專利名稱：圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照亮度顯示圖像的灰度的圖像顯示裝置，更具體地，涉及與人的視覺特性相符地修正圖像的灰度與顯示亮度之間的關(guān)系的控制。
背景技術(shù)：
自然界中現(xiàn)存的人可辨別的亮度(照度)范圍在從IX10_3到IXlO5Ix的寬范圍上延伸。據(jù)說，人將亮度感覺為與實際亮度的常用對數(shù)成比例的量值。因此，常規(guī)的圖像顯示裝置(諸如CRT、液晶顯示器、等離子體顯示器和有機EL顯示器)為每個像素分配顯示亮度，以使得將顯示在圖像顯示單元上的亮度的常用對數(shù)與輸入圖像的灰度具有比例關(guān)系。然而，亮度越接近人可辨別的最低限，按簡單的比例關(guān)系辨別像素的亮度差變得越困難。提出了一種技術(shù)，該技術(shù)與這樣的人的視覺特性相符地將可作為圖像顯示裝置可顯示的范圍中的相等間隔辨別的增量分配給灰度(NPL I)。用于醫(yī)學(xué)顯示器的標(biāo)準(zhǔn)由國家電氣制造商協(xié)會基于該技術(shù)提供。利用根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)的灰度-亮度轉(zhuǎn)換特性的圖像顯示裝置在市場上有售。該標(biāo)準(zhǔn)的名稱為DICOM (醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信)的GSDF (灰階標(biāo)準(zhǔn)顯示函數(shù))。如圖22所示，在該標(biāo)準(zhǔn)中，其基礎(chǔ)是將顯示在圖像顯示單元上的顯示亮度的常用對數(shù)與輸入圖像的像素的灰度具有比例關(guān)系；基于這個基礎(chǔ)，灰度越接近其最小值，被分配給灰度增量的、亮度的常用對數(shù)的變化量變得越大。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，人辨別亮度的變化或差異的能力具有一定范圍，該能力在 入射到視覺中的亮度太低時降低，并且在亮度太高時也降低。此外，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象出現(xiàn)在已得到實際利用的圖像顯示裝置的高亮度范圍中。另一方面，在DICOM的GSDF特性中，即使在超過I X 103cd/m2的高亮度范圍的范圍中，亮度的常用對數(shù)與輸入圖像的像素的灰度的比例關(guān)系也基本上保持。因此發(fā)現(xiàn)，在利用DICOM的GSDF特性的圖像顯示裝置中，與中間灰度范圍相比，由于亮度差辨別能力相對于圖像信號的改變而降低，所以高亮度和灰度范圍的灰度在灰度改變時是不可辨別的，從而引起看似平坦的現(xiàn)象。引文列表專利文獻PTLl :日本專利申請公開 No. 2001-309280PTL2 :日本專利申請公開No. H08-146921PTL3 :日本專利申請公開No. H06-169437非專利文獻NPL I :醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信(DIC0M)。第14部分-灰階標(biāo)準(zhǔn)顯示函數(shù)，國家電氣制造商協(xié)會
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種圖像顯示裝置，其避免高亮度和灰度范圍中的灰度的平坦化，并且能夠顯示這樣的灰度，在這些灰度中，亮度感覺差異從中間灰度范圍到最大灰度值以相等間隔改變。根據(jù)本發(fā)明，一種圖像顯示裝置包括顯示單元；和灰度轉(zhuǎn)換單元，其用于進行根據(jù)預(yù)定轉(zhuǎn)換特性將輸入圖像的灰度與顯示單元的顯示亮度相關(guān)的轉(zhuǎn)換處理。并且，灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以使得當(dāng)基于常用對數(shù)估計顯示單元的顯示亮度時，在高亮度和灰度范圍中，隨著輸入圖像的灰度朝向最大值增大，與輸入圖像的灰度變化對應(yīng)的、顯示單元的基于常用對數(shù)的顯示亮度變化增大，以致偏離中間亮度和灰度范圍中的輸入圖像的灰度與顯示亮度之間的關(guān)系。