專(zhuān)利名稱(chēng)：動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種液晶顯示方法，尤其涉及一種動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法；同時(shí)，本發(fā)明還涉及一種動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置(LCD)通常由液晶面板和背光單元組成。通常情況下，背光單元發(fā)出恒定均勻的光提供給液晶面板，然后調(diào)節(jié)液晶面板像素單元的透光率顯示圖像。在這種顯示方式下，背光單元的發(fā)光亮度與所顯示的圖像內(nèi)容無(wú)關(guān)，不論是黑暗的圖像還是明亮的圖像，背光單元始終按照最大亮度發(fā)光，導(dǎo)致上述液晶顯示方法存在如下問(wèn)題第一，功耗大，由于背光單元以最大亮度發(fā)光，對(duì)于顯示暗圖像是不必要的，可以通過(guò)降低背光亮度顯示暗圖像，從而降低功耗。第二，降低所顯示圖像的對(duì)比度和色彩飽和度，由于液晶面板的漏光特性，如果背光單元始終以最大亮度發(fā)光，會(huì)導(dǎo)致黑圖像不黑，降低圖像對(duì)比度和色彩飽和度。動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)在一定程度上可以改進(jìn)與解決液晶顯示裝置存在的上述問(wèn)題。 根據(jù)所顯示的圖像內(nèi)容動(dòng)態(tài)調(diào)整背光發(fā)光亮度，不僅可以降低功耗，還可以提高所顯示圖像的動(dòng)態(tài)對(duì)比度與色彩飽和度。目前，動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)主要有兩種方式全局控制與局部控制技術(shù)，全局控制技術(shù)根據(jù)圖像全局特征進(jìn)行控制，改進(jìn)效果是有限的；局部控制技術(shù)根據(jù)圖像局部特征進(jìn)行控制，可以大幅降低功耗和顯著改進(jìn)圖像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法，可大幅降低液晶顯示裝置的功耗，改善顯示圖像的動(dòng)態(tài)對(duì)比度和靜態(tài)對(duì)比度，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍顯示；色彩飽和度高，顏色逼真。此外，本發(fā)明進(jìn)一步提供一種動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示系統(tǒng)，可大幅降低液晶顯示裝置的功耗，改善顯示圖像的動(dòng)態(tài)對(duì)比度和靜態(tài)對(duì)比度，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍顯示；色彩飽和度高，顏色逼真。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法，所述方法包括如下步驟步驟Si、輸入視頻信號(hào)圖像；步驟S2、計(jì)算輸入圖像的像素亮度；步驟S3、計(jì)算輸入圖像局部亮度代表值；步驟S4、基于圖像局部亮度代表值與背光分布特性計(jì)算背光局部控制值；步驟S5、基于背光局部控制值與背光分布特性計(jì)算背光亮度值；步驟S6、基于背光亮度值對(duì)輸入圖像進(jìn)行補(bǔ)償；
步驟S7、輸出背光局部控制值控制背光發(fā)光亮度；步驟S8、輸出補(bǔ)償后的視頻信號(hào)圖像。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S3包括如下步驟步驟S31、統(tǒng)計(jì)輸入圖像亮度直方圖，從最大亮度等級(jí)開(kāi)始，將當(dāng)前亮度等級(jí)與最大亮度等級(jí)之間的所有亮度等級(jí)的像素個(gè)數(shù)累加；如累加結(jié)果大于一個(gè)預(yù)先設(shè)定的閾值， 則當(dāng)前亮度等級(jí)為輸入圖像的直方圖亮度值；步驟S32、計(jì)算輸入圖像局部亮度值；步驟S33、基于直方圖亮度值與局部亮度值計(jì)算輸入圖像局部亮度代表值；步驟S34、對(duì)輸入圖像局部亮度代表值進(jìn)行場(chǎng)景自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V波。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S31包括如下步驟亮度直方圖是描述圖像統(tǒng)計(jì)信息的有效方法，其本質(zhì)是計(jì)算不同亮度級(jí)別的像素個(gè)數(shù)；設(shè)輸入圖像亮度級(jí)別為Iv，直方圖亮度級(jí)別為Ih，則亮度級(jí)別縮放因子為
