩t (t —1)1〉T!opt " / 一 1 I叩t , otherwise然而，在这点上[公式32]sgn (a)=一l,a <0 l,a>0 0，a = 0 这里I。pt表示在时刻"t "的输出背光辉度，"T"表示波动的限制范围。换句话说，公式31表示在帧之间背光辉度的变化超过"T/'的情况下，改变量被限制到"T/'。通过执行了前面的处理，就可能限制输入视频图像帧之间的背光辉度的大幅度的变化；因此，就 可能抑制由于背光光源的亮度的过度波动引起的在图像显示器15上的闪动。但是，通过 前述的结构，同样在由于图像改变或同样的原因使显示的视频图像在帧之间相当大改变的 情况下，背光辉度的改变量被限制了；因此，对于显示图形的背光辉度的改变被大大的延 迟了。从而需要配置如图24所示的图像改变检测单元69，基于图像改变的检测结果，控 制帧之间的背光辉度的波动量。在这个实施例中，通过使用依照与实施例5相同的图像改变检测方法(通过公式30表示)得到的检测结果，对限制范围i;进行如下控制[公式33]<formula>formula see original document page 29</formula>其中"〃 "是大于1的正实数，TJt)是时刻"t "时背光辉度帧之间变化量的限制范围。 也就是说，在不存在图像改变的情况下(S ( t ) =0)，使用与公式31表示相同的限制范围T"在存在图像改变的情况下(s (t) =1)，使用通过将限制范围i;乘与系数 得到比i;大的限制范围。在当图像改变时背光辉度的变化很大的情况下，就可能通过使用依照公式33得到的限制范围T;(t)，按照公式31进行处理使背光辉度的变化和场景变化一致，。此外，在这个实施例中，构成为计算输入视频图像的输出背光辉度之后，限制背光辉度的时间变化；但是，也可以为其它的结构。例如，在实施例1中，通过背光辉度调制范围 从1^至1」1_，在输出背光辉度更新步骤中(图4中的S16)计算评估值E(I)，并确定输出背光辉度；但是，评估的背光辉度在前一帧输出背光辉度的附近，从而可以限制帧之间在 输出背光辉度上过度的变化。换句话说，在实施例1中，为了代替在时刻"t "的背光辉度的初始值"I"，在初始化步骤中(S13)设定了I^;在本实施例中，进行了如下的调 整 [公式34]<formula>formula see original document page 29</formula>
其中I。pt(t-l)表示在时刻t 一l时的输出背光辉度。然而，在这点上，在"I "小于I^的情况下，"1"被改成1_。因此，在输出背光辉度更新步骤中(S16)中的确定是否完 成了背光辉度调制范围的处理的步骤(S16c )中，实施例1需要确定在实施例1中"I " 是否小于调制范围的最大值Im^;但是，在本实施例中，调整为要确定"I "是否小于I。pt(t —1) + T,和U，当"I "小于I刚(t —1) + T,和I丽时，对背光辉度进行更新(S16d )并且继续初始化步骤2 (S14);当"I "不小于I。pt(t-l) + T,且不小于I则x时，处理结束。使用前述的结构，只在关于前一帧的输出背光辉度i。pt(t-i)的士i;范围内评估背光辉度；因此，同样在这个范围内确定输出背光辉度I。pt(t)。从而限制了输出背光辉度的时间变化。此外，同样在该结构中，可以结合场景变化检测；在这种情况下，可依照公式33得到i;(t)。在此之前，说明了透过型液晶显示设备的实施例，其中，例如图像显示器包括了液晶面 板和背光；然而，本发明不仅可以应用在透过型液晶显示设备上，还可以应用在不同图像 显示的结构上。例如，可以应用在投射式图像显示器上，其中包括了作为光调制装置的液 晶面板和诸如卤素光的光源。此外，这项发明同样可能应用在另一种投射型图像显示器中， 其中卤素光源和通过控制卤素光源发射光的反射来显示图像的数字微镜设备分别作为光 源和光调制装置。图25是一幅图表，说明了使用数字微镜的投影式图像显示器的例子。用于显示颜色的色轮71被布置在卣素光源77和数字微镜装置76之间，即在发射白光 的光源的光轴上。光轮71划分能够通过对应的红色区域，绿色区域和蓝色区域传输各自 颜色的光束的区域。当光源的光轴上的光轮71为红色时，从光源发出的，到达数字微镜 装置76的光的颜色变为红色；同时，输入图像中的红色部分在数字微镜装置76上显示。 被数字微镜装置76反射的光通过透镜72的路径输出。下面类似的是，通过将前面的操作 同样的应用于绿色和蓝色，并且通过颜色间快速的转换操作，就可以显示彩色图像。
权利要求
1.一种图像显示设备，其特征在于，包括图像显示器，其包括光源辉度可调的光源，以及光调制装置，其基于表示图像的信号，通过调制来自所述光源的光的透射率和反射率来显示图像；直方图创建单元，其设置为从输入视频图像的一帧创建直方图，所述直方图表示灰度级范围内的像素频度与代表灰度级的对应关系；光源辉度计算器，其包括差分计算单元，其对于所述光源辉度的各个光源等级，计算各第一亮度和各第二亮度之间的差分，所述各第一亮度是对各代表灰度级预先设定的亮度，所述各第二亮度是对在所述图像显示器上显示的各代表灰度级预获得的亮度，差分累加单元，其对于每一个代表灰度级，累加其频度与差分的乘积，光源辉度选择单元，它选择具有最小累加总和或累加总和小于阈值的光源等级；和控制单元，其设置为向所述光调制装置提供输入视频图像其中一帧的信号并进行控制，从而使光源发射亮度对应所选择的光源等级的光。
2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，亮度是以下之一当光源被设为最大光源等级时所得到的对于所述图像显示器辉度的相对辉度， 当光源被设为最大光源等级时所得到的对于所述图像显示器明度的相对明度， 当光源被设为最大光源等级时所得到的对于所述图像显示器辉度对数的相对辉度对数。
3. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，差分是以下之一 所述第一亮度和第二亮度之间差分的绝对值，以及 所述第一亮度和第二亮度之间差分的平方值。
4. 如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述直方图创建单元使用通过将像素频度提 高到第a次幂得到的值作为像素的频度(《是一个大于0的正实数)。
5. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述差分累加单元累加将所述频度提高到第a 次幂得到的值与所述差分的乘积(a是一个大于0的正实数)。
6. 如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述差分计算单元根据预定的灰度级转换规 则转换所述各代表灰度级，对所获得的转换后的各代表灰度级计算第一亮度和第二亮度之 间的差分，以及控制单元向光调制装置提供根据预定的灰度级转换规则通过转换输入视频图像中的一 帧所得到的图像信号。
7. 如权利要求6所述的设备，其特征在于，对应于光源等级提供各自不同的预定的灰度 级转换规则。
8. 如权利要求7所述的设备，其特征在于，在与光源等级关联的预定的灰度级转换规则 中，光源等级越小，较低的灰度级侧的输出灰度级对输入灰度级的梯度越大。
9. 如权利要求7所述的设备，其特征在于，在与光源等级联系的预定的灰度级转换规则 中，光源等级越大，较高的灰度级侧的输出灰度级对输入灰度级的梯度越大。
10. 如权利要求6所述的设备，其特征在于，对每个光源等级都提供多个灰度级转换规则， 所述光源辉度选择单元在为各光源等级和灰度级转换规则的组合计算获得的累加值中，选择其累加值为预定的阈值或更小，或者是最小值的光源等级和灰度级转换规则，所述控制单元向光调制装置提供根据所述选定的灰度级转换规则转换输入视频图像中 的一帧所得到的图像信号。
11. 如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述预定的灰度级转换规则将输入视频图像 的一帧中从与最小灰度级具有预定距离的第一灰度级到与最大灰度级具有预定距离的第 二灰度级的灰度级扩大到可以显示在所述光调制装置上的从最小灰度级到最大灰度级。
12. 如权利要求6所述的设备，其特征在于，进一步包括保存灰度级和转换后的灰度级互 相联系的表格数据的存储器，其中所述差分计算单元通过参考该表格数据得到转换后的灰 度级。
13. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，进一步包括保存灰度级和第一亮度互相联系 的表格数据的存储器，其中所述差分计算单元通过参考该表格数据得到第一亮度。
14. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，进一步包括对于每个光源等级保存灰度级和 第二亮度互相联系的表格数据的存储器，其中所述差分计算单元通过参考该表格数据得到 与每个光源等级相关的第二亮度。
15. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，进一步包括对于每个光源等级保存代表灰度 级和第一亮度与第二亮度之间差分互相联系的表格数据的存储器，其中所述差分计算单元 基于光源等级和代表灰度级，通过该参考表格数据得到差分。
16. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述直方图创建单元创建直方图，其中和代 表灰度级相关的频度被归零，所述代表灰度级不同于从所述输入图像中的一帧计算出的灰 度级的平均值、中值或最频值。
17. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，直方图创建单元包括存储器，该存储器保存 过去多个帧的直方图并且将过去多个帧的直方图加到当前的直方图上。
18. 如权利要求17所述的设备，其特征在于，进一步包括检测视频场景变化的场景变化 检测单元，其中当检测到视频场景的变化时，所述直方图创建单元从所述存储器中删除多个过去 帧的直方图。
19. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述光源辉度选择单元按以下方式进行修正， 对于为过去一帧视频图像输入所选择的光源等级，使所选择的光源等级落在第一等级范围 内。
20. 如权利要求19所述的设备，其特征在于，进一步包括用于检测视频场景变化的场景 变化检测单元，其中当检测到视频场景的变化时，所述光源辉度选择单元按以下方式进行修正，使所 选择的光源等级落在比第一等级范围大的第二等级范围内。
21. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述图像显示器是投射型或透过型液晶显示 器，其中具有作为光调制装置的液晶面板，以及将光发射到液晶面板前方或后方的光源。
22. 如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述光源是发光二极管。
23. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，图像显示器是投射型显示器，其中具有作为 光调制装置的数字微镜装置，以及将光发射到数字微镜装置前方或后方的光源。
24. 如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述光源是发光二极管。
25. —种图像显示方法，其特征在于，包括 从输入视频图像的一帧创建直方图，所述直方图表示灰度级范围内的像素频度与代表灰度级的对应关系；对于所述光源辉度的各个光源等级，计算各第一亮度和各第二亮度之间的差分，所述 各第一亮度是对各代表灰度级预先设定的亮度，所述各第二亮度是对在图像显示器上显示 的各代表灰度级预获得的亮度，对于各代表灰度级，累加其频度与差分的乘积；选择具有最小累加总和或累加总和小于阈值的光源等级；以及基于表示图像的信号，向通过调制从光源发出的光的反射率和透射率来显示图像的光 调制装置提供输入视频图像其中一帧的信号，并且进行控制，从而使光源辉度可调的光源 发射亮度对应所选择的光源等级的光。
26. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，计算差分包括对根据预定的灰度级转换规则转换所述各代表灰度级所获得的转换后的各代表灰度级，计算第一亮度和第二亮度之间 的差分， 提供过程包括向光调制装置提供根据预定的灰度级转换规则通过转换输入视频图像中 的一帧所得到的图像信号。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，对每个光源等级都提供多个灰度级转换规 则，选择过程包括在为各光源等级和灰度级转换规则的组合计算获得的累加值中，选择 其累加值为预定的阈值或更小，或者是最小值的光源等级和灰度级转换规则，提供过程包括向光调制装置提供根据所述选定的灰度级转换规则转换输入视频图像 中的一帧所得到的图像信号。
全文摘要
图像显示方法包括创建显示了包括在与代表灰度级一致的等级范围中像素的频度的直方图；计算用于每一个代表灰度级的预定的第一亮度和用于通过光源辉度的多数光源等级的每一个显示在图像显示器中的代表灰度级的预先得到的第二亮度之间的差分，对每个代表灰度级，通过频度累加了差分，选择带有最小累加总和或累加总和小于阈值的光源等级；向通过调制光源发出光的反射率和透射率来显示图像的光调制装置提供输入视频图像的其中一帧的信号，并且进行控制，从而使光源发射亮度对应与选定的光源等级的光。
文档编号G09G3/34GK101149903SQ20071015262
公开日2008年3月26日 申请日期2007年9月20日 优先权日2006年9月21日
发明者伊藤刚, 马场雅裕 申请人:株式会社东芝
技术领域：
本发明涉及一种可增强显示视频图像的视觉对比度的图像显示设备和方法。
背景技术：
近年来，以液晶显示设备为例，装备了光源和用以调制光源发出光的光调制装置的图像 显示设备得到了广泛的应用。然而，在上述的图像显示设备中，光调制装置不具有理想的 调制特性；因此，特别是在显示黑色图像时，光调制装置的漏光会导致显示的图像对比度 下降。为了抑制对比度下降，提出了多种方法，这些方法根据输入视频图像来调制光源的亮度。 例如，根据JP-A2005-148709 (Kokai)，得到输入视频图像的灰度级的最频值或平均值， 基于最频值或平均值对光源的亮度进行调节。另外，根据日本专利号3583124的专利，可 以得到输入视频图像灰度级的峰值或平均值，基于峰值或平均值对光源的亮度进行调节。 此外，根据日本专利号3495362的专利，可以得到输入视频图像灰度级的平均值，基于平 均值对光源的亮度进行调节。根据输入视频图像来调节光源的亮度，与带有恒定的光源辉度的图像显示设备相比，所 有的前述的技术都可以增强对比度。所有前述的方法都可以基于输入视频图像灰度级的代 表值，如平均值，最频值，或峰值对光源的亮度进行调节。然而，存在大量的视频图像， 即使前述的代表值相同，它们各自的灰度级的分布也各不相同；在各前述的技术中，给所 有的视频图像指定了相同的光源辉度，在某些情况下，不能充分得到输入视频图像的对比 度。发明内容依照这项发明的一个方面，图像显示设备包括图像显示器，直方图创建单元，光源辉 度计算器，以及控制单元。图像显示器包括光源辉度可调的光源，以及光调制装置，它以 表示图像的信号为基础，通过调制从光源发出光的透射率和反射率来显示图像。直方图创 建单元对输入视频图像的其中一帧建立直方图，直方图显示了包括在与代表的灰度级联系的等级范围中的像素的频度。光源辉度计算器包括不同的差值计算单元，差值累加单元， 以及光源辉度选择单元。差值计算单元计算用于每个代表的灰度级的每个预定的第一亮度 和通过光源辉度的多数光源等级中每一个在图像显示器上显示的每个代表灰度级每个预 先得到的第二亮度之间的差值。对于每个代表的灰度级，差值累加单元通过频度累加差值。 光源辉度选择单元选择了有最小累加总和或比阈值更小的累加总和的光源等级。控制单元 向光调制装置提供了输入视频图像其中一帧的信号并进行控制，从而使光源发射亮度与选 定的光源等级对应的光。依照这项发明的一个方面，图像显示方法包括下面的歩骤创建直方图，对于多数光源 辉度的光源等级中的每个都计算第一和第二亮度的差分，通过频度来累加这些差分，选择 选定的光源辉度，向光调制装置提供输入视频图像其中一帧的信号，以及控制光源。从输 入视频图像中的一帧创建了直方图并且直方图显示了包括在与代表的灰度级联系的等级 范围中的像素的频度。每个第一亮度对于每个代表的灰度级都预先设定，每个第二亮度对 于通过多数的光源辉度的多数光源等级中每个在图像显示器上显示的每个代表的灰度级 都预先得到。通过频度累加了每个代表的灰度级的差值。选定的光源等级有最小的累加总 和或比阈值更小的累加总和。光调制装置以表示图像的信号为基础，通过调制从光源发出 光的透射率和发射率来显示图像。控制光源以使它发射亮度与选定的光源等级对应的光。 光源的亮度是可以调节的。
图1是显示依照实施例1的图像显示设备的结构图；图2是显示以一个灰度级为单位的横坐标绘制的直方图一例的示意图； 图3是表示以32个灰度级为单位的横坐标绘制的直方图一例的示意图； 图4是说明依照实施例1的背光辉度计算器的操作的流程图； 图5是表示灰度级"X"和亮度G(X)的相互关系的表格数据的一例的示意图； 图6是通过对图1中的图像显示设备增加了ROM而得到的图； 图7是表示灰度级"x"和亮度g(x,I)相互关系的表格数据一例的示意图； 图8是表示仅保留在背光辉度为Imax(4.0)时，灰度级对亮度特性的表格； 图9是表示关于各背光辉度，灰度级"x"和G(x)和g(x，I)之差的绝对值的相互关系的表 格；图10是表示依照实施例2的图像显示设备的结构图11是说明实施例2中的评估值更新步骤的流程图；图12是表示输入灰度级"X"和输出灰度级f(X,I)之间的关系；图13是表示输入灰度级"X"和输出灰度级f(X,I)之间相互关系的表格数据一例的表格；图14是阐明依照实施例3的图像显示设备的结构示意图；图15是说明实施例3中的评估值更新步骤的流程图；图16是阐明依照实施例4的图像显示设备的结构图；图17是说明实施例4中的背光计算器的操作流程图；图18是表示十种灰度级转换规则的示意图；图19是表示输入灰度级"X"和输出灰度级fi(X)之间相互关系的表格数据一例的表格；图20是阐明依照实施例5的图像显示设备的结构图； 图21是说明时间累加直方图的创建过程；图22是通过对图20的图像显示设备增加场景变化检测单元来得到结构图； 图23是说明使用场景变化检测的直方图创建单元的操作图；图24是阐明依照实施例6的图像显示设备的结构图；以及图25是阐明使用数字微镜设备的投影式图像显示器的例子；具体实施方式