本發(fā)明的圖像顯示裝置執(zhí)行轉(zhuǎn)換處理，以使得被分配給灰度增量的、亮度的常用 對數(shù)的改變量越接近最大灰度值，改變量變得越大。因此，可補償人辨別高亮度和灰度范圍中的亮度的常用對數(shù)的變化量的能力的降低。因此，使高亮度和灰度范圍中的灰度-顯示亮度轉(zhuǎn)換特性適應(yīng)人的感覺特性，從而使得與輸入圖像的灰度增量相關(guān)的亮度差可被以相等間隔感覺，一直到最大灰度值。因此，避免了高亮度和灰度范圍中的灰度的平坦化，并且可顯示高質(zhì)量灰度，在這些高質(zhì)量灰度中，亮度感覺差異從中間灰度范圍到最大灰度值以相等間隔改變。


圖I是示例的視頻顯示裝置的構(gòu)造的示圖。圖2是相對于入射光亮度的亮度可辨性閾值對比度特性的示圖。圖3是相對于JND指標(biāo)的視覺刺激光亮度特性的示圖。圖4是相對于刺激光亮度的亮度差可辨性閾值特性的示圖。圖5是相對于輸入信號電平的光發(fā)射亮度特性的示圖。圖6是從視頻信號的輸入到發(fā)光的信號轉(zhuǎn)換象限圖。圖7是示例2中的相對于入射光亮度的亮度可辨性閾值對比度特性的示圖。圖8是示例2中的相對于JND指標(biāo)的視覺刺激光亮度特性的示圖。圖9是示例2中的相對于輸入信號電平的發(fā)光亮度特性的示圖。圖10是示出Stevens冪次定律方程的系數(shù)的示圖。圖11是示出Stevens冪次定律的示圖。圖12是示出Stevens冪次定律的示圖，其中適應(yīng)亮度水平為I. Ocd/m2。圖13是其中以對數(shù)尺度表示圖12的示圖。圖14是其中圖12的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)互相取代并且縱坐標(biāo)以對數(shù)尺度表示的示圖。圖15是示出根據(jù)示例3的視頻顯示裝置的構(gòu)造的框圖。圖16A、16B和16C是示出入射在眼睛中的光的亮度與亮度差可辨性閾值對比度之間的關(guān)系的不意圖。圖17是示出根據(jù)示例3的設(shè)置發(fā)光亮度特性的單元的操作的流程圖。圖18A和18B是示出發(fā)光亮度特性的示意圖。圖19是示出根據(jù)示例4的視頻顯示裝置的構(gòu)造的框圖。
圖20是示出根據(jù)示例4的設(shè)置發(fā)光亮度特性的單元的操作的流程圖。圖21是示出根據(jù)示例4的對發(fā)光亮度特性進行內(nèi)插的方法的示圖。圖22是示出DICOM的GSDF特性的示圖。圖23是不出Weber-Fechner定律的不圖。圖24是關(guān)于DICOM的GSDF特性的、相對于刺激強度的可辨性閾值對比度特性的示圖。圖25A、25B和25C是示出使用常用對數(shù)的原因的示圖。
具體實施方式

實施例I以下將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例I。本發(fā)明可應(yīng)用于另一實施例，在該實施例中，實施例I的部分或整個構(gòu)造被其替換構(gòu)造取代，只有當(dāng)灰度越接近其最大值時，分配給灰度差的、亮度的常用對數(shù)的變化量才變得越大。在該實施例I中，僅具有顯示功能的視頻顯示裝置(諸如計算機顯示器)將被描述為圖像顯示裝置。然而，電視接收器和安裝在照相機和攝像機上的電子取景器(它們是包括視頻和音頻接收單元的視頻顯示裝置)也被稱為視頻顯示裝置。視頻顯示裝置可用于圖像顯示裝置，諸如CRT、液晶顯示器、等離子體顯示器和有機EL顯示器。關(guān)于與PTL I中所公開的圖像顯示裝置的構(gòu)造和控制相關(guān)的一般內(nèi)容，省略其在圖中的圖示，并且還省略多余的描述?！碊IC0M 的 GSDF 特性 >圖10是示出Stevens冪次定律方程的系數(shù)的示圖。圖11是示出Stevens冪次定律(引自 “Disupurei no kiso”(Oishi、Hatada 和 Tamura(ed.)、Kyoritsu shuppan))的不圖。圖12是示出Stevens冪次定律的示圖，其中適應(yīng)亮度水平為I. Ocd/m2。圖13是其中以對數(shù)尺度表示圖12的示圖。圖14是其中圖12的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)互相取代并且縱坐標(biāo)以對數(shù)尺度表示的示圖。圖22是示出DICOM的GSDF特性的示圖。