τ!νK =—；
1Si即需要將k個(gè)輸入圖像亮度級(jí)別映射成一個(gè)直方圖亮度級(jí)別；計(jì)算輸入圖像直方圖亮度值，按如下公式計(jì)算Illkt = Srgmax1 (I^fy Η ι) > Thr)；其中，Ihist為輸入圖像的直方圖亮度值，H(i)為亮度直方圖，Imax為最大亮度值， Thr為預(yù)先設(shè)定的閾值；所述步驟S32包括如下步驟計(jì)算輸入圖像局部亮度值Iiij，設(shè)背光可局部控制區(qū)域?yàn)镸xN，每個(gè)局部控制區(qū)域再進(jìn)一步劃分為KxL個(gè)子區(qū)域，則可將輸入圖像劃分為K*MxL*N個(gè)子區(qū)域，計(jì)算輸入圖像每個(gè)子區(qū)域的局部亮度；所述步驟S33包括如下步驟計(jì)算輸入圖像局部亮度代表值IRi^ = 1^1^,+ (1-10 Wi, j其中，1氏,」為第(i，j)子區(qū)域的局部亮度代表值，k為預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，取值為
；所述步驟S34包括如下步驟獲得輸入圖像局部亮度代表值后，對(duì)輸入圖像局部亮度代表值進(jìn)行場(chǎng)景自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V波IE|j = IRm + (I - w——, MAX(IR|y: - IR5^1O);其中，IR^1為時(shí)域?yàn)V波結(jié)果，w = f(H(t),H(t-l)),H(t)為輸入圖像場(chǎng)景特征；f為相鄰兩副圖像的差異計(jì)算函數(shù)；w為歸一化差異值。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S31中，對(duì)于使用較少亮度級(jí)別的亮度直方圖，還需要對(duì)亮度代表值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，此時(shí)輸入圖像的直方圖亮度值為I' hist = k*Ihist+k_l。
6
其中，IBm,n為背光區(qū)域(m，n)的控制值，H(i，j)為背光分布函數(shù)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S5中，計(jì)算背光亮度值，基于背光局部控制值與背光分布特性計(jì)算背光亮度IPk, (k，1)為像素坐標(biāo)；計(jì)算背光亮度的方法為；基于背光局部控制值與像素級(jí)背光分布函數(shù)，直接計(jì)算像素級(jí)背光亮度；或者，基于背光局部控制值與子區(qū)域級(jí)背光分布函數(shù)，先計(jì)算子區(qū)域級(jí)背光亮度，然后再插值成像素級(jí)背光亮度。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S6中，基于背光亮度補(bǔ)償輸入圖像，按如下公式計(jì)算R'= MIN (Imax，f*R)
G'= MIN (Imax，f*G)
B'= MIN (Imax，f*B) 其中，MIN為取極小值操作，R、G、B為補(bǔ)償前的輸入圖像像素值，R'、G'、B'為
補(bǔ)償后的輸出圖像像素值，Imax為輸入圖像最大值，f為調(diào)整系數(shù)，按下式確定一種動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括亮度計(jì)算單元、直方圖亮度計(jì)算單元、局部亮度計(jì)算單元、局部亮度代表值計(jì)算單元、場(chǎng)景自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V波單元、背光局部控制值計(jì)算單元、像素級(jí)背光亮度計(jì)算單元、視頻信號(hào)補(bǔ)償單元；當(dāng)檢測(cè)到輸入圖像活動(dòng)數(shù)據(jù)開(kāi)始信號(hào)時(shí)，亮度計(jì)算單元計(jì)算像素亮度，并將像素亮度值輸入給直方圖亮度計(jì)算單元與局部亮度計(jì)算單元，直方圖亮度計(jì)算單元統(tǒng)計(jì)直方圖，局部亮度計(jì)算單元計(jì)算局部亮度值，直到檢測(cè)到圖像活動(dòng)數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)；當(dāng)檢測(cè)到輸入圖像活動(dòng)數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)后，直方圖亮度計(jì)算單元計(jì)算直方圖亮度值，直方圖亮度值與局部亮度值輸入給局部亮度代