带有显示器的电子设备和操作这种设备的方法技术

本发明专利技术涉及一种电子设备(100)，包括：显示器(101)，用于显示电子图像数据，其中所述显示器(101)包括多个像素，每个像素关联于代码值范围内的至少一个代码值，尤其是亮度值；以及处理器(103)，用于通过使对比度缺乏函数的绝对值的最大值最小化来确定色调映射算子，其中所述对比度缺乏函数基于所述多个像素的代码值在所述代码值范围内的分布以及与外部可视条件和/或所述显示器(101)有关的至少一个参数，所述处理器(103)还用于根据所述色调映射算子来调整所述多个像素的所述代码值。

Electronic devices with displays and methods of operating such devices

The invention relates to an electronic device (100), including a display (101) for displaying electronic image data, wherein the display (101) includes multiple pixels, each of which is associated with at least one code value within the code value range, in particular the brightness value; and a processor (103) for determining tone mapping by minimizing the absolute value of the contrast-deficiency function. Operator, where the contrast deficiency function is based on the distribution of the code values of the plurality of pixels within the code value range and at least one parameter related to external visual conditions and/or the display (101), and the processor (103) is also used to adjust the code values of the plurality of pixels according to the tone mapping operator.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有显示器的电子设备和操作这种设备的方法
一般而言，本专利技术涉及电子设备领域，电子设备带有一种用于显示电子数据的显示器。更具体地，本专利技术涉及一种带有能够实时自动调整亮度的显示器的电子设备。
技术介绍
显示在电子手持设备显示器上的图像在环境(周围)光线明显超过该显示器的平均亮度时可能存在主观损害。带有显示器的环境电子设备面临的一种挑战是，在不断变化的环境光条件下保持显示图像的感知质量不变，同时使显示器的功耗降到最小。有几种已知方法可以解决这个问题。一种非常简单的方法是假设显示器发出的峰值亮度按比例增加，例如LCD/TFT显示器的背光电平按比例增加。这种方法的缺点在于显示器的功耗很大程度上取决于发出光的亮度。另外，显示器制造商和所使用显示技术所限定的最大显示亮度存在物理限制。另一种方法是将显示器亮度的增加与正在显示的图像数据的非线性处理(通常称为色调映射)结合起来。这种方法更加复杂，因为图像处理可以提高显示图像的感知质量，减少额外功耗。然而，这种方法具有与第一种方法相同的缺点，因为还是假设峰值亮度控制。目前最复杂的方法是仅仅处理图像数据而不主动控制显示器的峰值亮度。这种方法不需要额外功耗，但是在估计最佳色调映射算子方面具有明显的缺点。现有方案使用不同的人类视觉模型和图像数据的多波段(空间)处理。然而，这种空间处理增加了方案的复杂性，同时也增加了输入输出信号延迟，这对于实时处理至关重要。现有方法的另一个缺点在于，就作为参考的暗室亮度适应而言，补偿图像的感知对比度和亮度，不允许为非常低的环境光电平找到最佳色调映射算子。这些方法的另一个缺点在于，定义了使参考可视条件和给定可视条件下的人类视觉系统反应之间的均方差最小化的最佳色调映射算子，该人类视觉系统与真实人类视觉系统不一致。因此，需要一种具有能够实时自动调整亮度的显示器的改进电子设备以及一种对应方法。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种具有能够实时自动调整亮度的显示器的改进电子设备以及一种对应方法。