CN101105912A - 基于环境感应的显示品质自动调整装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种显示品质自动调整方法，用于基于环境光学状况自动调整显示系统的显示品质，包括以下步骤：步骤a，感应外界的光学状况以得到感应值；步骤b，对感应值进行运算以得到调节参数；以及步骤c，利用调节参数调节显示系统的工作参数(亮度和伽玛系数)，从而获得更好的显示品质(视觉亮度、灰度、视距等)。本发明还提供了一种显示品质自动调整装置。

Description

基于环境感应的显示品质自动调整装置和方法

技术领域

本发明涉及显示领域，更具体而言，涉及基于环境感应的显示品质自动调整装置和方法，尤其是基于环境感应的LED显示品质自动调整装置和方法。

背景技术

在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，简称LED(Light Emitting Diode)

LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。由于LED工作电压低(仅1.5-3V)，能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压(或电流)调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长(10万小时)，所以在大型的显示设备中，目前尚无其他的显示方式与LED显示方式匹敌。

图1是示出了一种传统氮化物半导体发光器件的平面图。图1所示的传统氮化物半导体发光器件10是这样制成的，即，首先按顺序在蓝宝石衬底(未示出)上形成n型氮化物半导体层12、有源层(未示出)、p型氮化物半导体层14、以及欧姆接触层15，并蚀刻一部分有源层、p型氮化物半导体层14、和欧姆接触层15，以形成台面结构，然后暴露出n型氮化物半导体层12的部分上表面。此外，传统氮化物半导体发光器件10在n型氮化物半导体层12的暴露的上表面中具有n电极17，以及在欧姆接触层15的上表面上具有p电极16。n电极17和p电极16通过丝焊或倒装焊接而电连接到外部电极，并被注入电流，由此，在有源层中产生光。

把红色和绿色的LED放在一起作为一个像素制作的显示屏叫做双色屏或彩色屏；把红、绿、蓝三种LED管放在一起作为一个像素的显示屏叫三色屏或全彩屏。

无论用LED制作单色、双色或三色屏，欲显示图像需要构成像素的每个LED的发光亮度都必须调节，其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。灰度等级越高，显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。一般256级灰度的图像，颜色过渡已十分柔和，而16级灰度的彩色图像，颜色过渡界线十分明显。所以，彩色LED屏当前都要求做成256级灰度的。

LED电子显示屏是集光电及计算机技术于一体的高技术产品，LED显示屏可依据下列条件分类：

使用环境：LED显示屏按使用环境分为室内LED显示屏和室外LED显示屏。

显示颜色：LED显示屏按显示颜色分为单基色LED显示屏(含伪彩色LED显示屏)，双基色LED显示屏和全彩色(三基色)LED显示屏。按灰度级又可分为16、32、64、128、256级灰度LED显示屏等。

显示性能：LED显示屏按显示性能分为文本LED显示屏、图文LED显示屏，计算机视频LED显示屏，电视视频LED显示屏和行情LED显示屏等。行情LED显示屏一般包括证券、利率、期货等用途的LED显示屏。

基本发光点：非行情类LED显示屏中，室内LED显示屏按采用的LED单点直径可分为Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、Φ8mm、和Φ10mm等显示屏；室外LED显示屏按采用的象素直径可分为Φ19mm、Φ22mm和Φmm26等LED显示屏。行情类LED显示屏中按采用的数码管尺寸可分2.0cm(0.8inch)、2.5cm(1.0inch)、3.0cm(1.2inch)、4.6cmm(1.8inch)、5.8cm(2.3inch)、7.6cm(3inch)等LED显示屏。

图2是示出了一种传统LED显示屏系统的方框图。

由以上结构框图可见，LED显示屏系统200主要包括以下部分：

LED显示屏体和扬声器，包括视频显示屏体202、条屏204、和扬声器203；

制作主机及配套设备，包括计算机206、键盘鼠标208、扫描仪210、网络适配器212；

控制主机及通讯系统，包括控制器及通讯卡214；

视频接口卡，包括视频卡216；以及

视频音频信号源，包括DVD、VCD、有线电视等各种视频音频设备218。

整个系统以计算机为控制和处理中心，采用计算机软件和硬件技术，来实现LED显示屏体播放视频音频，使系统能方便显示各种图文信息，扫描仪可将各种图片、手稿等输入，视频图像由多媒体卡采集，并且电脑可进一步创作，录像、电视可直接播映，使屏体显示更为丰富多彩。无论在机场、车站、广场、陈列室、演讲厅、企业办公室等地方，LED电子显示屏都能发挥出极大的作用。

