像素对比度控制系统和方法与流程

本公开整体涉及电子显示器，并且更具体地，涉及处理要用于在电子显示器上显示图像的图像数据。

背景技术：

1、本部分旨在向读者介绍可能与本公开的各个方面相关的本领域的各个方面，本公开的各个方面在下文中描述和/或受权利要求保护。该讨论被认为有助于为读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。相应地，应当理解，应就此而论阅读这些陈述，而不是作为对现有技术的认可。

2、电子设备通常使用一个或多个电子显示器通过显示一个或多个图像(例如，图像帧)来呈现信息的视觉表示，如文本、静态图像和/或视频。例如，此类电子设备可包括计算机、移动电话、便携式媒体设备、平板电脑、电视、虚拟现实头戴式耳机和车辆仪表板等。为了显示图像，电子显示器可至少部分地基于对应的图像数据来控制其显示器像素的光发射(例如，亮度)。一般来讲，在显示图像时显示器像素的亮度可影响感知亮度，并且因此影响图像中的感知对比度(例如，显示器像素之间的亮度差异)。事实上，至少在一些情况下，增加对比度可有利于改善图像锐度，并且因此改善感知图像质量。

3、然而，环境因素诸如环境照明条件可影响感知对比度。例如，入射在电子显示器的屏幕上的环境光可相对于亮像素的感知亮度增加暗显示器像素的感知亮度。如此，增加环境光可降低图像中的感知对比度，这至少在一些情况下可导致图像显得模糊。

4、为了有利于改善感知对比度，在一些情况下，可相对于暗显示器像素的亮度进一步增加亮显示器像素的亮度，例如，以抵消环境照明条件。然而，电子显示器中的亮度增加可仍然受到其光源(例如，led背光源或oled显示器像素)的最大亮度的限制。此外，增加其显示器像素的亮度可增加电子显示器的操作引起的功率消耗。

技术实现思路

1、下面阐述本文所公开的某些实施方案的概要。应当理解，呈现这些方面仅仅是为了向读者提供这些特定实施方案的简明概要，并且这些方面并非旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可涵盖下面可没有阐述的多个方面。

2、因此，为了有利于改善感知图像质量和/或降低功率消耗，本公开提供了用于在例如耦接在图像数据源和电子显示器的显示面板之间的显示流水线中实现和操作像素对比度控制(pcc)块的技术。在一些实施方案中，像素对比度控制块可包括处理电路(例如，硬件)，该处理电路对图像数据进行修改以按期望有利于改善感知对比度的方式调节所得的色调和/或亮度。例如，为了修改图像像素，像素对比度控制处理电路可确定图像像素的像素位置并且将各自与对应的像素位置相关联的一个或多个局部色调映射应用于图像像素。在一些实施方案中，当应用多个(例如，四个最近的)局部色调映射时，像素对比度控制处理电路可至少部分地基于图像像素的像素位置和与所述局部色调映射相关联的像素位置之间的距离来内插结果。

3、另外，为了有利于改善感知对比度，在一些情况下，可相对于暗显示器像素的亮度增加或改变亮显示器像素的亮度，例如，以抵消环境照明条件。例如，电子显示器可通过增加提供给光源的电功率来增加其显示器像素的亮度，该光源诸如相邻于显示器像素实现的背光源和/或在显示器像素中实现的有机发光二极管(oled)。

4、在一些实施方案中，像素对比度控制处理电路可确定像素统计值，像素统计值可指示图像的像素亮度和色调。因此，像素统计值可用于确定局部色调映射。在一些实施方案中，可基于在当前图像帧中定义的局部窗口(例如，单元)来收集像素统计值。另外，像素对比度控制处理电路可基于在当前图像帧中定义的有效区来确定全局像素统计值。有效区可排除当前图像帧的静止部分，诸如字幕。在一些实施方案中，像素统计值可包括有效区中的每个图像像素的最大颜色分量值、平均值、直方图和/或亮度值。

5、在一些实施方案中，可至少部分地基于目标亮度水平来确定与图像像素相关联的亮度值。例如，可将与图像像素对应的亮度值设置为平均亮度值(例如，颜色分量的加权平均)、最大亮度值(例如，加权颜色分量的最大值)和/或混合亮度值。在一些实施方案中，可通过将平均亮度值与最大亮度值混合来确定混合亮度值，例如，以在两者间产生平滑过渡。

6、像素对比度控制块可另外包括控制器(例如，处理器)，该控制器执行指令(例如，固件)以至少部分地基于所检测到的环境条件和从像素对比度控制处理电路接收的像素统计值来确定一个或多个局部色调映射。在一些实施方案中，可并行地确定像素统计值和局部色调映射。然而，在一些实施方案中，并行操作可导致基于来自前一帧的像素统计值确定的局部色调映射。因此，在此类实施方案中，当像素对比度控制处理电路应用至少部分地基于与前一图像帧相关联的像素统计值确定的局部色调映射时，像素对比度控制控制器可至少部分地基于与当前图像帧相关联的像素统计值来确定局部色调映射。