(实施例1)图l是一幅图表，阐明了依照这项发明的实施例1的图像显示设备的结构。依照实施例1的图像显示设备配置了直方图创建单元ll，背光辉度计算器(光源辉度计算器)12，定 时控制器(控制单元)13，背光驱动器14，以及图像显示器15;图像显示器15是液晶显 示器，它配置了液晶面板16作为光调制装置，以及布置在液晶面板16之后的背光17作 为光源。输入视频图像被输入到直方图创建单元11和定时控制器13。以输入视频图像为 基础，直方图创建单元计算每一个预定灰度级的包括在各自等级范围内的像素的数目，从 而创建直方图，其使灰度级代表各等级范围并与包括在等级范围内的像素数目(体现像素 频度的像素数目)互相对应。背光辉度计算器12以直方图创建单元11创建的直方图为基 础，计算背光17的光发射的亮度(光源辉度)。定时控制器13调整输入视频图像和由背 光辉度计算器12计算的背光辉度之间的同步；输入视频图像与用于驱动液晶面板16的同 步信号一起，传输到液晶面板16中，并且背光辉度被传输到背光驱动器14中。基于输入 的背光辉度，背光驱动器14创建传输到背光发射器17上用于驱动和控制背光17发射器
的背光驱动信号。最后，输入视频图像被写入液晶面板16中；同时，基于背光驱动器14 输出的背光驱动信号，背光17发射光，从而在液晶面板16上显示图像。 下面将详细描述每个单元的操作。 (直方图创建单元ll)对于输入视频图像的一帧(输入图像)，直方图创建单元计算每一个预定的灰度级的包 括在各自等级范围内的像素的数目(像素的频度)。此外，直方图中的频度可能是如下的 对于整体像素数目的归一化的值，而不是像素数目[公式1]<formula>formula see original document page 10</formula>其中h。(x)是灰度级"X"的对于总像素数目归一化的频度，h(X)是灰度级"X"的频度。此外，可考虑权重以构成频度。[公式2]<formula>formula see original document page 10</formula>
其中h。(x)是通过将灰度级"x "的频度h(x)提高到a次幂后得到的值，"a "表示权重。通过令a是一个O到l之间的值，可以得到在低频度和高频度之间有相对较小差分的 h (x)。输入视频图像的类型可以采用很多方式；然而，在实施例1中，输入视频图像被配置为3通道，即红色，绿色和蓝色通道，并且直方图创建单元ll不区分彼此通道只创建 一个直方图。在另外可能的结构中可对每个像素通过利用红色，绿色和蓝色通道各自灰度 级的最高灰度等级来创建直方图。另外，在输入视频图像的类型是由包含亮度信号和两种 色差信号的Y-通道，Cb-通道，以及Cr-通道输入视频图像形成的情况下，既可关于作为亮 度通道的"Y"创建直方图，也可在输入视频信号根据公式3转化为红色通道，绿色通道 和蓝色通道的视频图像后，如上所述建立直方图。 [公式3]<formula>formula see original document page 10</formula>
其中，"Y"， "Cb"和"Cr"是亮度和色差信号各自的8位归一化的值，"R"， "G"和"B" 分别是红色通道，绿色通道和蓝色通道视频信号的8位归一化的值。此外，公式3示范转 换的一例；还可以使用另外的转换系数。而且，与前述转换相反的是，红色通道，绿色通 道和蓝色通道输入视频图像根据公式4转化为Y-通道值，然后通过Y-通道值来建立直方图， 这种构成也是可能的。 [公式4]Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B在红色通道，绿色通道和蓝色通道的每一个都有8位灰度级的情况下，通过计算每个灰 度级的频度并创建直方图，如图2所示，可以得到从第0到第255灰度级的频度分布。在 这个例子中，等级范围是l，第0到第255灰度级自己就表示了对应的等级范围。然而， 在这点上，为了降低保留直方图的存储能力或降低创建直方图过程的数量，创建直方图的 结构可能是以每两个或更多灰度级为基础来创建直方图，而不是如图2所示的结构，其中 计算了每个灰度级的频度。例如，图3是横坐标以32灰度级为单位绘制的直方图的例子。 在输入视频图像是8位灰度级的情况下，通过将二进制表达的五个低位设置为0，输入视 频图像通过3个高位来表现；即，全部的灰度级以32灰度级为单元。每个等级范围(如 从第0到第31灰度级)可通过范围的中心值来表示。例如，关于图3中的例子，从第0 到第31的等级范围通过第16级灰度级来表示；从32级到63级的灰度级通过48级灰度 级来表示。另外，为了进一步降低计算量和存储量，机构可能在直方图中只检测一些灰度 级。例如，可在创建了全部灰度级的直方图之后，计算对应直方图中的平均值，中值，以 及最频值的各自的灰度级，并且除了对应平均值，中值和最频值的前述的灰度级(或者至 少一个前述的灰度级)夕卜，其它灰度级的频度被设置为0。通过前述处理创建的直方图被 输入背光辉度计算器12中。 (背光辉度计算器12)背光辉度计算器12以直方图创建单元11创建的直方图为基础，来计算背光辉度。计算 背光辉度的方法将依照流程图4来进行详细的说明。在设定步骤1中(Sll)，设定显示在图像显示器15上的灰度级对亮度的特性。在背光 辉度计算器12中，预先设定了图像显示器15的最大动态范围。例如，在理想最大动态范 围的情况下，其中最大值和最小值分别为1和0，最大动态范围用公式5来表示。 [公式5]<formula>formula see original document page 11</formula> 其中D^,D^分别是显示在图像显示器15上最大动态范围的最小值和最大值。此外，最大动态范围可以背光辉度的预先设定调制范围和液晶面板16的特性为基础，通过公式6来设置。[公式6]<formula>formula see original document page 12</formula>其中Imin，I皿分别表示背光辉度的调制范围的最小值和最大值，并且Tmm,i;^分别表示液 晶面板16的最小和最大透射率。另外，U,I—T^，1^可为相对值；比如，在U设置 为1的情况下I^可能被设置为相对值，在T,，设置为1的情况下T,可能被设置为相对值。而且，最大动态范围在分析上可以用公式6表示；然而，在实际中，可在可显示在液晶面板16上的最小灰度级(在可以使用8位表示的液晶面板情况下，为第0灰度级)通过背 光17的亮度调制范围的最小背光辉度来显示的情况下，测量的图像显示器15的亮度被定 义为可以显示图像显示器15上的最小显示亮度，在可以显示在液晶面板16上的最大灰度 级(在可以使用8位表示的液晶面板情况下，为第255灰度级)通过背光17的亮度调制 范围的最大背光辉度来显示的情况下，测量的图像显示器15的亮度被定义为可以显示在 图像显示器15上的最大显示亮度，并且D^被设置为1，在最大显示亮度被归一化为1的情况下，最小显示亮度被设置为D皿。接下来，如上所述在最大动态范围上设置了灰度级对亮度的特性。假设明亮度是通过亮 度来表示的，灰度级对亮度的特性可以分析性的通过公式7来计算。 [公式7]<formula>formula see original document page 12</formula>其中"X"是用8位表示的灰度级，是用来修正输入视频图像的伽马值。通常使用2.2作为伽马值。公式7表示了灰度级对亮度特性；然而，由于人们的感知亮度特性和亮 度的对数成比例，灰度级对亮度的特性也可能是灰度级对亮度对数的特性，如公式8所示。 [公式8]<formula>formula see original document page 12</formula>，可使用在均匀色度空间定义的明度，作为灰度级对明度特性。严格来说，明度是被CIE (Internatinal Commission on Illumination)标准化的，在暗区非 线性变化的；然而，在公式9中，明度被认为是简单地与亮度的《次幂方成比例。上述的G(x),G,。g(x),G"x)对应于预先设定的各自灰度级的亮度。另外，灰度级对亮度的特性可以使用公式7到9来计算；然而，可能如下所述进行构成。 例如，在确定了D^,D^后，基于灰度级"x"和亮度G(x)的关系，预先创建灰度级"x"和亮度G(x)互相联系的査找表数据。图5是一个表格数据的例子。如图6所示，创建的表 格数据被预先存储在ROM (只读存储器)18或同样的设备中，它们可以通过背光辉度计 算器12来存取。获取每个灰度级的亮度时，对于灰度级"x"，通过参考ROM18，可以得到对应灰度级"x"的亮度。而且，在准备多个D^和D皿，D^和D^组合改变的情况下，例如，通过用户的指令，可准备多个对应各自联合的表格数据项，从而参考对应于设 定联合的表格数据。在设定步骤2 (S12)中，设定了图像显示器15的实际灰度级对亮度的特性。在特定的 背光辉度"I"下，图像显示器15的动态范围可以通过公式IO来表示。其中d^(I),d^(I)分别是动态范围的最小值和最大值，在背光辉度是"I"的情况下，它们可以显示在图像显示器15上。另外，图像显示器15的动态范围可以通过公式10来分析性的表示；然而，在实际中，d^和d^的结构可能是，在可以显示在液晶面板16上的最小灰度级(在可以使用8位表示的液晶面板情况下，为第0灰度级)通过背光辉度"I" 来显示的情况下，图像显示器15测定的亮度被定义为可以显示在图像显示器上的最小显 示亮度，在背光辉度为"I"的情况下，在可以显示在液晶面板16上的最大灰度级(在可 以使用8位表示的液晶面板情况下，为第255灰度级)通过背光辉度"I"来显示的情况下， 图像显示器15测定的亮度被定义为可以显示在图像显示器上的最大显示亮度，在背光辉度为I皿的情况下，在d皿,(U归一化为1的情况下，最大显示亮度被设定为d^,(1)，在[公式9][公式10]dmax(Imax)归一化为1的情况下，最小显示亮度被设定为dmin(I)。