表值計(jì)算單元，計(jì)算局部亮度代表值，進(jìn)行場(chǎng)景自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V波后，局部亮度代表值輸入給背光局部控制值計(jì)算單元，計(jì)算背光局部控制值，輸出給像素級(jí)背光亮度計(jì)算單元與液晶顯示裝置的背光單元；當(dāng)檢測(cè)到輸出背光控制信號(hào)時(shí)，輸出背光局部控制值給液晶顯示裝置的背光單元，進(jìn)行背光亮度控制；當(dāng)檢測(cè)到輸出圖像活動(dòng)數(shù)據(jù)開(kāi)始信號(hào)時(shí)，計(jì)算像素級(jí)背光亮度，并將像素級(jí)背光亮度輸出給視頻信號(hào)補(bǔ)償單元，輸出補(bǔ)償后的視頻信號(hào)圖像。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S32中，計(jì)算子區(qū)域亮度的方法米用最大值方法或直方圖方法或平均值方法；采用最大值方法時(shí)Ii, j = MAX (Ikj ，(k，1) e Bijj ；其中，(k，1)為像素坐標(biāo)，Biij為(i，j)子區(qū)域像素集合；作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S2中，取RGB值的最大值作為亮度亮度 Imax = MAX(R，G，B)，其中，MAX為取極大值操作。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S4中，計(jì)算背光局部控制值，基于輸入圖像局部亮度代表值與背光分布特性計(jì)算背光局部控制值，按下式計(jì)算
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法及系統(tǒng)， 可以大幅降低液晶顯示裝置的功耗；改善顯示圖像的動(dòng)態(tài)對(duì)比度和靜態(tài)對(duì)比度，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍顯示；色彩飽和度高，顏色逼真；顯著改進(jìn)圖像細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力。此外，本發(fā)明可以有效改善動(dòng)態(tài)背光液晶顯示所帶來(lái)的圖像質(zhì)量問(wèn)題，抑制幀間閃爍，避免圖像贗像。


圖1為本發(fā)明液晶顯示方法的流程圖。圖2為本發(fā)明液晶顯示系統(tǒng)的組成示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例一請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明揭示了一種動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法，所述方法包括如下步驟步驟Si輸入視頻信號(hào)圖像。步驟S2計(jì)算輸入圖像的像素亮度。彩色圖像是用RGB三色來(lái)表示的，計(jì)算彩色圖像亮度的方法有多種，本發(fā)明取RGB 值的最大值作為亮度I = MAX(R, G，B)，其中，MAX為取極大值操作。步驟S3計(jì)算輸入圖像局部亮度代表值。所述步驟S3包括如下步驟步驟S31、統(tǒng)計(jì)輸入圖像亮度直方圖，從最大亮度等級(jí)開(kāi)始，將當(dāng)前亮度等級(jí)與最大亮度等級(jí)之間的所有亮度等級(jí)的像素個(gè)數(shù)累加；如累加結(jié)果大于一個(gè)預(yù)先設(shè)定的閾值， 則當(dāng)前亮度等級(jí)為輸入圖像的直方圖亮度值；步驟S32、計(jì)算輸入圖像局部亮度值；步驟S33、基于直方圖亮度值與局部亮度值計(jì)算輸入圖像局部亮度代表值；步驟S34、對(duì)輸入圖像局部亮度代表值進(jìn)行場(chǎng)景自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V波。步驟S31中，亮度直方圖是描述圖像統(tǒng)計(jì)信息的有效方法，其本質(zhì)是計(jì)算不同亮度級(jí)別的像素個(gè)數(shù)。用于液晶顯示的輸入圖像的亮度級(jí)別通常為256級(jí)或IOM級(jí)，但統(tǒng)計(jì)直方圖不限于256級(jí)或IOM級(jí)，也可以使用較少亮度級(jí)別的直方圖統(tǒng)計(jì)，此時(shí)需要將較多的亮度級(jí)別映射到較少的亮度級(jí)別，如64級(jí)直方圖統(tǒng)計(jì)。設(shè)輸入圖像亮度級(jí)別為Iv，直方圖亮度級(jí)別為Ih，則亮度級(jí)別縮放因子為
