专利名称：动态对比度自动调整电路的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种对比度调整电路，特别是涉及可对图像的对比度进行自动动 态调整的动态对比度自动调整电路。
背景技术：
现在人们对视频质量要求越来越高，图像的对比度成为很多电子视频设备的重要 指标。现有的技术，虽然已经具备了对视频对比度手动调整的功能，但是却会存在当视频数 据的灰度等级分布在较暗获较亮灰度上时，对比度不但不会提升，反而会下降，甚至出现灰 度合并的问题。现有技术多采用灰阶映射曲线的方法来根据视频图像进行对比度调整。灰阶影 射曲线的方法首先根据图像的直方图统计数据以及场景的检测信号确定用于进行灰度映 射的曲线；然后对图象进行灰度映射，从而进行动态对比度调整。但是，该方法存在一些缺 陷在场景中的灰度分布出现细微变化时，场景检测在各种模式间出现频繁切换，从而使图 象出现闪烁，并且，这种采用曲线映射的方式，不但动态调整的可选范围有限，而且由于表 格本身需要存储，因此开销也比较大。综上所述，可知先前技术的动态对比度调整方法存在图像闪烁、动态调整的可选 范围有限以及开销比较大的问题，因此，实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。
实用新型内容为克服现有技术上述缺点，本实用新型的主要目的在于提供一种动态对比度自动 调整电路，其不仅可以增强视频图像的对比度，提高画质的清晰度，而且使得电视在播放过 程中，不会出现画面抖动。为达上述及其它目的，本实用新型提供一种动态对比度自动调整电路，至少包 括直方图统计模块，其根据接收的亮度输入信号构建亮度直方图，并统计该亮度直 方图中亮度小于低门限的点的个数与亮度大于高门限的点的个数；动态参数计算模块，根据该亮度小于低门限的点的个数、该亮度大于高门限的点 的个数以及分段线性映射模块提供的线性映射曲线计算各动态参数，该各动态参数至少包 括映射选择信号、该映射曲线中各段直线的斜率和偏移量；动态亮度调整电路，接收该各动态参数及该亮度输入信号，用于根据该亮度小于 低门限的点的个数及该亮度大于高门限的点的个数将该亮度输入信号增加或减少一动态 亮度偏移信号以调整为待映射亮度输入信号；以及分段线性映射模块，根据接收到的该各动态参数，将该待映射亮度输入信号逐点 计算，以获得映射后的亮度信号输出。进一步地，该各动态参数还包含个数统计低门限、个数统计高门限、该映射曲线的 最大斜率参数及最小斜率参数，该个数统计低门限、个数统计高门限、该映射曲线的最大斜率参数及最小斜率参数通过寄存器配置产生。进一步地，该映射选择信号是根据该小于低门限的点的个数及该大于高门限的点 的个数确定的。进一步地，若该小于低门限的点的个数与该大于高门限的点的个数都小于该个数 统计低门限，则映射选择信号置W，选择相应的映射曲线以增强该亮度输入信号中间部分 的对比度；若该小于低门限的点的个数和该大于高门限的点的个数都大于该个数统计高门 限，则映射选择信号置为N2，选择相应的映射曲线以增强该亮度输入信号两端信号的对比 度；否则，映射选择信号置为N3，选择相应的映射曲线使该亮度输入信号向亮或暗的方向 调整，其中N1、N2、N3不相等。进一步地，该映射曲线中各段直线的斜率和偏移量是根据该映射选择信号计算获 得的。进一步地，该映射曲线中各段直线的斜率精度至少大于4比特进一步地，该动态亮度偏移信号根据该小于低门限的点的个数与该大于高门限的 点的个数计算获得的。与现有技术相比，本实用新型一种动态对比度自动调整电路通过直方图统计亮度 输入信号中亮度小于低门限的点的个数及亮度大于高门限的点的个数，并根据统计的结果 确定映射选择信号，以使当亮度输入信号的绝大部分信号分布在中间时，通过折线OABCD 增强中间部分信号的对比度，当绝大部分信号分布在两端时，通过折线OAm—增强两 端信号的对比度，当信号整体偏暗时，信号适当的向亮的方向调整，当信号整体偏亮时，信 号适当的向暗的方向调整，通过本实用新型，增强了视频图像的对比度，提高了画质的清晰 度，并且由于本实用新型中所有调整都采用渐变的方式，人眼则不会感受到闪烁，