在设定图像显示器15中灰度级对亮度的特性时，在背光辉度为"I"的情况下，假设明 亮度通过亮度来表示，图像显示器15的灰度级对亮度的特性(通常称为伽马特性)可以 通过公式ll分析性的表示。 [公式ll]g(x,I)=、r(dmax(I) —dmin(I)) + dmin(I)、255,其中，"x"是用8位表示的灰度级，"r"是用来修正液晶面板16的伽马值。通常，使 用2.2作为伽马值。公式ll表示了灰度级对亮度的特性；然而，由于人们感知亮度的特性 与亮度的对数成比例，灰度级对亮度的特性可以是灰度级对亮度对数的特性，如公式12 表示。 [公式12](xI)— log(g(x,I)) g'。"Xj) 1og(g(255，1』而且，如公式13所示，采用在均匀色度空间定义的明度，可表示灰度级对明度特性。 [公式13]gL.(x,I) = g(X,I)%此外，如公式9的情况，公式13中的明度被认为是简单的与亮度的)^次幂方成比例。在灰度级"x"通过光源辉度"I"被显示在图像显示器上的情况下，上述的 g(x, 1)， gl。g (x, I), gl/ (x, I)中的每个都对应明亮度。另外，灰度级对亮度的特性可使用公式11到13来计算；然而，可为如下所述的形式。 例如，在确定了d^(I)，d^,(I)之后，基于灰度级"X"和亮度g(X，I)的关系，灰度级"X"和亮度g(x,I)互相联系，预先创建查找表格的数据。图7是一个表格数据的例子。在背光 辉度从0.1到1.0以0.1的幅度变化的情况下，图7中的表格数据被作为对应亮度的灰度级 被保留。如图6所示的那样，创建的表格数据被预先存储在ROM18或同样的设备中，它 们可以通过背光辉度计算器12来存取。获取每个灰度级的亮度时，关于灰度级"x"和背 光辉度"1"，通过参考ROM18，在背光辉度为"I"的情况下，可以得到对应灰度级"x" 的亮度。此外，依照图7，在背光辉度为"I"的情况下，灰度级对亮度的特性被保留；然而，在如图8所示的另一个结构中，可保留仅在背光辉度为"Imax(=1.0)"的情况下，灰度级对亮度的特性，在其它的背光辉度的情况下，灰度级对亮度的特性与在背光辉度为"Imax "情况下的亮度成比例的计算。此外，设定步骤1 (S11)和2 (S12)不需要对输入视频图像的每一帧进行执行，只需 要在开始时执行一次(即，当打开图像显示设备的电源时)。另外，在灰度级对亮度的特 性已经被作为表格数据被保存的情况下，设定步骤l (S11)和2 (S12)可以忽略。在初始化步骤l (S13)中，初始化用于以下处理的变量。例如，执行如公式14表示的 处理。 [公式14]I仨I關Emin—MAX—VAL Iopt — I其中E皿n表示在后描述的输出背光辉度更新步骤中使用的最小评估值，1。pt表示最终确定的背光辉度输出值。符号"表示右边的值取代了左边的值。"MAX—VAL"是以后描 述的评估值E(I)能达到的最大值。在初始化步骤2 (S14)中，用公式15来初始化在以后描述的评估值更新步骤中使用的 评估值E(I)。 [公式15]E(I) — 0在评估值更新步骤(S15)中，首先，在当前灰度级和背光辉度分别为"x"和"I"的情 况下，计算最大动态范围中的亮度G(x)和图像显示器15的亮度g(x，I)之间的差分，差值乘 以在直方图创建单元得到的灰度级"x"的频度h(x)，最后的结果被加到评估值E(I)(S15a) 中。例如，在以绝对值评估差分的情况下，评估值E(I)如公式16所示。计算差分的处理和 差值计算单元的处理对应；执行乘法的处理对应于差值累加单元的处理。 [公式16]E(I) — E(I) + |G(X)-g(x,I)lh(x)在以平方评估差分的情况下，评估值E(I)如公式17所示。 [公式17]
E(I)仨E(I) + (G(x)-g(x，I)fh(x)另外，在公式16和17的每一个中，都是通过使用灰度级对亮度的特性来进行评估的； 然而，如同灰度级对亮度的特性那样，可能使用在设定步骤1 (S11)和2 (S12)中设定 灰度级对亮度的特性。当灰度级对明度的特性被作为灰度级对亮度的特性使用时，在使用 均方误差作为差分的情况下，评估可以通过公式18表示。 [公式18]E(I) — E(I) + {GL. (x) - gL. (x,I)f h(x)此外，可使用灰度级"X"的频度h(X)的由直方图创建单元创建的合适的变量hn(X)和h。(x)。而且，可在评估值更新步骤中，将权重加入直方图创建单元得到的h(x)中。例如，在依照公式16执行评估更新的情况下，评估值被表示如下 [公式19]E(I)仨E(I) + lG(x)-g(x,I)lh(x)"其中"是向灰度级"X"的频度h(X)增加的以幂表示的权重；"""可以取不同的值； 然而，根据经验，将它的值取在0和1之间。在完成了对当前灰度级"X"的评估值更新之后，就可以确定是否已经完成了对于所有 灰度级"x"的评估值更新(S15b);在完成了对所有灰度级"x"的评估值更新(YES)的 情况下，紧接着步骤S15b就是背光辉度输出更新步骤(S16);相反的，在没有完成对所 有灰度级"x"的评估值更新(NO)的情况下，对灰度值"x"进行更新(S15c)，并且重 新更新了评估值(S15a)。例如，在直方图创建单元ll得到的直方图中，在得到每个从第 0灰度级和第255灰度级的频度的情况下，就可以确定是否灰度级"x"是第255灰度级或 更高；当灰度级"x"小于第255灰度级时，向灰度级"x"加1以更新灰度级"x"。另外，在前述的设定步骤1 (S11)和2 (S12)中，已经说明了将灰度级对亮度的特性 G(x)和g(x,I)作为表格数据保留的结构；而且，还可是将灰度级对亮度的特性G(x)和g(x,I) 的差值作为表格数据保留的结构。换句话说，在评估值E(I)依照公式16进行评估的情况下， 如图9表示的例子，表格数据被预先保留在如图6所示的ROM18或同样的设备中，在表 格数据中，对于每个调制的背光辉度，灰度级"x"和G(x)与g(x,I)之间的差值相互联系。 并且当依照公式16进行了评估时，表格数据参考关于灰度级"x"和背光辉度"1"，以获 取差值。
在背光辉度输出更新步骤(S16)中，在背光辉度为"I"时，确定在评估值更新步骤(S15) 中获得的评估值E(I)是否小于最小评估值E^ (S16a);当评估值E(I)小于最小评估值E^(YES)时，背光辉度输出更新到当前的背光辉度"I"并且最小评估值E^更新至当前的评估值E(I) (S16b)。最后，要确定是否对所有的预先设定的背光辉度实行了评估(第一 到第n个亮度)(S16c);当没有对所有预设的背光辉度进行评估时(NO),就更新背光辉 度"I" (S16d)，并继续初始化步骤2 (S14)。例如，在背光辉度的调制范围内，亮度以幅度0.1从^n增加到Lax，并且当前背光辉度"I"小于^m的情况下，则对背光辉度"I"增加o.i以更新背光辉度"r。相反的，在对所有预设的背光光源的亮度进行了评估的情况下(YES)，从背光辉度计算器12中输出当前的背光辉度输出I。pt。也就是说，背光辉度计算器12在多个背光辉度中选择能产生最小评估值的背光辉度，并将选定的背光辉度作 为背光辉度输出I。pt输出。例如，这种处理对应于选择单元的处理。在这个实施例中，说明了一个例子，其中在多个背光辉度中，选定能产生最小评估值的背光辉度；然而，不同 与以上情况，结构可能是当获得了与预设阈值相同或比预设阈值小的评估值时，处理就结 束，并且选定这时的背光辉度。使用这种结构，就不需要执行获得所有背光辉度评估值的 计算；因此，背光辉度计算器12的处理时间就减少了。在这个实施例中，评估值E(I)表示对于一输入视频图像的需显示在图像显示器15上的输 入视频图像的灰度级对亮度的特性的直方图，和，在当前背光辉度为"I"的情况下，图像 显示器15的灰度级对亮度的特性的直方图之间的相似程度。换句话说，评估值E(I)越小，希望显示在图像显示器15上的输入视频图像的直方图和在 当前背光辉度为"I"的情况下，实际显示在图像显示器15上的输入视频图像的直方图就 越相似。因此，得到用于多个背光辉度"I"的评估值E(I)，并且产生最小E(I)的背光辉度"I"被设定为背光辉度输出I。pt。 (定时控制器13)定时控制器13控制在传输到液晶面板16中的视频信号和传输到背光驱动器14中的背 光辉度信号之间的定时。由于作为基本操作，直方图创建单元ll扫描输入视频图像的一帧 上的所有像素，以创建直方图，因此，视频图像输入定时控制器13的时刻与从背光辉度 计算器12向定时控制器13输入视频信号的背光辉度信号的时刻互不相同，相差一个帧周 期或更多。从而，为了对定时的延迟进行调整，举例来说，定时控制器13通过使用帧缓冲器来对输入视频图像输出的时间进行延迟，从而使输入视频图像的时刻与背光辉度信号 输出的时刻同步。换句话说， 一般由于输入视频图像时间连续，可例如，将基于输入视频 信号的第n帧得到的背光光源的亮度I(n)与输入视频信号的第(n+l)帧同步。换句话说，将 自实际显示在图像显示器15上的视频图像的背光辉度延迟一个帧周期。在这种情况下， 不需要利用定时控制器13大幅度的延迟输入视频图像；因此，就可以减少存储量。此外， 在定时控制器中，创建用于驱动液晶面板16的不同的同步信号(比如水平同步信号和垂 直同步信号)，并且将它们与输入视频信号一起传输到液晶面板16中。 (背光驱动器14)基于定时控制器13输出的背光辉度信号，背光驱动器14创建驱动信号使背光17发射 光。