7、在一些实施方案中，可对一组局部色调映射进行空间和/或时间滤波，以有利于降低在图像帧中产生非预期的突然亮度变化的可能性。然而，在一些实施方案中，当检测到场景变化时，可禁用对相继组局部色调映射的时间滤波。在一些实施方案中，可根据与每个局部窗口和/或整个有效区相关联的像素统计值来确定场景变化。

8、为了实现此类具体实施，像素对比度控制控制器可确定每个局部色调映射的多个版本。例如，像素对比度控制控制器可确定启用时间滤波的第一版本和禁用时间滤波的第二版本。这样，像素对比度控制处理电路可至少部分地基于是否已经检测到场景变化来选择性地应用局部色调映射的第一版本或局部色调映射的第二版本。

9、此外，在一些实施方案中，像素对比度控制控制器可有利于通过适时地调暗(例如，降低)背光源(如果配备的话)的亮度来降低功率消耗。在一些实施方案中，可(例如，经由移动平均值)对应用于背光水平的调光因子进行时间滤波，以有利于降低产生突然亮度变化的可能性。例如，可基于前一图像帧的亮度和事先应用于图像帧的调光比来确定图像帧的目标亮度。这样，如将在下面更详细描述的，本公开中描述的技术提供了有利于降低功率消耗和/或改善电子显示器的感知图像质量的技术益处。

技术特征：

1.一种用于处理图像数据以提高电子显示器上的感知对比度的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第二像素统计值包括：基于所述第二组图像数据来确定场景变化是否已发生。

3.根据权利要求2所述的方法，其中选择要应用于所述第二组图像数据的所述第一组色调映射或所述第二组色调映射包括：

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中确定所述第一像素统计值包括：将所述图像数据转换到非线性γ空间。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述第一组色调映射或所述第二组色调映射在帧网格上被应用于所述图像数据，其中至少部分地基于多个像素中的每个像素的相对于所述帧网格的位置，将对所述第一组色调映射或所述第二组色调映射的内插应用于所述多个像素中的每个像素。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中确定所述第一组色调映射和所述第二组色调映射两者包括：基于一个或多个环境因素来确定所述第一组色调映射和所述第二组色调映射两者。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述一个或多个环境因素包括所述电子设备的环境照明条件。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，包括经由所述像素对比度控制块来确定调光因子，其中所述调光因子被配置为设置所述电子显示器的光源的光输出水平，其中所述电子设备包括所述电子显示器。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述调光因子经时间滤波。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，包括：

11.一种电子设备，包括：

12.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述图像处理电路还被配置为：

13.根据权利要求11或12所述的电子设备，其中所述图像处理电路还被配置为：基于所述第二组图像数据确定针对所述第二图像帧的场景变化是否已发生。

14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述图像处理电路还被配置为：

15.根据权利要求11-14中任一项所述的电子设备，其中所述图像处理电路还被配置为：基于所述电子显示器的环境照明条件来确定所述第一组色调映射和所述第二组色调映射两者。

16.一种非暂态机器可读介质，包括指令，其中所述指令在由电子设备的一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器执行操作或者控制所述电子设备的图像处理电路以执行所述操作，其中所述操作包括：

17.根据权利要求16所述的非暂态机器可读介质，其中基于所述电子设备的电子显示器的环境照明条件来确定所述第一组色调映射和所述第二组色调映射。

18.根据权利要求16或17所述的非暂态机器可读介质，其中所述操作还包括：

19.根据权利要求16-18中任一项所述的非暂态机器可读介质，其中确定所述第二像素统计值包括：基于所述第二组图像数据确定针对所述第二图像帧的场景变化是否已发生。

20.根据权利要求19所述的非暂态机器可读介质，其中选择要应用于所述第二组图像数据的所述第一组色调映射或所述第二组色调映射：

技术总结本公开涉及像素对比度控制系统和方法。本发明公开了一种电子设备(10)，所述电子设备(10)可包括要耦接在图像数据源(38)与显示面板(12)之间的显示流水线(36)。所述显示流水线(36)可包括像素对比度控制处理电路(52)，所述像素对比度控制处理电路(52)被编程用于至少部分地基于指示在所述显示面板(12)上实现的对应的显示器像素的初始目标亮度的图像数据来确定指示图像帧的像素统计值(60)。所述像素对比度控制电路(52)还可应用一组局部色调映射(64)来确定指示经修改的目标亮度的经修改的图像数据。所述显示流水线(36)还可包括耦接到所述像素对比度控制处理电路(52)的像素对比度控制控制器(62)。所述像素对比度控制控制器(62)可被编程用于执行固件指令，以至少部分地基于由所述像素对比度控制处理电路(52)确定的像素统计值来确定要在下一图像帧期间应用的局部色调映射。技术研发人员：M·B·查普帕里,闵昌基受保护的技术使用者：苹果公司技术研发日：技术公布日：2024/4/29