图1为本实用新型一种动态对比度自动调整电路的电路结构图；图2为本实用新型一种动态对比度自动调整时的步骤流程图；图3为本实用新型较佳实施例的动态对比度增益调节状态机示意图；图4为本实用新型较佳实施例的动态亮度调节状态机的示意图；图5为本实用新型较佳实施例的分段线性映射模块的线性映射曲线图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人 员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可 通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应 用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。图1为本实用新型一种动态对比度自动调整电路的电路结构图，图5为本实用新 型较佳实施例的分段线性映射模块的线性映射曲线图。请一并参照图1及图5，本实用新型 一种动态对比度自动调整电路电路包括直方图统计模块101、动态参数计算模块102、动态 亮度调整电路103以及分段线性映射模块104。其中直方图统计模块101用于在获得原始图像的亮度输入信号后构建一原始图像的亮度直方图，并统计亮度直方图中亮度小于低门限的点的个数dyn_cntl_reg及亮度 大于高门限的点的个数dyn_cnth_reg ；动态参数计算模块102，根据获得的亮度小于低门 限的点的个数dyn_cntl_reg、亮度大于高门限的点的个数dyn_cnth_reg以及分段线性影 射模块104提供的线性映射曲线计算各动态参数，如个数统计低门限Cnt_l0W_thre，个数 统计高门限cnt_high_thre，映射选择信号line_sel，线性映射曲线最大斜率参数gain_ high_reg，线性映射曲线最小斜率参数gain_l0W_reg，线性映射曲线中各段直线的斜率参 数和偏移量参数 gain_0A、gain_AC、gain_CD、offset_0A、offset_AC 及 offset_CD，其中 gain_0A、gain_AC、gain_CD 为直线 OA、AC、CD (或者 OA、，，(TD)的斜率，offset_0A、 offset_AC、offset_CD为直线OA、AC、CD (或者OA—, A'C , C D)的偏移量，其中个数统计低 门限cnt_l0W_thre、个数统计高门限Cnt_high_thre、最大斜率参数gain_high_reg及最小 斜率参数gain_l0W_reg通过寄存器配置产生，映射选择信号line_Sel可根据小于低门限 的点的个数dyn_cntl_reg及大于高门限的点的个数dyn_cnth_reg确定，线性映射曲线中 各段直线的斜率和偏移量 gain_0A、gain_AC、gain_CD、offset_0A、offset_AC 及 offset— CD可通过映射选择信号line_sel确定的线性曲线计算获得；动态亮度调整电路103，接受 亮度输入信号，用于在映射前将亮度输入信号往中间调整一下，以获得待映射亮度输入信 号ysrc，具体地说，如输入的亮度输入信号整体偏暗，则将亮度输入信号加上一个偏移量再 作映射，如果亮度输入信号偏亮，则将亮度输入信号减去一个偏移量再作映射，于本实用新 型较佳实施例中，偏移量的最大值的绝对值biasjnax由寄存器配置而成，最大不超过16 ； 分段线性映射模块104，根据接收到的动态参数，将待映射亮度输入信号ysrc逐点计算，以 获得映射后的亮度信号输出。图2为本实用新型动态对比度自动调整时采用的步骤流程图。