根据配置在背光17上的光源的类型，背光驱动信号的结构各不相同； 一般的，可以 使用冷阴极管，发光二极管(LED)，或者其相似作为用于液晶显示设备的背光光源。前述 的光源的亮度可以通过控制使用的电压和电流来调节。然而， 一般来说，可以使用PWM(脉宽调制)控制，其中亮度通过快速转变发射周期和非发射周期来调制。在本实施例中， 采用LED光源作为背光光源，其发射强度可以相对容易的进行控制，并且利用PWM控制 来调节亮度。因此，基于背光辉度信号，背光驱动器14创建传输给背光17的PWM控制 信号。(图像显示器15)如上所述，图像显示器15配置了作为光调制装置的液晶面板16，以及布置在液晶面板 16后可以调节光源辉度的背光17。在图像显示器15中，定时控制器13中输出的视频信 号被写入液晶面板16 (光调制装置)，并且背光驱动器14输出的背光驱动信号使背光17 发射光，从而显示输入视频图像。此外，如上所述，在这个实施例中，使用LED光源作为 背光光源。如此前的描述一样，依照这个实施例，根据输入视频图像的灰度级分布来控制光源的亮 度；因此，光源的亮度可以被更精确的控制，从而可以得到具有卓越的视觉对比度并且减 少能量消耗的图像显示设备。(实施例2)依照这项发明的实施例2，基本结构和实施例1结构相同的图像显示设备的特征在于， 在背光辉度计算器中，执行预先设定的灰度级转换并且计算评估值，输入视频图像接收到 预先设定的灰度级转换并且传输到液晶面板中。图10是一幅图表，说明了依照本发明实施例2的图像显示设备。如同实施例1的情况 一样，使用了根据表格数据(ROM18的第一查找表)(参考图5和7)得到灰度级对亮度 的特性的结构。如同实施例1的情况一样，输入视频图像被输入直方图创建单元21和定 时控制器23中，并且在直方图创建单元21中创建直方图。根据ROM18的第一査找表， 其中保留了预定的灰度级转换规则，以及ROM19的第二查找表，其中保留了预定的灰度 级转换规则，背光辉度计算器22计算背光辉度并且将计算的背光辉度传输到定时控制器 23中。与实施例l对比，实施例2的定时控制器进一步配置了视频信号转换单元30，用 来调整输入视频图像和通过背光辉度计算器22计算的背光辉度之间的同步，并且在视频 图像转换单元30中，根据第二查找表将灰度级转化应用于输入视频图像。在视频图像转 换单元30中接收到灰度级转换的输入视频图像，与用于驱动液晶面板26的同步信号一起 传输到液晶面板26中；背光辉度传输到背光驱动器24中。基于输入的背光辉度，背光驱 动器24创建用于驱动和控制传输到背光17中背光的背光驱动信号。最后，接受到灰度级 转换的输入视频图像被写进液晶面板26中；同时，基于背光驱动器24输出的背光驱动信 号，背光发射器发射光，从而在液晶显示面板26上显示图像。下面将对使实施例2的结构不同于实施例1的背光辉度计算器22，以及定时控制器23 进行详细说明。此外，其它结构都于实施例l中的结构相同；因此，在这里就不再加以说 明。(背光辉度计算器22)基本流程和实施例1中相同的背光辉度计算器22的处理的特征在于，在评估值更新步 骤中，执行预定的灰度级转换并且计算评估值。除了评估值更新阶段，其它结构和实施例 l中的结构相同；因此，在实施例2中，将根据图ll中的流程图来说明评估值更新步骤。在实施例1中的评估值更新步骤中，在当前灰度级和背光辉度分别是"x"和"I"的情 况下，计算最大动态范围的亮度G(x)和图像显示器的亮度g(x, I)之间的差分，差值乘以直 方图创建单元得到的灰度级"x"的频度h(x)，最后结果被加入评估值E(I)中。与之相比， 在实施例2中的评估值更新步骤(S25)中，在应用灰度级转换f(x)到灰度级"x"之后， 在当前灰度级和背光辉度分别是"x"和"I"的情况下，计算了最大动态范围的亮度G(x) 和图像显示器25上的亮度g(f(x), I)的差值，差值乘以在直方图创建单元得到的灰度级"x" 的频度h(x)，最后结果被加入评估值E(I) (S25a)。在用f(x)表示灰度级转换的情况下，灰 度级转换只依赖灰度级"x";因此，灰度级转换是恒定的灰度级转化，而与背光辉度或类 似参数无关。然而，在本实施例中，为了近一步提高视觉对比度，执行依赖背光光源辉度
"I"而变化的灰度级转换f(x，I)。例如，在以绝对值为基础评估差分的情况下，评估值E(I) 可以通过公式20表示。 [公式20]E(I) — E(I) + |G(x) — g(f (x,I)，I)lh(x)基于平方误差评估差分的情况下，评估值E(I)可以通过公式21表示。 [公式21]E(I)仨E(I) + (G(x) — g(f (x,I),I)}2h(x)此外，在公式20和21中，通过使用灰度级对亮度的特性来进行评估；然而，如同灰度级对亮度的特性一样，可使用在设定步骤1和2中设定的灰度级对亮度的特性。当像使用 灰度级对亮度的特性一样使用灰度级对明度的特性时，在使用平方误差作为差分的情况 下，评估可以通过公式22表示。 [公式22]E(I)仨E(I) + (GL. (x) — gL. (f(x,I),I)}2h(x)在对于当前灰度级"X"的评估值更新步骤完成之后，要确定是否对于所有的灰度级"X" 的评估值更新都已经结束(S25b);在没有完成对所有灰度级"X"的评估值更新的情况下(NO)，对灰度级"x"进行更新(S25c)，并且再次更新评估值(S25a)。例如，在直方图 创建单元21得到直方图的情况下，得到了从第0灰度级到第255灰度级的每个灰度级的 频度，首先，要确定灰度级"x"是否是第255灰度级或更高；当灰度级"x"低于第255 灰度级时，就向灰度级"x"增加1从而更新灰度级"x"。灰度级转换f(x,I)构成可以不同；然而，在这个实施例中，采用如图12所示的输入灰度 级"x"和输出灰度级f(x,I)的关系。换句话说，当背光辉度小时，在低灰度级侧输出灰度 级对输入灰度级的梯度大，当背光辉度大时，在高灰度级侧输出灰度级对输入灰度级的梯 度也大。在背光光源的亮度"I"很小的情况下，输入视频图像的多数的灰度级存在于较低 的灰度级侧；因此，由于较低的灰度级侧输出灰度级对输入灰度级的梯度大，暗区的对比 度可以进一步增强。相反的，在背光光源的亮度"I"很大时，输入视频图像的多数灰度级 存在于较高的灰度级侧；因此，由于较高的灰度级侧输出灰度级对输入灰度级的梯度大， 亮区的对比度可以进一步增强。另外，在图12中，虽然灰度级变换由具有两条不同梯度 的直线构成，灰度级变换也可为光滑曲线。灰度级变换f(x, 1)可以通过背光辉度计算器22 计算得到，然而，在本实施例中，通过输入灰度级"x"和输出灰度级f(x,I)互相联系的表 格数据得到，如ROM 19中的第二查找表。图13是一个第二査找表的例子。在评估值更 新步骤中，对于当前灰度级"x"和背光光源辉度"1"，通过参考第二查找表，得到输出灰度级f(x,i)。接下来，如同实施例i的情况，对于输出灰度级f(x,i)和背光光源辉度"r， 通过参考查找表得到对应亮度。(定时控制器23)定时控制器23的基本操作与实施例1中的操作相同；然而，在这个进一步配置视频图 像转换单元30的实施例中，定时控制器23用来将灰度级转换应用到输入视频图像并且传 输转换后的输入视频图像到液晶面板26上。除了视频图像转换单元30外，定时控制器23 的操作和实施例1的操作相同；因此，在这个实施例中，将详细说明视频图像转换单元30 的操作。视频图像转换单元30通过使用灰度级和背光辉度计算器22计算的背光光源的亮度I。pt来对输入视频图像像素的每个灰度级应用灰度级转换。换句话说，在水平像素位置"u" 和垂直像素位置"v"的视频图像的灰度级L(u，v)依照公式23处理。 [公式23]Lout(U,V) = f(L(u,V),Iopt)其中，L。ut(u,v)是输入视频图像在位置(u, v)处的像素的转换后的灰度级。依照公式23处理输入视频图像一帧的所有像素，输入视频图像就被转换了，当它与背光辉度信号同步 时，转换后的输入视频图像被传输到液晶面板26上。如前所述，依照这个实施例，可以得到具有卓越的视觉对比度并且减少能量消耗的图像显不设备。(实施例3)依照本发明的实施例3，与实施例2基本结构相同的图像显示设备的特征在于，关于背 光辉度计算器中的灰度级转换，在以从输入视频图像得到的直方图的最小灰度级频度不为 O和直方图的最大灰度级频度不为O为基础执行了灰度级转换之后，计算评估值，并通过 使用同样的灰度级转换来对输入视频图像进行转换并将它传输到液晶面板中。图14是一幅图表，说明了依照本发明的实施例3的图像显示设备的结构。如同实施例2 的情况一样，输入视频图像被输入直方图创建单元31和定时控制器33中，并且在直方图 创建单元31中创建直方图。创建的直方图被传输到背光辉度计算器32和等级范围检测单
元38中。等级范围检测单元38在直方图中检测频度不为0的最小和最大灰度级。以等级 范围检测单元38检测到的最小和最大灰度级确定的灰度级转换为基础，背光辉度计算器 32根据ROM 39中的保留灰度级对亮度的特性的查找表来计算背光辉度，，并且将计算的 背光辉度传输到定时控制器33中。与实施例2情况相同，定时控制器33配置视频图像转 换单元40，调节输入视频图像和背光辉度计算器32计算的背光辉度之间的同步，并且视 频图像转换单元40将基于等级范围检测单元38检测到的最小和最大灰度级的灰度级转换 应用到输入视频图像上。通过视频图像转换单元40中的灰度级转换的输入视频图像与用 于驱动液晶面板36的同步信号一起，传输到液晶面板36中；背光辉度被传输到背光驱动 器34中。基于输入的背光辉度，背光驱动器34创建用于驱动和控制背光的背光驱动信号， 其中背光被传输到背光发射器37中。最后，灰度级转换后的输入视频图像被写入液晶面 板36中；同时，以从背光驱动器34中输出的背光驱动信号为基础，背光发射器37发射 光，从而在液晶面板36上显示图像。