圖23是示出Weber-Fechner定律的示圖。圖24是關(guān)于DICOM的GSDF特性的、相對于刺激強度的可辨性閾值對比度特性的示圖。當(dāng)人觀察物體時，他們從他們的眼睛所觀察的物體接收光，感測該物體的亮度和顏色，并且確定所觀察的物體是什么。即使入射在眼睛中的光的感覺在個體之間在某種程度上變化，但是通常眾所周知的是方式是Weber定律和Weber-Fechner定律。假如刺激強度(眼睛的入射光的強度)為I，相對于刺激強度的可辨性閾值(人可感知的最小刺激差異)為δ I，則Weber定律是用方程I表示的、指示無論值I如何，I與δ I的比率S I/Ι都是恒定的定律。[數(shù)學(xué)式I]
δ ..................—常數(shù)(方程I)
I Weber-Fechner定律是Weber定律的擴展。假如刺激強度為I，相對于刺激的感知量為Ε，則Weber-Fechner定律指示“感知量E被感覺為與刺激強度I的對數(shù)成比例”(k是比例常數(shù))。[數(shù)學(xué)式2]E = klogl (方程 2)另一方面，Stevens冪次定律根據(jù)刺激強度I、相對于刺激的感知量E和取決于感覺類型(這里，相對于眼睛中的入射光強度的亮度感覺)的指數(shù)η來指示“感知量E與刺激強度I的冪成比例(冪系數(shù)n)”。(k為比例常數(shù))。[數(shù)學(xué)式3]
E = kln (方程 3)視頻顯示裝置將相對于所顯示的發(fā)光強度的可辨性閾值δ I分配給視頻信號的一個灰度，并且根據(jù)方程2和3中的一個發(fā)光。因此，表明了獲取與視頻信號的灰度呈線性的亮度感覺。然而，另一方面，還眾所周知的是，該定律僅適用于某一范圍的刺激強度，該范圍為相對窄程度的范圍。關(guān)于這點，Stevens擴展了方程3并且報告了以下的方程4，在方程4中，到眼睛的入射光強度I、相對于刺激的感知量E、冪系數(shù)η和比例常數(shù)k是取決于觀察視覺環(huán)境下的適應(yīng)亮度Itl的系數(shù)。[數(shù)學(xué)式4]E = k(I-IQ)n(方程 4)圖10和圖11示出方程4的系數(shù)n、k和Ici以及方程4的入射光強度I相對于亮度感知量E的關(guān)系。在圖10中，Ltl對應(yīng)于方程4的Itl。圖11中的亮度感知量利用BRIL作為單位，BRIL為主觀亮度尺度。這里，當(dāng)周圍視覺環(huán)境暗黑時，方程4中的指數(shù)η為n=0. 33。指數(shù)η根據(jù)適應(yīng)亮度水平增大(周圍變亮)而增大。在非常亮的地方，指數(shù)η接近η=0. 5。圖12是繪制相對于刺激亮度的亮度感覺的示圖，在該圖中，在圖10中所示的適應(yīng)亮度水平I. Ocd/m2下，n=0. 35，k=0. 67，I0=O. 012，并且形成了指數(shù)系數(shù)為O. 35的指數(shù)函數(shù)。圖13示出用對數(shù)表示法表示的刺激亮度和亮度感覺的坐標(biāo)軸。當(dāng)對方程4兩側(cè)取對數(shù)時，如方程5所表示的，刺激亮度的對數(shù)和亮度感覺的對數(shù)彼此通過系數(shù)η成比例。[數(shù)學(xué)式5]IogE 00 nlogl (方程 5)圖14是以下述方式繪制的示圖，即，亮度感覺E作為橫坐標(biāo)，刺激亮度I (對數(shù)表示)作為縱坐標(biāo)。該圖指示應(yīng)該以如圖14中那樣的關(guān)系供給刺激亮度，以便以感覺上均衡的方式增大視覺感覺的亮度。這樣的刺激亮度等效于相對于視頻顯示裝置的均衡灰度視頻信號的每個灰度，以感覺上均衡并且連續(xù)的方式的所顯示發(fā)光強度。已存在與Stevens冪次定律相關(guān)地處理刺激亮度與亮度感覺之間的關(guān)系的研究。這些研究是國家電氣制造商協(xié)會的醫(yī)學(xué)顯示標(biāo)準(zhǔn)DICOM (醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信)的GSDF (灰階標(biāo)準(zhǔn)顯示函數(shù))，以及作為該標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)的Barten等人的研究。