如图2所示，本实 用新型一种动态对比度自动调整方法包括如下步骤步骤201 根据亮度输入信号构建一原始图像的亮度直方图，并统计亮度直方图 中亮度小于低门限的点的个数dyn_cntl_reg与亮度大于高门限的点的个数dyn_Cnth_ reg ；步骤202 根据获得的亮度小于低门限的点的个数dyn_Cntl_reg、亮度大于高门 限的点的个数dyn_cnth_reg以及线性映射曲线计算各动态参数，如个数统计低门限cnt_ low_thre，个数统计高门限Cn_high_thre，映射选择信号line_sel，线性曲线最大斜率参 数gain_high_reg，线性曲线最小效率参数gain_l0W_reg，线性映射曲线中各段直线的斜 率参数和偏移量参数 gain_0A、gain_AC、gain_CD、offset_0A、offset_AC 及 offset_CD，其 中个数统计低门限cnt_l0W_thre、个数统计高门限Cnt_high_thre、最大斜率gain_high_ reg及最小斜率gain_l0W_reg由寄存器配置产生，映射选择信号line_sel可根据小于低门 限的点的个数dyn_cntl_reg及大于高门限的点的个数dyn_cnth_reg确定，线性映射曲线 中各段直线的斜率和偏移量 gain_0A、gain_AC、gain_CD、offset_0A、offset_AC 及 offset_ ⑶可通过映射选择信号line_Sel确定的线性曲线计算获得；步骤203 对亮度输入信号进行亮度调整，以获得待映射亮度输入信号ysrc，即如 果输入的亮度输入信号整体偏暗，则将亮度输入信号加上一个偏移量再作映射，如果亮度 输入信号偏亮，则将亮度输入信号减去一个偏移量再作映射；以及步骤204 根据接收到的动态参数，将待映射亮度输入信号ysrc逐点计算，以获得映射后的亮度信号。以下将配合图1、图2及图5通过一具体较佳实施例来进一步说明本实用新型动态 对比度自动调整电路及其实现方法。在本实用新型较佳实施例中，将以10比特精度进行说 明，其他精度可以此类推。首先，直方图建立与统计模块101接收亮度输入信号，根据亮度输入信号构建原 始图像的亮度直方图，并统计亮度直方图中亮度小于低门限的点的个数dyn_Cntl_reg及 统计亮度大于高门限的点的个数dyn_cnth_reg(步骤201)；其次，动态参数计算模组102计算各动态参数(步骤20 ，其中个数统计低门限 Cnt_l0W_thre、个数统计高门限Cnt_high_thre、最大斜率参数gain_high_reg及最小斜率 参数gain_l0W_reg通过寄存器配置产生，以下将具体说明如何计算映射选择信号line_ sel以及线性映射曲线中各段直线的斜率参数和偏移量参数gain_0A、gain_AC、gain_CD、 offset_0A、offset_AC 及 ofTset_CD。对于映射选择信号line_sel，计算方法如下若小于低门限的点的个数dyn_Cntl_reg和大于高门限的点的个数dyn_cnth_reg 都小于个数统计低门限cnt_l0W_thre，则line_sel = 1，表示绝大部分信号分布在中间，映 射选用折线OABCD以增强中间部分信号的对比度；若小于低门限的点的个数dyn_Cntl_reg和大于高门限的点的个数dyn_cnth_reg 都大于个数统计高门限cnt_high_thre，则line_sel = 2，表示绝大部分信号分布在两端， 映射选用折线0AH—D增强两端信号的对比度；否则，其他情况下line_Sel = 0，表示映射选用直线0BD，当信号整体偏暗时，信号 适当向亮的方向调整，当信号整体偏亮时，信号适当的向暗的方向调整，而信号合适时不作 调整。gain_AC代表映射直线AC段的斜率，于本实用新型较佳实施例中，gain_AC取8bit 精度为例，gain_AC精度必须大于4bit否则会出现闪烁。当line_sel = = 0，直线 AC 段的斜率等于 1，此时 gain_AC = = 128 ；当line_sel == 1，直线 AC 段的斜率大于 1，此时 0 < gain_AC < 128 ；当line_sel == 2，直线 AC 段的斜率小于 1，此时 128 < gain_AC < 255。图3为本实用新型较佳实施例的动态对比度增益调节状态机示意图，以下将配合 图 3 具体描述 gainAC、gain_0A、gain_CD、offset_0A、offset_AC 及 offset— CD 的计算方 法状态GAIN_UD0 在此状态下gainAC = = 128，本实用新型动态对比度自动调整电 路上电复位后直接进入GAIN_UD0状态，每场信号开始的时候判断一次line_Sel信号如果line_sel == 1，进入 GAIN_UH 状态下；如果line_sel == 2，进入 GAIN_UL 状态下；其他情况则继续保留在GAIN_UD0状态下。