下面将详细说明使本实施例的结构不同于实施例2结构的等级范围检测单元38，背光辉 度计算器32，以及视频图像转换单元40。此外，其它结构与实施例2中的结构相同；因 此，将不再对它们进行说明。
(等级范围检测单元38) 等级范围检测单元38根据直方图创建单元31创建的直方图，来检测频度不为0的最小 和最大灰度级。换句话说，检测包括在输入视频图像中的最小和最大灰度级。可以用不同 的方式设计检测方法；在本实施例中，从第O灰度级开始扫描时，第一个频度不为O的灰 度级被定义为最小灰度级，在从第255灰度级开始扫描时，第一个频度不为0的灰度级被 定义为最大灰度级。另外，如上所述，不需要精确的获得最小和最大灰度级，可整个频度 中频度超过对应预定比例(如5%)频度的各自的灰度级定义为最小和最大灰度级。也就 是说，结构在从第0灰度级开始扫描时，累加的频度超过整个频度5%的灰度级被定义为 最小灰度级，在从第255灰度级开始扫描时，累加的频度超过整个频度5%的灰度级被定 义为最大灰度级。上述构成可减少包含在输入视频图像中的噪声的影响。
(背光辉度计算器32)
背光辉度计算器32的处理在基本流程上和实施例2是相同的；然而，在评估值更新步 骤中用于灰度级转换的方法与实施例2中的方法不同。除了灰度级转换之外，其它的结构 都与实施例2中的结构相同；因此，在本实施例中，将会描述灰度级转换规则。
依照这个实施例的灰度级转换规则指出以等级范围检测单元38检测的最小灰度级L^和最大灰度级Lmax为基础来执行灰度级转换。更具体的，最小灰度级Lmin和最大灰度级Lmax
分别被扩大到最小灰度级(第0灰度级)和最大灰度级(8位情况下为第255灰度级)，它 们可以被液晶面板36表示出来。因此，灰度级转换f(x，L^，L^)可以用公式24表示。
f (x，Lmin,L腿)=:j^ ^ (x — Lmin)
图15是一幅流程图，说明了依照本实施例的评估值更新步骤。在评估值更新步骤(S35) 中，通过公式24表示的灰度级转换f(x,L^，I^J来计算评估值(S35a)。在对当前灰度级
"x"的评估值更新完成之后，确定是否完成了对所有灰度级"x "的评估值更新(S35 b ); 如果没有完成对所有灰度级"x"的评估值更新(NO)，更新灰度级"x"，并且再次更新评 估值(S35a)。
(视频图像转换单元40)
视频图像转换单元40根据灰度级和等级范围检测单元38检测的最小和最大灰度级来对 输入视频图像像素的每个灰度级应用灰度级变换。换句话说，根据公式25的处理被应用 到输入视频图像上水平像素位置"u"和垂直像素位置"v"的灰度级L (u， v)上。 [公式25]
L0Ut(u,V) = f(L(U，V)，L,,L_)
其中L。ut(u，v)是输入视频图像在位置(u， v)处的像素的转换的灰度级。通过对输入视
频图像一帧的所有像素应用根据公式25的处理，对输入视频图像进行转换。
如前所述，依照这个实施例，可以得到具有卓越的视觉对比度并且减少能量消耗的图像 显示设备。
(实施例4)
依照本发明实施例4的基本结构和实施例2相同的图像显示设备的特征在于，在背光辉 度计算器的灰度级转换中，计算背光光源辉度为"I "的评估值，不仅仅根据一个灰度级 转换规则而根据多个灰度级转换规则，确定背光辉度和灰度级转换规则，并且通过由灰度 级转换规则确定的灰度级转换来对输入视频图像进行转换，并将其传输到液晶面板46中。
图16是一幅图表，说明依照本发明的实施例4的图像显示设备的结构。
图16适当的说明了与实施例2相同的结构；然而，实施例2中的第二查找表被第三查 找表代替，其中保留的数据互不相同。与实施例2相同，输入视频图像被输入直方图创建 单元41和定时控制器43，在直方图创建单元41中创建直方图。根据保留灰度级对亮度的 特性的第一查找表和保留了多个灰度级转换规则的第三査找表，背光辉度计算器42计算 背光辉度并传输计算的背光辉度到定时控制器43中。定时控制器43调节输入视频图像和 由背光辉度计算器42计算的背光辉度之间的同步，并且在视频图像转换单元50中，根据 第三查找表将灰度级转换应用到输入视频图像上。被视频图像转换单元50的灰度级转换 转化的输入视频图像与用来驱动液晶面板46的同步信号一起，传输到液晶面板46中；背 光辉度被传输到背光驱动器44中。以输入的背光辉度为基础，背光驱动器44创建用于驱 动和控制传输到背光发射器47中背光的背光驱动信号。最后，被灰度级转换转化的输入 视频图像被写入液晶面板46中；同时，以背光驱动器44输出的背光驱动信号为基础，背 光发射器47发射光，从而在液晶面板46上显示图像。
下面将详细说明使本实施例的结构不同于实施例2的背光辉度计算器42，以及视频图像 转换单元50。此外，其它结构都与实施例2中的结构相同；因此，就不再进行说明。 (背光辉度计算器42)
从基本流程上背光辉度计算器42的处理与实施例2中处理相同，在实施例2中，评估 多个背光辉度从而选择可以产生最优值的背光辉度；然而，本实施例不同于实施例2之处 在于这里分别评估了多个背光辉度和多个背光辉度的组合，从而选择能够产生最优值的背 光辉度和灰度级转换规则的组合。根据图17所示的流程图，来详细说明这个实施例的背 光辉度计算器42的操作。
设定步骤1 (S41)和2 (S42)与实施例1中对应的步骤相同。
初始化步骤1 (S43)和实施例1中初始化步骤1基本构成相同；然而在这个实施例中， 通过公式26表示的处理被加入通过公式14表示的初始化步骤1中。 [公式26]
i —0 i邻t — i
其中"i "是灰度级转换选择号码，在多个灰度级转换规则中选择一个输入灰度级"x" 的灰度级转换规则fi(x)。在本实施例中，如图18所示，设定了 IO种灰度级转换规则。此
外，如图18所示，灰度级转换规则可以被设置为不依赖背光光源的亮度"I ";然而，也 可设定为根据背光光源的亮度"I "的不同，具有不同灰度级转换规则。在这种情况下，灰度级转换规则被表示为灰度级"X "和背光光源辉度"I"的函数fi(X，I)。因此，通过背
光辉度计算器42的计算可以得到灰度级转换f,(x);在本实施例中，ROM49保存输入灰度
级"x"和输出灰度级fi(x)互相联系的表格数据作为第三査找表。图19是一个第三查找表
的例子。在后面描述的评估值更新步骤(S45)中，对于当前灰度级"x"和灰度级转换选
择号码"i "，通过参考第三查找表得到输出灰度级fi(x)。
在初始化步骤2 (S44)中，在评估值更新步骤(S45)中使用的评估值E ( I ， i )通 过公式27进行初始化。 [公式27]
E(I,i)仨0
在评估值更新步骤(S45)中，如同实施例2的情况一样，利用基于背光光源辉度"I" 和灰度级转换选择号码"i"选择的灰度级转换规则fi(x)，计算评估值E(I,i) (S45a)。例如，
在通过辉度和平方误差分别表示亮度和差分的情况下，对各灰度级"x "，评估值的更新 通过公式28来表示。 [公式28]E(I,i)仨E(I,i) + {G(x) — g(f,(x)，I)}2h(x)
通过对所有灰度级"x "应用公式28中的处理，在背光辉度为"I"以及灰度级转换规
则为fi(x)的情况下，计算评估值E(I,i) (S45b和S45c)。
在实施例2中，仅关于背光光源辉度"I"进行评估；然而，在本实施例的输出背光辉度 更新/输出灰度级转换规则更新步骤(S46)中，根据背光光源辉度"I"和灰度级转换规则
fi(x)的组合进行评估。首先，要确定在当前的背光光源的亮度"r和灰度级转换规则f;(x)
中，在评估值更新步骤(S45)中得到的评估值E(I,i)是否小于最小评估值E^ (S45);当 评估值E(I，i)小于最小评估值E^时(YES)，当前的背光光源的亮度"I"被认为是输出背 光光源的亮度I。pt ，表示当前灰度级转换规则fi(x)的灰度级转换选择号码"i"被认为是i。pt ，
并且最小评估值E^被更新为当前的评估值E(I，i) (S46b)。接下来，要确定是否对所有的
预先设定的灰度级转换选择号码进行了评估(S46c);当没有对所有预先设定的灰度级转 换号码进行了灰度级转换规则评估时(NO)，将"i"增加1进行灰度级转换规则更新(S46d)。 当已经对所有预设的灰度转换选择号码进行了评估(YES)，还要确定是否对所有预先设定 的背光光源的亮度"I"进行了评估(S46e)，当没有对所有预先设定的背光光源的亮度"I" 进行评估时(NO)，对背光光源的亮度"I"进行更新(S46f)并且继续初始化步骤2 (S44)。 在已经对所有预先设定的背光光源的亮度进行评估的情况下(YES)，当前的输出背光辉度 I。pt和输出灰度级转换选择号码i。pt从背光辉度计算器42中进行输出。
(视频图像转换单元50)
如同实施例2的情况一样，视频图像转换单元50通过使用灰度级和背光辉度计算器42 计算的输出灰度级转换选择号码，对输入视频图像像素的每个灰度级实施灰度级转换，从 而参考第三査找表。换句话说，依照公式29的处理被应用到输入视频图像的在水平像素 位置"u"和垂直像素位置"v"的灰度级L(u，v)上。 [公式29]
L。ut(u,vh、t(L(u,v))
其中L。ut(u,v)是输入视频图像上位于位置(u,v)上像素的灰度级。通过对输入视频图像的
一帧的所有像素应用依照公式29的处理，对输入视频图像进行转换，并且当它与背光辉 度信号同步时，转换后的输入视频图像被传输到液晶面板46上。