圖22是繪制DICOM中所公開的GSDF的示圖?？v坐標(biāo)是視頻顯示裝置的所顯示的發(fā)光強度。橫坐標(biāo)是JND (最小可覺差(JustNoticeable Difference))指標(biāo)。JND的一個步長是用于上述的光刺激強度的可辨性閾值。相對于亮度感覺變化保持線性關(guān)系。在這個意義上，根據(jù)Stevens的圖14中的亮度感覺和刺激亮度的繪圖表明什么相對于人的視覺特性與圖22中的GSDF特性相同。在DICOM的GSDF特性中，在視頻信號與JND之間保持比例關(guān)系。將顯示在醫(yī)學(xué)顯示裝置上的視頻信號被根據(jù)視頻信號的比特深度(指示用多少比特表示視頻灰度的視頻信號比特數(shù)量)線性地分配給JND，并且以根據(jù)GSDF特性確定的發(fā)光亮度顯示在顯示器上。圖23是繪制方程2中系數(shù)k=8時的Weber-Fechner定律的示圖。亮度感覺E表示在橫坐標(biāo)上。刺激強度I以對數(shù)尺度表示在縱坐標(biāo)上。相互比較圖23和圖14，可理解，在均衡感覺尺度中，對數(shù)比例關(guān)系適用于Weber-Fechner定律的整個范圍。另一方面，在Stevens冪次定律和GSDF特性中，從線性的偏離被反映到刺激量與小的感知量的對數(shù)。圖24是將GSDF特性繪制為δ 1/1(以下，稱之為可辨性閾值對比度)的示圖，δ I/I是方程I的刺激強度I與相對于刺激強度的可辨性閾值S I的比率。如圖24所示，在GSDF特性中，與Weber定律所表示的方程I相反，δ I/I不是恒定的。在JND指標(biāo)小的范圍(黑暗可感知范圍)中，人對亮度差可辨性的敏感性降低，可辨性閾值對比度增大JND指標(biāo)越大，亮度差可辨性的敏感性變得越高，可辨性閾值對比度變得越低。因此，可理解，考慮了感知量和刺激量的非線性。
·
然而，我們通常體驗到感知量的非線性還存在于高亮度側(cè)的刺激量中。例如，在低光的房間里看電視時，當(dāng)屏幕照度高(入射在眼睛中的發(fā)光亮度高)時，屏幕耀眼，并且圖像難以觀看。這不是僅限于低光的房間的現(xiàn)象。最近，同樣在液晶電視中，發(fā)光亮度的寬動態(tài)范圍增大，并且最大發(fā)光亮度進一步增大，最小發(fā)光亮度進一步減小。眼睛接收高亮度光的機會增加，即便在日常生活的房間里的亮度環(huán)境下。而且，寬動態(tài)范圍顯示器在市場上有售，這些寬動態(tài)范圍顯示器具有比市售的消費類電視的寬得多的最大發(fā)光亮度，以便增強視頻內(nèi)容的存在。在具有下述顯示特性的這樣的視頻顯示裝置中，存在引起與實際視覺特性的差異的可能性，在所述顯示特性中，GSDF特性所指示的JND指標(biāo)越大，亮度可辨性閾值對比度變得越低。結(jié)果，這導(dǎo)致引起視頻信號灰度與亮度感覺失配的可能性。因此，在以下將描述的示例中，在整個視覺可接受亮度范圍(視覺動態(tài)范圍)中分析相對于人的視覺入射光亮度的亮度可辨性閾值特性。在整個視覺動態(tài)范圍上存儲并保持相對于亮度被均衡分割的感知量(JND指標(biāo))與發(fā)光亮度值之間的對應(yīng)關(guān)系，并且執(zhí)行灰度_売度轉(zhuǎn)換。< 示例 1>圖I是示例的視頻顯示裝置的構(gòu)造的示圖。圖2是相對于入射光亮度的亮度可辨性閾值對比度特性的示圖。圖3是相對于JND指標(biāo)的視覺刺激光亮度特性的示圖。圖4是相對于刺激光亮度的亮度可辨性閾值特性的示圖。圖5是相對于輸入信號電平的發(fā)光亮度特性的示圖。圖6是從視頻信號的輸入到發(fā)光的信號轉(zhuǎn)換象限圖。如圖I所示，在視頻顯示裝置101中，從視頻源(未示出)發(fā)送的視頻信號通過視頻信號輸入端子102在視頻顯示裝置101中被捕獲為視頻信號103。視頻信號103的信號格式可以根據(jù)視頻源的類型而不同。在該示例中，信號被視頻顯示裝置101中的格式轉(zhuǎn)換器(未示出)規(guī)范化為該裝置共用的信號格式。這里，為了簡化描述，視頻信號103是以從O到1023的十個比特的灰度表示的數(shù)字信號，其中沒有顏色分量，而僅具有亮度分量。視頻信號103輸入到灰度/發(fā)光亮度轉(zhuǎn)換器104中?；叶?