状态GAIN_UL 进入此状态后，每场信号开始的时候判断一次line_Sel信号如果line_sel不等于2且gain_AC = = 128，本实用新型动态对比度自动调整电 路则跳转进入GAIN_UD0状态，此时gain_AC等于1 ；如果line_sel不等于2且gain_AC < 128，则本实用新型动态对比度自动调整电路继续保持在GAIN_UL状态，gain_AC等于原来的gain_AC加1 ；如果line_sel等于2且gain_AC = = gain_low_reg，本实用新型动态对比度自动 调整电路则跳转进入GAIN_L0W状态，此时gain_AC等于gain_low_reg ；如果line_sel等于2且gain_AC > gain_low_reg,则本实用新型动态对比度自动 调整电路继续保持在GAIN_UL状态，此时gain_AC等于原来的gain_AC减1。状态GAIN_L0W 在此状态下gain_AC = = gain_low_reg,每场信号开始的时候判 断一次line_sel信号如果line_sel等于2，则本实用新型动态对比度自动调整电路继续保持在GAIN_ LOW状态；否则进入GAIN_UL状态。状态GAIN_UH 进入此状态后，每场信号开始的时候判断一次line_Sel信号如果line_Sel不等于1且gain_AC = = 128，则本实用新型动态对比度自动调整 电路跳转进入GAIN_UD0状态，此时gain_AC等于1 ；如果line_sel不等于l，gain_AC > 128，则本实用新型动态对比度自动调整电路 保留在GAIN_UH状态，此时gain_AC等于原来的gain_AC减1 ；如果line_sel等于1且gain_AC = = gain_high_reg,则本实用新型动态对比度 自动调整电路进入GAIN_HIGH状态，此时gain_AC等于gain_high_reg ；如果line_sel等于1且gain_AC < gain_high_reg,则本实用新型动态对比度自 动调整电路继续保持在GAIN_UH状态，此时gain_AC等于原来的gain_AC加1。状态GAIN_HIGH 在此状态下gain_AC = = gain_high_reg,每场信号开始的时候 判断一次line_sel信号如果line_sel等于1，则本实用新型动态对比度自动调整电路继续保持在GAIN_ HIGH状态下；否则进入GAIN_UH状态。OTHERS 直接跳转到 GAIN_UD0，此时 gain_AC = 1沘。在得到直线AC段斜率gain_AC后，并且知道AC中点B的坐标为(512，512)，则直 线AC可以用公式表示如下(y-512) = gain_AC*(x_512)/128(公式 1)offset_AC = 512-gain_AC* (512/128)(公式 2)直线OA经过原点，所以offset_0A = 0，可以用公式表示如下y = gain_0A*x/128(公式 3)由于直线OA和直线AC在A点相交，取A点横坐标为某一定值256，则将公式3代 入公式1可以求出gain_0A (直线OA的斜率)。gain_0A = 256_gain_AC(公式 4)由于直线⑶平行于直线0A，所以gain_CD = gain_0A，所以直线⑶可以描述如下y = gain_CD*x/128+offset_CD(公式 5)由于直线⑶交直线AC于点C，且点C与点A关于点B中心对称，所以点C的横坐 标取768，将公式1，公式4代入公式5可以得到offset_CD = 1024-gain_0A* (1024/128) (公式 6)接着，动态亮度调整电路对亮度输入信号进行亮度调整，以获得待映射亮度输入 信号ysrc (步骤20 ，比如，若输入的亮度输入信号整体偏暗，则将亮度输入信号加上一个偏移量再作映射，如果亮度输入信号偏亮，则将亮度输入信号减去一个偏移量再作映射，否 则，则亮度保持不变。