如前所述，依照这个实施例，可以得到具有卓越的视觉对比度并且减少能量消耗的图像 显示设备。
(实施例5)
依照这项发明的实施例5，基本结构和实施例1相同的图像显示设备的特征在于，多个 过去帧的直方图还保留在直方图创建单元，并且创建当前输入视频图像的直方图和多个过 去帧的直方图的累加的直方图。
图20是一幅图表，说明依照本发明的实施例5的图像显示设备的结构。图20中图像显 示设备基本的结构和实施例l的结构相同；然而，这个结构中进一步加入直方图保持单元 58。因为除了直方图创建单元51外的组成成分52到57都与实施例1中的对应成分相同， 所以就不再对它们进行说明；在这个实施例中，将详细说明直方图创建单元51的操作。 (直方图创建单元51)
依照这个实施例，基本操作和实施例1的操作相同的直方图创建单元51操作的特征在 于，在直方图保持单元58保存多个过去帧的直方图，并且直方图创建单元51向背光辉度
计算器52输出通过将当前输入视频图像的直方图和多个过去帧的直方图累加得到的时间 累加的直方图。
下面将会依照图21来说明用于时间累加的直方图的创建过程。图21表示在时刻t=2到 1=4时由直方图创建单元51输出的对应的直方图。在实施例1中，在时刻1=2时输出的直 方图是在时刻t-2时的输入视频图像的直方图；然而，在本实施例中，用于过去两帧的时 刻t=0和t=l时的直方图被保留在直方图保持单元58中；在时刻t=2时，通过将在时刻t=0， t=l， 1=2时各自的直方图相加而得到的时间累加的直方图被输出。此外，时间累加的直方 图的纵坐标刻度也不同于在时刻1=0， 1=1和1=2时各自直方图的纵坐标刻度。在时刻1=3 时，通过将在时刻t^， 1=2和1=3时的各自的直方图相加得到的时间累加直方图被输出； 之后重复相同的处理。 在这个实施例中，结构在直方图保持单元58中保留了过去两帧的 直方图；然而，结构可能是保留了大量的过去帧的直方图。但是，在这点上，使用保留了 大量的过去帧的直方图，在直方图中产生很大改变的情况下，在时间累加直方图中反映出 这些变化前要花费很长的时间；因此，可以通过使用与当前输入视频图像有很大不同的直 方图来计算背光辉度。因此，特别是在保留了大量过去帧的直方图的情况下，更可取的结 构如图22所示，进一步配置了图像改变检测单元59用来检测视频图像(图像)的改变， 并且在图像改变检测单元59检测到改变的情况下，保留在直方图保持单元58中的过去帧 的直方图被置零(所有的频度都设为0)。用于通过图像改变检测单元59的检测图像改变 的方法可以有很多种，在本实施例中，通过使用在时间相邻的两帧中检测到的直方图来进 行检测。使h(x，t)表示灰度级"x"在时刻"t"的频度，图像改变可以使用公式30来检测。 [公式30]
<formula>formula see original document page 27</formula>其中s(t)表示在时刻"t"时的图像改变检测的结果，"1"表示存在图像改变，"0"表示 不存在图像改变。"Ts"是用于确定是否存在图像改变的阈值。将会依照图23说明使用图
像改变检测的直方图创建单元51的操作。图23表示在时刻t =2和t =3之间检测到图 像改变的情况下，直方图创建单位51如何操作。在时刻t =2时输出的直方图是通过如上 所述的将时刻t =0， t =1禾Bt =2时各自直方图相加得到的直方图。之后，当以时刻t=2时输入视频图像的直方图和时刻t =3时输入视频图像的直方图为基础检测到场景变 化时，保存在直方图保持单元58中的过去两帧的在时刻t =1和t =2的直方图被归零， 即所有的频度被清零。所以时刻t =3时输出的直方图不受场景变化之前时刻t =1和t =2时的直方图的影响。接下来，在时刻t =4时，通过将时刻t =2， t =3禾Il t =4时 的直方图相加得到的直方图被输出但是，因为在时刻t:2时，也就是场景变化前的直 方图被归零，所以通过将时刻t =2， t =3禾B t =4时各自的直方图相加得到的直方图不 受场景变化之前直方图的影响。如上所述，通过使用由累加过去帧直方图得到的时间累加直方图，计算背光辉度，就可 使背光辉度不随由于输入视频图像噪声或移动引起的输入视频图像的微小改变而波动。从 而可抑制由于背光辉度的过度的波动引起的图像显示器的闪动。如上所述，依照这个实施例，可以得到具有卓越的视觉对比度并且减少能量消耗的图像 显示设备。(实施例6依照本发明的实施例6，基本结构和实施例1相同的图像显示设备的特征在于，在背光 辉度计算器中对帧之间的背光辉度的波动进行了限制。除了扩张了背光辉度计算器的处理 之外，这个实施例与实施例1相同；因此，下面将依照图1到4的实施例1中的详述来说 明这个实施例。在依照本实施例的背光辉度计算器12中，如同实施例1的情况一样，计算输出背光辉 度l。pt后，依照公式31和32的处理，对帧之间的背光辉度的波动进行限制。[公式31]I0Dt (t)=="叩t (t-l) + sgn (I丰(t) —I半(t —l))T!， |1丰(t)一I叩t (t —1)1〉T!opt " / 一 1 I叩t , otherwise然而，在这点上[公式32]sgn (a)=一l,a <0 l,a>0 0，a = 0 这里I。pt表示在时刻"t "的输出背光辉度，"T"表示波动的限制范围。换句话说，公式31表示在帧之间背光辉度的变化超过"T/'的情况下，改变量被限制到"T/'。通过执行了前面的处理，就可能限制输入视频图像帧之间的背光辉度的大幅度的变化；因此，就 可能抑制由于背光光源的亮度的过度波动引起的在图像显示器15上的闪动。但是，通过 前述的结构，同样在由于图像改变或同样的原因使显示的视频图像在帧之间相当大改变的 情况下，背光辉度的改变量被限制了；因此，对于显示图形的背光辉度的改变被大大的延 迟了。从而需要配置如图24所示的图像改变检测单元69，基于图像改变的检测结果，控 制帧之间的背光辉度的波动量。在这个实施例中，通过使用依照与实施例5相同的图像改变检测方法(通过公式30表示)得到的检测结果，对限制范围i;进行如下控制[公式33]<formula>formula see original document page 29</formula>其中"〃 "是大于1的正实数，TJt)是时刻"t "时背光辉度帧之间变化量的限制范围。 也就是说，在不存在图像改变的情况下(S ( t ) =0)，使用与公式31表示相同的限制范围T"在存在图像改变的情况下(s (t) =1)，使用通过将限制范围i;乘与系数 得到比i;大的限制范围。在当图像改变时背光辉度的变化很大的情况下，就可能通过使用依照公式33得到的限制范围T;(t)，按照公式31进行处理使背光辉度的变化和场景变化一致，。此外，在这个实施例中，构成为计算输入视频图像的输出背光辉度之后，限制背光辉度的时间变化；但是，也可以为其它的结构。例如，在实施例1中，通过背光辉度调制范围 从1^至1」1_，在输出背光辉度更新步骤中(图4中的S16)计算评估值E(I)，并确定输出背光辉度；但是，评估的背光辉度在前一帧输出背光辉度的附近，从而可以限制帧之间在 输出背光辉度上过度的变化。换句话说，在实施例1中，为了代替在时刻"t "的背光辉度的初始值"I"，在初始化步骤中(S13)设定了I^;在本实施例中，进行了如下的调 整 [公式34]<formula>formula see original document page 29</formula>
其中I。pt(t-l)表示在时刻t 一l时的输出背光辉度。然而，在这点上，在"I "小于I^的情况下，"1"被改成1_。因此，在输出背光辉度更新步骤中(S16)中的确定是否完 成了背光辉度调制范围的处理的步骤(S16c )中，实施例1需要确定在实施例1中"I " 是否小于调制范围的最大值Im^;但是，在本实施例中，调整为要确定"I "是否小于I。pt(t —1) + T,和U，当"I "小于I刚(t —1) + T,和I丽时，对背光辉度进行更新(S16d )并且继续初始化步骤2 (S14);当"I "不小于I。pt(t-l) + T,且不小于I则x时，处理结束。使用前述的结构，只在关于前一帧的输出背光辉度i。pt(t-i)的士i;范围内评估背光辉度；因此，同样在这个范围内确定输出背光辉度I。pt(t)。从而限制了输出背光辉度的时间变化。此外，同样在该结构中，可以结合场景变化检测；在这种情况下，可依照公式33得到i;(t)。在此之前，说明了透过型液晶显示设备的实施例，其中，例如图像显示器包括了液晶面 板和背光；然而，本发明不仅可以应用在透过型液晶显示设备上，还可以应用在不同图像 显示的结构上。例如，可以应用在投射式图像显示器上，其中包括了作为光调制装置的液 晶面板和诸如卤素光的光源。此外，这项发明同样可能应用在另一种投射型图像显示器中， 其中卤素光源和通过控制卤素光源发射光的反射来显示图像的数字微镜设备分别作为光 源和光调制装置。图25是一幅图表，说明了使用数字微镜的投影式图像显示器的例子。用于显示颜色的色轮71被布置在卣素光源77和数字微镜装置76之间，即在发射白光 的光源的光轴上。光轮71划分能够通过对应的红色区域，绿色区域和蓝色区域传输各自 颜色的光束的区域。当光源的光轴上的光轮71为红色时，从光源发出的，到达数字微镜 装置76的光的颜色变为红色；同时，输入图像中的红色部分在数字微镜装置76上显示。 被数字微镜装置76反射的光通过透镜72的路径输出。下面类似的是，通过将前面的操作 同样的应用于绿色和蓝色，并且通过颜色间快速的转换操作，就可以显示彩色图像。