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 步驟Si、輸入視頻信號(hào)圖像；步驟S2、計(jì)算輸入圖像的像素亮度； 步驟S3、計(jì)算輸入圖像局部亮度代表值；步驟S4、基于圖像局部亮度代表值與背光分布特性計(jì)算背光局部控制值； 步驟S5、基于背光局部控制值與背光分布特性計(jì)算背光亮度值； 步驟S6、基于背光亮度值對(duì)輸入圖像進(jìn)行補(bǔ)償； 步驟S7、輸出背光局部控制值控制背光發(fā)光亮度； 步驟S8、輸出補(bǔ)償后的視頻信號(hào)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法，其特征在于 所述步驟S3包括如下步驟步驟S31、統(tǒng)計(jì)輸入圖像亮度直方圖，從最大亮度等級(jí)開(kāi)始，將當(dāng)前亮度等級(jí)與最大亮度等級(jí)之間的所有亮度等級(jí)的像素個(gè)數(shù)累加；如累加結(jié)果大于一個(gè)預(yù)先設(shè)定的閾值，則當(dāng)前亮度等級(jí)為輸入圖像的直方圖亮度值； 步驟S32、計(jì)算輸入圖像局部亮度值；步驟S33、基于直方圖亮度值與局部亮度值計(jì)算輸入圖像局部亮度代表值； 步驟S34、對(duì)輸入圖像局部亮度代表值進(jìn)行場(chǎng)景自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法，其特征在于 所述步驟S31包括如下步驟亮度直方圖是描述圖像統(tǒng)計(jì)信息的有效方法，其本質(zhì)是計(jì)算不同亮度級(jí)別的像素個(gè)數(shù)；設(shè)輸入圖像亮度級(jí)別為Iv，直方圖亮度級(jí)別為Ih，則亮度級(jí)別縮放因子為即需要將k個(gè)輸入圖像亮度級(jí)別映射成一個(gè)直方圖亮度級(jí)別；計(jì)算輸入圖像直方圖亮度值，按如下公式計(jì)算其中，Ihist為輸入圖像的直方圖亮度值，H(i)為亮度直方圖，Ifflax為最大亮度值，Thr為預(yù)先設(shè)定的閾值；所述步驟S32包括如下步驟計(jì)算輸入圖像局部亮度值Ii,」，設(shè)背光可局部控制區(qū)域?yàn)镸xN，每個(gè)局部控制區(qū)域再進(jìn)一步劃分為KxL個(gè)子區(qū)域，則可將輸入圖像劃分為K*MxL*N個(gè)子區(qū)域，計(jì)算輸入圖像每個(gè)子區(qū)域的局部亮度；所述步驟S33包括如下步驟 計(jì)算輸入圖像局部亮度代表值其中，1氏,」為第(i，j)子區(qū)域的局部亮度代表值，k為預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，取值為W，l]； 所述步驟S34包括如下步驟獲得輸入圖像局部亮度代表值后，對(duì)輸入圖像局部亮度代表值進(jìn)行場(chǎng)景自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V其中，11 為時(shí)域?yàn)V波結(jié)果，W = f(H(t)，H(t-l))，H(t)為輸入圖像場(chǎng)景特征；f為相鄰兩副圖像的差異計(jì)算函數(shù)；w為歸一化差異值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法，其特征在于所述步驟S31中，對(duì)于使用較少亮度級(jí)別的亮度直方圖，還需要對(duì)亮度代表值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，此時(shí)輸入圖像的直方圖亮度值為 I' hist = k*Ihist+k-l。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法，其特征在于所述步驟S32中，計(jì)算子區(qū)域亮度的方法采用最大值方法或直方圖方法或平均值方法；采用最大值方法時(shí)Iijj = MAX(Ikjl), (k，1) e Bijj ；其中，(k，1)為像素坐標(biāo)，Biij為(i，j)子區(qū)域像素集合；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法，其特征在于所述步驟S2中，取RGB值的最大值作為亮度亮度Imax = MAX (R，G，B)，其中，MAX為取極大值操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法，其特征在于所述步驟S4中，計(jì)算背光局部控制值，基于輸入圖像局部亮度代表值與背光分布特性計(jì)算背光局部控制值，按下式計(jì)算其中，IBm,n為背光區(qū)域(m，n)的控制值，H(i，j)為背光分布函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法，其特征在于所述步驟S5中，計(jì)算背光亮度值，基于背光局部控制值與背光分布特性計(jì)算背光亮度 