偏移量的最大值的绝对值biasjnax通过寄存器配置而成，最大不超 过16，此处的偏移量即动态亮度偏移信号dyn_0ffSet为有符号数，最大为biasjnax，最小 为-biasjnax，图4为本实用新型较佳实施例的动态亮度调节状态机的示意图，以下将配合 图4具体介绍动态亮度偏移信号dyn_0ffSet的计算方法，同时下面的计算会涉及到以下 寄存器cntl_l0W(动态低亮度个数低门限)，cntl_high (动态低亮度个数高门限)，cnth_ low (动态高亮度个数低门限)，cnth_high (动态高亮度个数高门限)。状态IDLE 在此状态下动态亮度偏移信号dyruoffset = 0。一般本实用新型动态 对比度自动调整电路上电复位后直接进入IDLE状态，每场信号开始的时候判断一次小于 低门限的点的个数dyn_cntl_reg及大于高门限的点的个数dyn_cnth_reg 如果 dyn_cntl_reg < cntl_low 且 dyn_cnth_reg > cnth_high,则本实用新型动 态对比队自动调整电路进入LUM_SUB状态；如果 dyn_cnth_reg < cnth_low 且 dyn_cntl_reg > cntl_high,则进入 LUM_ADD 状态；其他情况则保持在IDLE状态，在IDLE状态表示信号很好，当前不需要做动态对比 度自动调整。状态LUM_SUB:进入此状态后，每场信号开始的时候判断一次小于低门限的点的 个数dyn_cntl_reg及大于高门限的点的个数dyn_cnth_reg 如果 dyn_cntl_reg < cntl_low 且 dyn_offset 等于-biasjnax,则进入 LUM_SUBM #Ι，]Λ时 dyn_offset = -bias_max ；如果 dyn_cntl_reg < cntl_low 且 dyn_offset > —biasjnax ；则保持在 LUM_SUBM 状态下，此时dyn_offset等于原来的dyn_offset减1 ；如果dyn_cntl_reg 不小于 cntl_low 且 dyn_offset 等于 0，则进入 IDLE 状态，此 时 dyn_offset = 0 ；如果dyn_cntl_reg 不小于 cntl_low 且 dyn_offset 小于 0，则继续保持在 LUM_SUB 状态，此时dyn_offset等于原来的dyn_offset加1 ；其他情况，则保持在LUM_SUB状态，dyruoffset保持不变。状态 LUM_SUBM 在此状态下 dyn_offset = -biasjnax,如果 dyn_cntl_reg > cntl_low,则进入LUM_SUB状态；其他情况，则保持在LUM_SUBM状态下。状态LUM_ADD:进入此状态后，每场信号开始的时候判断一次小于低门限的点的 个数dyn_cntl_reg及大于高门限的点的个数dyn_cnth_reg 如果 dyn_cnth_reg < cnth_low 且 dyn_offset 等于 bias_max，则进入 LUM_ADDM #Ι，]Λ时 dyn_offset = bias_max ；如果 dyn_cnth_reg < cnth_low 且 dyn_offset < biasjnax，则保持在 LUM_ADD 状 态下，此时dyn_offset等于原来的dyn_offset加1 ；如果dyn_cnth_reg 不小于 cnth_low 且 dyn_offset 等于 0，则进入 IDLE 状态，此 时 dyn_offset = 0 ；如果dyn_cnth_reg 不小于 cnth_low 且 dyn_offset 大于 0，则保持在 LUM_ADD 状 态下，此时dyn_offset等于原来的dyn_offset减1 ；[0090]其他情况，则保持在LUM_ADD状态，dyn_offset保持不变。状态 LUM_ADDM 在此状态下 dyn_offset = bias_max,如果 dyn_cnth_reg > cnth_ low,则进入LUM_ADD状态；其他情况，则保持在LUM_ADDM状态下。OTHERS 直接跳转到 IDLE 状态，dyn_offset = 0。最后计算送入分段线形映射模块104的待映射亮度输入信号ysrc，ysrc = yin+dyn_offset(公式 7)其中yin为亮度输入信号。