上述和其它目标通过独立权利要求的主题来实现。更多实施形式在从属权利要求、具体说明和附图中显而易见。根据第一方面，本专利技术涉及一种电子设备，包括：显示器，用于显示电子图像数据(或短“图像”)，其中所述显示器包括多个像素，每个像素关联于代码值范围内的至少一个代码值，尤其是亮度值，例如luma值；以及处理器，用于通过使对比度缺乏函数的最大绝对值最小化来确定色调映射算子，即色调映射算子值，其中所述对比度缺乏函数基于所述多个像素的代码值在所述代码值范围内的分布以及与所述电子设备和/或所述显示器的外部可视条件有关的至少一个参数，所述处理器还用于根据所述色调映射算子来调整所述多个像素的所述代码值。因此，提供一种具有能够实时自动调整亮度的显示器的改进电子设备。例如，所述电子设备可以实施为智能手机、智能手表、平板电脑或笔记本电脑。根据如上所述第一方面，在所述电子设备的第一种可能实施形式中，所述处理器用于根据对比度敏感性损失函数(contrastsensitivitylossfunction，CSLF)与所述多个像素的所述代码值在所述代码值范围内的所述分布之积来确定对比度缺乏函数(lackofcontrastfunction，LCF)。在一种实施形式中，所述处理器用于根据以下等式来确定所述对比度缺乏函数(lackofcontrastfunction，LCF)：LCF(cv)＝CSLF(cv)·H(cv)，其中cv表示所述代码值范围内的一个代码值，H表示所述多个像素的所述代码值在所述代码值范围内的所述分布。在另一种实施形式中，所述处理器用于根据以下等式来确定所述对比度缺乏函数(lackofcontrastfunction，LCF)：LCF(bin)＝CSLF(bin)·H(bin)，其中bin表示所述代码值范围的一个子范围，H表示所述多个像素在所述代码值范围的所述子范围内的代码值在所述代码值范围内的分布。根据所述第一方面的所述第一种实施形式，在所述电子设备的第二种可能实施形式中，所述处理器用于根据以下等式来确定所述多个像素的所述代码值在所述代码值范围内的所述分布：其中w和h表示一个像素的水平和垂直坐标点，w*和h*表示所述显示器的水平像素数量和垂直像素数量，Yh，w表示所述像素在坐标点w和h处的luma值。根据所述第一方面的所述第一种实施形式，在所述电子设备的第三种可能实施形式中，所述处理器用于根据以下等式来确定所述多个像素在所述代码值范围的子范围内的所述代码值在所述代码值范围内的所述分布：其中bin表示所述代码值范围的一个子范围，w和h表示一个像素的水平和垂直坐标点，w*和h*表示所述显示器的水平像素数量和垂直像素数量，Yh，w表示所述像素在坐标点w和h处的1uma值，bin_size表示像素中代码值范围的子范围的大小，算子表示向下取整，即下取整函数。根据如上所述第一方面或其第一种至第三种实施形式中的任一种，在所述电子设备的第四种可能实施形式中，所述处理器用于根据以下等式来确定所述对比度敏感性损失函数：其中STMO表示所述色调映射算子的斜率，CSr表示存在反射时真实可视条件下的对比度敏感性函数，CSi表示不存在反射时理想可视条件下的对比度敏感性函数，Li表示不存在反射时一个具有代码值cv的像素的发光亮度，Lamb表示环境发光亮度，Lr表示存在反射时一个具有代码值cv的像素的发光亮度。在一种实施形式中，所述处理器可以用于根据以下等式来确定所述色调映射算子值的斜率：STMO(cv)＝TMO(cv)-TMO(cv-1)，或者根据所述第一方面的所述第四种实施形式，在所述电子设备的第五种可能实施形式中，所述处理器用于根据存在反射时所述具有代码值cv的像素的所述发光亮度Lr与不存在反射时所述具有代码值cv的像素的所述发光亮度Li之间的以下关系来估计存在反射时所述具有代码值cv的像素的所述发光亮度Lr：Lr(cv)＝Li(cv)+krft·Lamb，其中krfl表示预定义的反射系数。根据所述第一方面的所述第五种实施形式，在所述电子设备的第六种可能实施形式中，所述显示器关联于电光转换函数(electro-opticaltransferfunction，EOTF)，所述处理器用于根据所述显示器的所述EOTF来确定不存在反射时所述具有代码值cv的像素的所述发光亮度Li。因此，在一种实施形式中，所述处理器用于根据以下等式来确定不存在反射时所述具有代码值cv的像素的所述发光亮度Li：Li(cv)＝EOTF(cv)，或者Li(cv)＝EOTF(TMO(cv))，其中TMO(cv)表示通过所述色调映射算子调整的代码值。根据所述第一方面的所述第四种至第六种实施形式中的任一种，在所述电子设备的第七种可能实施形式中，所述电子设备还包括用于测量所述环境发光亮度Lamb的光度计。