权利要求
1.一种图像显示设备，其特征在于，包括图像显示器，其包括光源辉度可调的光源，以及光调制装置，其基于表示图像的信号，通过调制来自所述光源的光的透射率和反射率来显示图像；直方图创建单元，其设置为从输入视频图像的一帧创建直方图，所述直方图表示灰度级范围内的像素频度与代表灰度级的对应关系；光源辉度计算器，其包括差分计算单元，其对于所述光源辉度的各个光源等级，计算各第一亮度和各第二亮度之间的差分，所述各第一亮度是对各代表灰度级预先设定的亮度，所述各第二亮度是对在所述图像显示器上显示的各代表灰度级预获得的亮度，差分累加单元，其对于每一个代表灰度级，累加其频度与差分的乘积，光源辉度选择单元，它选择具有最小累加总和或累加总和小于阈值的光源等级；和控制单元，其设置为向所述光调制装置提供输入视频图像其中一帧的信号并进行控制，从而使光源发射亮度对应所选择的光源等级的光。
2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，亮度是以下之一当光源被设为最大光源等级时所得到的对于所述图像显示器辉度的相对辉度， 当光源被设为最大光源等级时所得到的对于所述图像显示器明度的相对明度， 当光源被设为最大光源等级时所得到的对于所述图像显示器辉度对数的相对辉度对数。
3. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，差分是以下之一 所述第一亮度和第二亮度之间差分的绝对值，以及 所述第一亮度和第二亮度之间差分的平方值。
4. 如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述直方图创建单元使用通过将像素频度提 高到第a次幂得到的值作为像素的频度(《是一个大于0的正实数)。
5. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述差分累加单元累加将所述频度提高到第a 次幂得到的值与所述差分的乘积(a是一个大于0的正实数)。
6. 如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述差分计算单元根据预定的灰度级转换规 则转换所述各代表灰度级，对所获得的转换后的各代表灰度级计算第一亮度和第二亮度之 间的差分，以及控制单元向光调制装置提供根据预定的灰度级转换规则通过转换输入视频图像中的一 帧所得到的图像信号。
7. 如权利要求6所述的设备，其特征在于，对应于光源等级提供各自不同的预定的灰度 级转换规则。
8. 如权利要求7所述的设备，其特征在于，在与光源等级关联的预定的灰度级转换规则 中，光源等级越小，较低的灰度级侧的输出灰度级对输入灰度级的梯度越大。
9. 如权利要求7所述的设备，其特征在于，在与光源等级联系的预定的灰度级转换规则 中，光源等级越大，较高的灰度级侧的输出灰度级对输入灰度级的梯度越大。
10. 如权利要求6所述的设备，其特征在于，对每个光源等级都提供多个灰度级转换规则， 所述光源辉度选择单元在为各光源等级和灰度级转换规则的组合计算获得的累加值中，选择其累加值为预定的阈值或更小，或者是最小值的光源等级和灰度级转换规则，所述控制单元向光调制装置提供根据所述选定的灰度级转换规则转换输入视频图像中 的一帧所得到的图像信号。
11. 如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述预定的灰度级转换规则将输入视频图像 的一帧中从与最小灰度级具有预定距离的第一灰度级到与最大灰度级具有预定距离的第 二灰度级的灰度级扩大到可以显示在所述光调制装置上的从最小灰度级到最大灰度级。
12. 如权利要求6所述的设备，其特征在于，进一步包括保存灰度级和转换后的灰度级互 相联系的表格数据的存储器，其中所述差分计算单元通过参考该表格数据得到转换后的灰 度级。
13. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，进一步包括保存灰度级和第一亮度互相联系 的表格数据的存储器，其中所述差分计算单元通过参考该表格数据得到第一亮度。
14. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，进一步包括对于每个光源等级保存灰度级和 第二亮度互相联系的表格数据的存储器，其中所述差分计算单元通过参考该表格数据得到 与每个光源等级相关的第二亮度。
15. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，进一步包括对于每个光源等级保存代表灰度 级和第一亮度与第二亮度之间差分互相联系的表格数据的存储器，其中所述差分计算单元 基于光源等级和代表灰度级，通过该参考表格数据得到差分。
16. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述直方图创建单元创建直方图，其中和代 表灰度级相关的频度被归零，所述代表灰度级不同于从所述输入图像中的一帧计算出的灰 度级的平均值、中值或最频值。
17. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，直方图创建单元包括存储器，该存储器保存 过去多个帧的直方图并且将过去多个帧的直方图加到当前的直方图上。
18. 如权利要求17所述的设备，其特征在于，进一步包括检测视频场景变化的场景变化 检测单元，其中当检测到视频场景的变化时，所述直方图创建单元从所述存储器中删除多个过去 帧的直方图。
19. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述光源辉度选择单元按以下方式进行修正， 对于为过去一帧视频图像输入所选择的光源等级，使所选择的光源等级落在第一等级范围 内。
20. 如权利要求19所述的设备，其特征在于，进一步包括用于检测视频场景变化的场景 变化检测单元，其中当检测到视频场景的变化时，所述光源辉度选择单元按以下方式进行修正，使所 选择的光源等级落在比第一等级范围大的第二等级范围内。
21. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述图像显示器是投射型或透过型液晶显示 器，其中具有作为光调制装置的液晶面板，以及将光发射到液晶面板前方或后方的光源。
22. 如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述光源是发光二极管。
23. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，图像显示器是投射型显示器，其中具有作为 光调制装置的数字微镜装置，以及将光发射到数字微镜装置前方或后方的光源。
24. 如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述光源是发光二极管。
25. —种图像显示方法，其特征在于，包括 从输入视频图像的一帧创建直方图，所述直方图表示灰度级范围内的像素频度与代表灰度级的对应关系；对于所述光源辉度的各个光源等级，计算各第一亮度和各第二亮度之间的差分，所述 各第一亮度是对各代表灰度级预先设定的亮度，所述各第二亮度是对在图像显示器上显示 的各代表灰度级预获得的亮度，对于各代表灰度级，累加其频度与差分的乘积；选择具有最小累加总和或累加总和小于阈值的光源等级；以及基于表示图像的信号，向通过调制从光源发出的光的反射率和透射率来显示图像的光 调制装置提供输入视频图像其中一帧的信号，并且进行控制，从而使光源辉度可调的光源 发射亮度对应所选择的光源等级的光。
26. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，计算差分包括对根据预定的灰度级转换规则转换所述各代表灰度级所获得的转换后的各代表灰度级，计算第一亮度和第二亮度之间 的差分， 提供过程包括向光调制装置提供根据预定的灰度级转换规则通过转换输入视频图像中 的一帧所得到的图像信号。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，对每个光源等级都提供多个灰度级转换规 则，选择过程包括在为各光源等级和灰度级转换规则的组合计算获得的累加值中，选择 其累加值为预定的阈值或更小，或者是最小值的光源等级和灰度级转换规则，提供过程包括向光调制装置提供根据所述选定的灰度级转换规则转换输入视频图像 中的一帧所得到的图像信号。
全文摘要
图像显示方法包括创建显示了包括在与代表灰度级一致的等级范围中像素的频度的直方图；计算用于每一个代表灰度级的预定的第一亮度和用于通过光源辉度的多数光源等级的每一个显示在图像显示器中的代表灰度级的预先得到的第二亮度之间的差分，对每个代表灰度级，通过频度累加了差分，选择带有最小累加总和或累加总和小于阈值的光源等级；向通过调制光源发出光的反射率和透射率来显示图像的光调制装置提供输入视频图像的其中一帧的信号，并且进行控制，从而使光源发射亮度对应与选定的光源等级的光。
文档编号G09G3/34GK101149903SQ20071015262
公开日2008年3月26日 申请日期2007年9月20日 优先权日2006年9月21日
发明者伊藤刚, 马场雅裕 申请人:株式会社东芝
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