最后，分段线性映射模块104根据接收到的动态参数，将待映射亮度输入信号 ysrc逐点计算，以获得映射后的亮度信号(步骤204)，具体计算方法如下如果ysrc小于A点的横坐标256，贝丨Jynew = gainOA*ysrc ；如果ysrc大于等于A点的横坐标256且小于等于C点的横坐标768，则ynew = gainAC*ysrc+offset_AC ；如果ysrc大于C点的横坐标768，则ynew = gainCD*ysrc+ofTset_CD。通过上述电路及方法，可见当本实用新型亮度输入信号绝大部分分布在中间时， 可以通过折线OABGD增强中间部分信号的对比度；当绝大部分信号分布在两端时，可以通 过折线OAm—增强两端信号的对比度；当信号整体偏暗时，信号适当的向亮的方向调 整；当信号整体偏亮时，信号适当的向暗的方向调整；由于所有调整都采用渐变的方式，人 眼不会感觉到画面闪烁。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新 型。任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修 饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求1.一种动态对比度自动调整电路，至少包括直方图统计模块，其根据接收的亮度输入信号构建亮度直方图，并统计该亮度直方图 中亮度小于低门限的点的个数与亮度大于高门限的点的个数；动态参数计算模块，根据该亮度小于低门限的点的个数、该亮度大于高门限的点的个 数以及分段线性映射模块提供的线性映射曲线计算各动态参数，该各动态参数至少包括映 射选择信号、该映射曲线中各段直线的斜率和偏移量；动态亮度调整电路，接收该各动态参数及该亮度输入信号，用于根据该亮度小于低门 限的点的个数及该亮度大于高门限的点的个数将该亮度输入信号增加或减少一动态亮度 偏移信号以调整为待映射亮度输入信号；以及分段线性映射模块，根据接收到的该各动态参数，将该待映射亮度输入信号逐点计算， 以获得映射后的亮度信号输出。
2.如权利要求1所述的动态对比度自动调整电路，其特征在于该各动态参数还包含 个数统计低门限、个数统计高门限、该映射曲线的最大斜率参数及最小斜率参数，该个数统 计低门限、个数统计高门限、该映射曲线的最大斜率参数及最小斜率参数通过寄存器配置 产生。
3.如权利要求2所述的动态对比度自动调整电路，其特征在于该映射选择信号是根 据该小于低门限的点的个数及该大于高门限的点的个数确定的。
4.如权利要求3所述的动态对比度自动调整电路，其特征在于若该小于低门限的点 的个数与该大于高门限的点的个数都小于该个数统计低门限，则映射选择信号置Ni，选择 相应的映射曲线以增强该亮度输入信号中间部分的对比度；若该小于低门限的点的个数和 该大于高门限的点的个数都大于该个数统计高门限，则映射选择信号置为N2，选择相应的 映射曲线以增强该亮度输入信号两端信号的对比度；否则，映射选择信号置为N3，选择相 应的映射曲线使该亮度输入信号向亮或暗的方向调整，其中m、N2、N3不相等。
5.如权利要求4所述的动态对比度自动调整电路，其特征在于该映射曲线中各段直 线的斜率和偏移量是根据该映射选择信号计算获得的。
6.如权利要求5所述的动态对比度自动调整电路，其特征在于该映射曲线中各段直 线的斜率精度至少大于4比特。
7.如权利要求5所述的动态对比度自动调整电路，其特征在于该动态亮度偏移信号 根据该小于低门限的点的个数与该大于高门限的点的个数计算获得的。
专利摘要本实用新型提供一种动态对比度自动调整电路，至少包括直方图统计模块、动态参数计算模块、动态亮度调整电路以及分段线性映射模块，通过本实用新型可以增强视频图像的对比度，提高画质的清晰度，并且由于本实用新型中所有调整都采用渐变的方式，人眼则不会感受到闪烁。
文档编号H04N5/57GK201910868SQ20102069405
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者史兴强, 吕超英, 林凡 申请人:无锡华润矽科微电子有限公司