根据所述第一方面的所述第四种至第七种实施形式中的任一种，在所述电子设备的第八种可能实施形式中，所述处理器用于根据以下等式来确定存在反射时真实可视条件下的所述对比度敏感性函数CSr以及不存在反射时理想可视条件下的所述对比度敏感性函数CSi：其中ΔLt表示作为所述环境发光亮度Lamb和所述发光亮度L的函数的绝对增量阈值，L可以表示理想可视条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子设备(100)，其特征在于，包括：显示器(101)，用于显示电子图像数据，其中所述显示器(101)包括多个像素，每个像素关联于代码值范围内的至少一个代码值；以及处理器(103)，用于通过使对比度缺乏函数的绝对值的最大值最小化来确定色调映射算子，其中所述对比度缺乏函数基于所述多个像素的代码值在所述代码值范围内的分布以及与外部可视条件和/或所述显示器(101)有关的至少一个参数，所述处理器(103)还用于根据所述色调映射算子来调整所述多个像素的所述代码值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电子设备(100)，其特征在于，包括：显示器(101)，用于显示电子图像数据，其中所述显示器(101)包括多个像素，每个像素关联于代码值范围内的至少一个代码值；以及处理器(103)，用于通过使对比度缺乏函数的绝对值的最大值最小化来确定色调映射算子，其中所述对比度缺乏函数基于所述多个像素的代码值在所述代码值范围内的分布以及与外部可视条件和/或所述显示器(101)有关的至少一个参数，所述处理器(103)还用于根据所述色调映射算子来调整所述多个像素的所述代码值。2.根据权利要求1所述的电子设备(100)，其特征在于，所述处理器(103)用于根据对比度敏感性损失函数(contrastsensitivitylossfunction，CSLF)与所述多个像素的所述代码值在所述代码值范围内的所述分布之积来确定对比度缺乏函数(lackofcontrastfunction，LCF)。3.根据权利要求2所述的电子设备(100)，其特征在于，所述处理器(103)用于根据以下等式来确定所述多个像素的所述代码值在所述代码值范围内的所述分布：其中w和h表示一个像素的水平和垂直坐标点，w*和h*表示所述显示器(101)的水平像素数量和垂直像素数量，Yh,w表示所述像素在坐标点w和h处的luma值。4.根据权利要求2所述的电子设备(100)，其特征在于，所述处理器(103)用于根据以下等式来确定所述多个像素在所述代码值范围的子范围内的代码值在所述代码值范围内的分布：其中bin表示所述代码值范围的一个子范围，w和h表示一个像素的水平和垂直坐标点，w*和h*表示所述显示器(101)的水平像素数量和垂直像素数量，Yh,w表示所述像素在坐标点w和h处的luma值，bin_size表示像素中代码值范围的子范围的大小，算子表示向下取整。5.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(100)，其特征在于，所述处理器(103)用于根据以下等式来确定所述对比度敏感性损失函数：其中STMO表示所述色调映射算子的斜率，CSr表示真实可视条件下的对比度敏感性函数，CSi表示理想可视条件下的对比度敏感性函数，Li表示不存在反射时一个具有代码值cv的像素的发光亮度，Lamb表示环境发光亮度，Lr表示存在反射时一个具有代码值cv的像素的发光亮度。6.根据权利要求5所述的电子设备(100)，其特征在于，所述处理器(103)用于根据存在反射时所述具有代码值cv的像素的所述发光亮度Lr与不存在反射时所述具有代码值cv的像素的所述发光亮度Li之间的以下关系来估计存在反射时所述具有代码值cv的像素的所述发光亮度Lr：Lr(cv)＝Li(cv)+krfl·Lamb，其中krfl表示反射系数。7.根据权利要求6所述的电子设备(100)，其特征在于，所述显示器(101)关联于电光转换函数(electro-opticaltransferfunction，EOTF)，所述处理器(103)用于根据所述显示器(101)的所述EOTF来确定不存在反射时所述具有代码值cv的像素的所述发光亮度Li。8.根据权利要求5至7中任一项所述的电子设备(100)，其特征在于，所述电子设备(100)还包括用于测量所述环境发光亮度Lamb的光度计(105)。9.根据权利要求5至8中任一项所述的电子设备(100)，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿列克谢·尼古拉耶维奇·洛古诺夫，康斯坦丁·叶夫根耶维奇·柯瑞金，钟顺才，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44