發(fā)光亮度轉(zhuǎn)換器104(灰度轉(zhuǎn)換器)使用預(yù)定轉(zhuǎn)換特性將輸入圖像的每個像素的灰度轉(zhuǎn)換為與將顯示在視頻發(fā)光器(圖像顯示單元)107上的顯示亮度對應(yīng)的數(shù)據(jù)。灰度-顯示亮度轉(zhuǎn)換LUT (查找表)安裝在灰度/發(fā)光亮度轉(zhuǎn)換器104上，在該LUT中，輸入是10比特數(shù)字視頻信號103，輸出是亮度信號105?；叶?顯示亮度轉(zhuǎn)換LUT是其輸入與輸出之間的對應(yīng)關(guān)系已基于人的視覺特性確定的LUT，以下將對該LUT進行描述。視頻信號103被根據(jù)圖6中所示的灰度-顯示亮度特性轉(zhuǎn)換為與從該裝置發(fā)射的發(fā)光亮度值對應(yīng)的亮度信號105，并且從灰度/發(fā)光亮度轉(zhuǎn)換器104輸出。亮度信號105輸入到發(fā)光亮度控制器106中。發(fā)光亮度控制器106根據(jù)使用液晶顯示器的發(fā)光系統(tǒng)控制視頻發(fā)光器107，從而顯示亮度信號105所指定的亮度值。視頻發(fā)光器107可利用各種系統(tǒng)，諸如等離子體顯示器和有機EL顯示器。在這種情況下，發(fā)光亮度控制器106被根據(jù)這些發(fā)光系統(tǒng)控制像素的發(fā)光量的裝置取代。從視頻信號的輸入到從視頻發(fā)光的流程如上所述。以下，為了簡化描述，從灰度/ 發(fā)光亮度轉(zhuǎn)換器104輸出的亮度信號105完全由發(fā)光亮度控制器106控制，以使視頻發(fā)光器107以指定的亮度值發(fā)光。視頻發(fā)光器107包括液晶圖像面板和等離子體面板之一；顯示亮度值相對于亮度信號105線性改變。圖6示出從視頻信號103的輸入到視頻發(fā)光器107以亮度B發(fā)光的信號的流程。根據(jù)圖6中的第一象限中所示的特性，通過視頻信號S-輸入信號電平P轉(zhuǎn)換LUT將視頻信號103轉(zhuǎn)換為輸入信號P。第一象限中所示的線的斜率被調(diào)整為使得10比特視頻信號的灰度的最大值1023與灰度-顯示亮度轉(zhuǎn)換特性的最大值Bmax匹配，并且最小值O與最小值Bmin匹配。使用第二象限中所示的轉(zhuǎn)換特性(預(yù)定轉(zhuǎn)換特性)將輸入信號P數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為用于視頻發(fā)光器(圖像顯示單元)的驅(qū)動數(shù)據(jù)，以使得以最大值Bmax與最小值Bmin之間的亮度B發(fā)射光。根據(jù)第二象限中所示的轉(zhuǎn)換特性對輸入信號P進行灰度-亮度轉(zhuǎn)換，從而使視頻發(fā)光器107以亮度B發(fā)射光。第二象限中所示的轉(zhuǎn)換特性是通過實驗獲取的曲線，稍后將對該曲線進行描述。該曲線是以感覺上均衡的方式將視頻發(fā)光器107的像素上的亮度的最大值Bmax與最小值Bmin之間的亮度差分割為多個亮度差的函數(shù)。第二象限中所示的轉(zhuǎn)換特性是圖3中所示的特性逆時針翻轉(zhuǎn)90度。
如圖3所示，關(guān)于灰度-亮度轉(zhuǎn)換特性，在中間灰度范圍(303)中，其基礎(chǔ)是比例關(guān)系，在該比例關(guān)系中，顯示亮度的常用對數(shù)基本上相對于灰度的增大而成比例地增大。然而，與中間灰度范圍(303)相比，被分配給灰度增量的、顯示亮度的常用對數(shù)的變化量在高亮度和灰度范圍(304)中增大，以便補償人的眼睛辨別高亮度范圍中的亮度變化的能力的降低。相對于中間灰度范圍(303)，被分配給灰度增量的、顯示亮度的常用對數(shù)的變化量在低亮度和灰度范圍(302)中也增大，以便補償人的眼睛辨別低亮度范圍(302)中的亮度變化的能力的降低。也就是說，在灰度的最大值側(cè)，所述關(guān)系逐漸地偏離比例關(guān)系；灰度越接近最大值，與中間灰度范圍(303)中的灰度和顯示亮度的常用對數(shù)之間的比例關(guān)系的偏離量變得越大。此外，在灰度的最小值側(cè)，所述關(guān)系逐漸偏離比例關(guān)系；灰度越接近最小值，與中間灰度范圍(303)中的灰度和顯示亮度的常用對數(shù)之間的比例關(guān)系的偏離量變得越大。