IPk,!' (k，1)為像素坐標(biāo)；計(jì)算背光亮度的方法為；基于背光局部控制值與像素級(jí)背光分布函數(shù)，直接計(jì)算像素級(jí)背光亮度；或者，基于背光局部控制值與子區(qū)域級(jí)背光分布函數(shù)，先計(jì)算子區(qū)域級(jí)背光亮度，然后再插值成像素級(jí)背光亮度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法，其特征在于 所述步驟S6中，基于背光亮度補(bǔ)償輸入圖像，按如下公式計(jì)算R'= MINdfflax,f*R)G'= MINdfflax,f*G)B'= MINdfflax,f*B)其中，MIN為取極小值操作，R、G、B為補(bǔ)償前的輸入圖像像素值，R'、G'、B'為補(bǔ)償后的輸出圖像像素值，Imax為輸入圖像最大值，f為調(diào)整系數(shù)，按下式確定
10. 一種動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括亮度計(jì)算單元、直方圖亮度計(jì)算單元、局部亮度計(jì)算單元、局部亮度代表值計(jì)算單元、場(chǎng)景自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V波單元、背光局部控制值計(jì)算單元、像素級(jí)背光亮度計(jì)算單元、視頻信號(hào)補(bǔ)償單元；當(dāng)檢測(cè)到輸入圖像活動(dòng)數(shù)據(jù)開(kāi)始信號(hào)時(shí)，亮度計(jì)算單元計(jì)算像素亮度，并將像素亮度值輸入給直方圖亮度計(jì)算單元與局部亮度計(jì)算單元，直方圖亮度計(jì)算單元統(tǒng)計(jì)直方圖，局部亮度計(jì)算單元計(jì)算局部亮度值，直到檢測(cè)到圖像活動(dòng)數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)；當(dāng)檢測(cè)到輸入圖像活動(dòng)數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)后，直方圖亮度計(jì)算單元計(jì)算直方圖亮度值，直方圖亮度值與局部亮度值輸入給局部亮度代表值計(jì)算單元，計(jì)算局部亮度代表值，進(jìn)行場(chǎng)景自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V波后，局部亮度代表值輸入給背光局部控制值計(jì)算單元，計(jì)算背光局部控制值，輸出給像素級(jí)背光亮度計(jì)算單元與液晶顯示裝置的背光單元；當(dāng)檢測(cè)到輸出背光控制信號(hào)時(shí)，輸出背光局部控制值給液晶顯示裝置的背光單元，進(jìn)行背光亮度控制；當(dāng)檢測(cè)到輸出圖像活動(dòng)數(shù)據(jù)開(kāi)始信號(hào)時(shí)，計(jì)算像素級(jí)背光亮度，并將像素級(jí)背光亮度輸出給視頻信號(hào)補(bǔ)償單元，輸出補(bǔ)償后的視頻信號(hào)圖像。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種動(dòng)態(tài)背光局部控制液晶顯示方法及系統(tǒng)，所述方法包括如下步驟輸入視頻信號(hào)圖像；計(jì)算輸入圖像的像素亮度；計(jì)算輸入圖像局部亮度代表值；基于圖像局部亮度代表值與背光分布特性計(jì)算背光局部控制值；基于背光局部控制值與背光分布特性計(jì)算背光亮度值；基于背光亮度值對(duì)輸入圖像進(jìn)行補(bǔ)償；輸出背光局部控制值控制背光發(fā)光亮度；輸出補(bǔ)償后的視頻信號(hào)圖像。本發(fā)明可以大幅降低液晶顯示裝置的功耗；改善顯示圖像的動(dòng)態(tài)對(duì)比度和靜態(tài)對(duì)比度，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍顯示；色彩飽和度高，顏色逼真；顯著改進(jìn)圖像細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力。此外，本發(fā)明可以有效改善動(dòng)態(tài)背光液晶顯示所帶來(lái)的圖像質(zhì)量問(wèn)題，抑制幀間閃爍，避免圖像贗像。
文檔編號(hào)G09G3/36GK102568386SQ20101061303
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者方勇, 李濤 申請(qǐng)人:上海易維視科技有限公司