視頻發(fā)光器107具有其自己的發(fā)光系統(tǒng)和發(fā)光特性。因此，當(dāng)輸入用于實際以亮度B發(fā)射光的亮度信號105時，被提供用于驅(qū)動并控制視頻發(fā)光器107的發(fā)光亮度控制器106控制亮度信號105和發(fā)光亮度B。< 實驗 >將描述表征本發(fā)明的從視頻灰度信號對發(fā)光亮度值的確定。該示例中的視覺特性是相對于入射在眼睛中的入射光亮度的亮度可辨性閾值特性。
在被控制為某一亮度的視覺環(huán)境下在亮度適應(yīng)性得到很好保證的狀態(tài)下進行實驗。使入射在眼睛中的入射光亮度連續(xù)地從最小入射光亮度(其不足以被感知到)變?yōu)樽畲笕肷淞炼?其耀眼并且感知不到)，并且測量每個入射光亮度上的亮度可辨性閾值對比度。將描述用于測量某一視覺環(huán)境光中的亮度可辨性閾值對比度的方法。(I)使用能夠調(diào)整發(fā)光量的光源，并且將從該光源發(fā)射的光分離為兩個光束。(2)將已被分離成兩個的光的光束之一稱為參考光I。通過光源的發(fā)光量調(diào)整來控制其亮度值(參考光亮度值)。(3)另一方面，將具有連續(xù)變化密度的透明濾鏡(灰度ND濾鏡)布置在已被分離為兩個的光的光束中的另一個的光路中，從而產(chǎn)生實驗光Itest。(4)使參考光I和實驗光Itest以沒有間隔的相鄰方式入射在測試對象的瞳孔中。(5)測試對象稍微移動灰度ND濾鏡的位置，從而改變實驗光亮度值，并且將當(dāng)彼此相鄰的參考光與實驗光之間的亮度差S I=I-Itest不能被分辨時的亮度差確定為亮度差可辨性閾值。(6)接著，為了獲取不同參考光的亮度差可辨性閾值，通過光源的發(fā)光量調(diào)整來改變并固定參考光亮度。(7)重復(fù)上述(5)和￠)，從而使參考光亮度從低(暗)參考光亮度(其中，亮度差是感知不到的，即使使用具有足夠高密度的ND濾鏡)變?yōu)楦?亮)參考光亮度(其中，亮度差是感知不到的，即使使用具有足夠低密度的ND濾鏡)，并且獲取與其對應(yīng)的亮度差可辨性閾值。(8)最后，將每個亮度差可辨性閾值除以參考亮度值，以使其規(guī)范化，從而獲取亮度差可辨性閾值對比度值C= δ 1/1。圖2是示出相對于入射光亮度(X軸)的亮度可辨性閾值對比度(Y軸)特性的示圖。與DIC0M-GSDF特性305 —樣，當(dāng)入射光亮度低(暗)時，可辨性閾值對比度大；入射光亮度越高，可辨性閾值對比度變得越小。然而，與DIC0M-GSDF特性相反，當(dāng)入射光亮度進一步增大時，可辨性閾值對比度再次變大。這表明敏感性特性在高亮度范圍中再次降低的現(xiàn)象的出現(xiàn)。其中亮度差的敏感性特性就常用對數(shù)而言高的范圍是其中對于亮度的常用對數(shù)的增量基本上恒定的亮度差被感覺到的范圍。恒定亮度差的灰度可通過以相等間隔分配灰度來確保。然而，在其中圖像的亮度越低，辨別亮度差的能力越低的范圍中，應(yīng)該以逐漸增大的方式將“用常用對數(shù)表示的亮度差”分配給灰度差。否則，相對于具有相同灰度差的灰度，與具有高敏感性特性的范圍相同的亮度差不能被感覺到。同樣，在其中圖像的亮度越高，辨別亮度差的能力變得越低的范圍中，應(yīng)該以逐漸增大的方式將“用常用對數(shù)表示的亮度差”分配給灰度差。否則，相對于具有相同灰度差的灰度，與具有高敏感性特性的范圍相同的亮度差不能被感覺到。在該示例中，反映了這樣的視覺特性，形成了圖5中所示的灰度-顯示亮度轉(zhuǎn)換特性，并且如圖6所示那樣將灰度-顯示亮度轉(zhuǎn)換特性分配給了視頻信號的全部灰度?！椿叶萠顯不売度轉(zhuǎn)換特性〉圖3是基于圖2在圖22中所示的坐標(biāo)軸上繪制實線301的示圖，在該圖中，橫坐標(biāo)是JND指標(biāo)，縱坐標(biāo)是刺激光亮度。為了參照和比較，在圖上示出了 GSDF特性305。以下將描述將圖2轉(zhuǎn)換為圖3的過程。
關(guān)于圖2中的曲線上的每個點上的數(shù)據(jù)，將可辨別亮度閾值對比度(δ I/I)(其為縱坐標(biāo))乘以刺激亮度(I)(其為橫坐標(biāo))，從而創(chuàng)建圖4，在圖4中，刺激亮度(I)被指定為橫坐標(biāo)，而可辨別亮度閾值(δ I)被指定為縱坐標(biāo)。對圖4中的曲線上的每個點的數(shù)據(jù)執(zhí)行方程6的運算，從而獲取圖5中的s形曲線特性。[數(shù)學(xué)式6]I。=最小亮度值
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，包括 顯示單元；和 灰度轉(zhuǎn)換單元，用于進行根據(jù)預(yù)定轉(zhuǎn)換特性將輸入圖像的灰度與所述顯示単元的顯示亮度相關(guān)的轉(zhuǎn)換處理，其中， 所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以使得當(dāng)基于常用対數(shù)估計所述顯示單元的顯示亮度時，在高亮度和灰度范圍中，隨著所述輸入圖像的灰度朝向最大值増大，與所述輸入圖像的灰度變化對應(yīng)的、所述顯示単元的基于常用対數(shù)的顯示亮度的變化増大，從而偏離中間亮度和灰度范圍中的所述輸入圖像的灰度與所述顯示亮度之間的關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像顯示裝置，其中， 所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以使得在低亮度和灰度范圍中，隨著所述輸入圖像的灰度朝向最小值減小，與所述輸入圖像的灰度變化對應(yīng)的、所述顯示単元的基于常用對數(shù)的顯示亮度的變化増大，使得偏離中間亮度和灰度范圍中的所述輸入圖像的灰度與所述顯示亮度之間的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像顯示裝置，其中， 所述灰度轉(zhuǎn)換單元在所述中間亮度和灰度范圍中局部地執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以増大與所述輸入圖像的灰度變化對應(yīng)的、所述顯示単元的基于常用対數(shù)的顯示亮度變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像顯示裝置，還包括 環(huán)境光測量單元，用于測量周圍光，其中， 隨著周圍光增加，在中間亮度和灰度范圍中，所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以抑制所述顯示単元的基于常用対數(shù)的顯示亮度變化的局部増大。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像顯示裝置，其中， 所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以使得最大灰度值對應(yīng)于所述顯示單元可顯示的最大亮度值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像顯示裝置，其中， 中間灰度范圍中的所述輸入圖像的灰度與所述以常用對數(shù)表示的顯示亮度之間的關(guān)系基于比例關(guān)系， 所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以使得當(dāng)基于常用対數(shù)計算的視覺上可辨別的亮度差被定義為可辨性閾值亮度時，最大灰度值與最小灰度值之間的多個灰度與按所述可辨性閾值亮度的相等間隔的顯示亮度值相關(guān)。
7.ー種圖像處理裝置，包括 灰度轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)預(yù)定轉(zhuǎn)換特性將輸入圖像轉(zhuǎn)換為將顯示在預(yù)定顯示単元上的圖像，以將輸入圖像的灰度與顯示單元的顯示亮度相關(guān)，其中， 所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以使得當(dāng)基于常用対數(shù)估計顯示単元的顯示亮度時，在高亮度和灰度范圍中，隨著所述輸入圖像的灰度朝向最大值增大，與所述輸入圖像的灰度變化對應(yīng)的、所述顯示単元的基于常用対數(shù)的顯示亮度變化増大，以便偏離中間亮度和灰度范圍中的所述輸入圖像的灰度與所述顯示亮度之間的關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像顯示裝置，還包括 環(huán)境光測量單元，用于測量周圍光，其中， 隨著周圍光增加，在高亮度和灰度范圍中，所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以抑制所述顯示単元的基于常用対數(shù)的顯示亮度的變化的増大。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像顯示裝置，其中， 所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以使得隨著所述輸入圖像的灰度朝向最大值増大，與所述輸入圖像的灰度變化對應(yīng)的、所述顯示単元的基于常用対數(shù)的顯示亮度的變化増大，使得偏離中間亮度和灰度范圍中的所述輸入圖像的灰度與所述顯示亮度之間的關(guān)系，并且 隨著周圍光增加，所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以抑制高亮度和灰度范圍中的與所述關(guān)系的偏離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其中， 所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以使得隨著所述輸入圖像的灰度朝向最小值減小，與所述輸入圖像的灰度變化對應(yīng)的、所述顯示単元的基于常用対數(shù)的顯示亮度的變 化増大，使得偏離中間亮度和灰度范圍中的所述輸入圖像的灰度與所述顯示亮度之間的關(guān)系，并且 隨著周圍光增加，所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以增大低亮度和灰度范圍中的與所述關(guān)系的偏離。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像顯示裝置，其中， 隨著周圍光增加，所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以増大整個亮度和灰度范圍中的與所述輸入圖像的灰度和所述顯示亮度之間的關(guān)系的偏離。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像顯示裝置，其中， 所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以使得最大灰度值對應(yīng)于所述顯示單元可顯示的最大亮度值。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像顯示裝置，其中， 中間灰度范圍中的所述輸入圖像的灰度與以常用對數(shù)表示的顯示亮度之間的關(guān)系基于比例關(guān)系， 所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以使得當(dāng)基于常用対數(shù)計算的視覺上可辨別的亮度差被定義為可辨性閾值亮度時，最大灰度值與最小灰度值之間的多個灰度與按所述可辨性閾值亮度的相等間隔的顯示亮度值相關(guān)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像處理裝置，還包括 環(huán)境光測量單元，用于測量周圍光，其中， 隨著周圍光增加，在高亮度和灰度范圍中，所述灰度轉(zhuǎn)換單元執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換處理，以抑制所述顯示単元的基于常用対數(shù)的顯示亮度的變化的増大。
全文摘要
提供一種圖像顯示裝置，其避免高亮度和灰度范圍中的不連續(xù)性，并且能夠顯示下述灰度，在這些灰度中，亮度感覺差異從中間灰度范圍到最大灰度值以相等間隔改變。灰度/發(fā)光亮度轉(zhuǎn)換器104使用預(yù)定轉(zhuǎn)換特性將輸入圖像的灰度轉(zhuǎn)換為與視頻發(fā)光器107將顯示的亮度對應(yīng)的數(shù)據(jù)。在中間灰度范圍中，視頻發(fā)光器107將顯示的亮度的常用對數(shù)與灰度具有比例關(guān)系。在高亮度和灰度范圍中，該關(guān)系逐漸偏離比例關(guān)系；灰度越接近其最大值，將分配給灰度增量的、亮度的常用對數(shù)的變化量變得越大。
文檔編號H04N5/66GK102667899SQ20108005337
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者小松知, 川井隆, 町田純一 申請人:佳能株式會社