LED显示屏作为一种新兴的显示媒体，随着大规模集成电路和计算机技术的高速发展，得到了飞速发展，它与传统的显示媒体一多彩霓虹灯、象素管电视墙、四色磁翻板相比较，以其亮度高、动态影像显示效果好、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富、性能价格比高等优势，作为新一代的显示媒体，已广泛应用于各行各业。特别是灰度显示屏以其现代化的姿态用于企事业单位形象宣传和公共场所信息显示，已成为无可替代的显示媒体。

此外，照明光源用LED也是其发展的一个重要方向。由于普通冷阴极管和日光灯管的使用寿命一般在2万小时左右，而LED的寿命可以达到8万小时，又有高亮度，低耗等独特优势，使得LED光源具有光明的前景。

传统LED显示系统的显示是不考虑环境参数的，即，不管环境参数是什么情况，传统LED显示系统都以同样的方式进行显示。然而，环境因素对传统LED显示系统的视觉效果存在较大的影响，所以传统LED显示系统在环境参数发生变化时，可能产生较差的视觉效果，下面将结合附图来描述环境因素对传统LED显示系统的视觉影响。

对LED显示系统的视觉效果产生重要影响的环境参数有以下这些：

●环境亮度(Surroundings Brightness)

环境亮度是视觉对环境光线强度的感应，其反应了物体(非主动发光物体)在环境光线下，人眼对其明亮程度的感知。图6示出了环境亮度参数图。各种环境因素可以达到的环境亮度如图6所示。

●空气透明度(Air Transparence)

空气透明度反映了大气透明的程度，在视觉表现上，大气透明度越好，人的视距越远，物体辨别能力也越强。

下文的环境参数均指环境亮度和空气透明度。

另外，各种环境因素对环境参数有很大的影响，并通过影响环境参数进而影响到传统LED显示系统的视觉效果。

接下来，主要讨论引起环境亮度和空气透明度改变的几种环境因素，大体可以分为以下四类。

●光在云层中的折射和反射

光在通过云层时，一部分光线会被云层反射回外层空间；一部分光会因为折射改变方向而不能到达地面；另外一部分光线会透云层，照到地面。此种因素主要影响环境亮度。

●人工照明

在城市街道广场、交通枢纽、会展中心、敞亮的办公楼等场所，除了日照因素外，人工照明也是影响环境亮度的因素之一。另外，在一些较为封闭办公楼、生产基地等场所，人工照明是影响环境亮度的重要因素。

●空气中的大粒子

空气中的大粒子会对光线产生折射和吸收作用(即消光作用)，从而影响环境亮度和空气透明度。图7示出了大粒子特性表。雾霾对环境参数的影响情况具体可参考图7所示的大粒子特性表。

通常带来空气中的大粒子主要有以下两种情况：

1)雾

雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，是近地面层空气中水气凝结的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶化，同时也会降低环境亮度，使环境变暗。

2、霾(也称灰霾或烟霞)

空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子也能使大气混浊，视野模糊并导致能见度恶化和环境亮度降低。

接下来，将具体分析环境参数对主动发光物体的视觉影响。

任何场所，在一天中的不同时间或在不同的工作要求下，会有不同的环境亮度；太阳的起落、天空的乌云、人工的照明等因素都会改变环境亮度；而不同场合下，影响环境亮度的因素未必相同，以及这些因素对环境亮度影响的大小也不一样。比如在野外(如高速公路、厂矿等没有人工照明设备的地方)影响环境亮度的只有自然因素(如白昼的交替、天气的变化等)；比如在城市街道，影响环境亮度的因素除了自然因素，还有人工照明(街灯、楼宇照明)等；又比如室内演播大厅，环境亮度主要与其节目现场灯光要求有关。同样大气状况或质量也会影响空气透明度，特别是户外场所。而影响大气透明度的因素如雾、烟尘等。

由于人眼的视觉特性，环境参数对发光物体的视觉影响与普通物体的视觉影响有不小区别。环境亮度越高，普通物体也就越亮，其可视性也好；但发光体来说，环境亮度会影响其与周围环境的亮度差异，从而影响其视觉亮度和可视性。另外由于空气中的大粒子对不同颜色光的不同的折射和吸收率(因为大粒子本身也带有某种颜色)，空气透明度也会影响发光体的亮度、灰度、以及视距等视觉特性。

下面以街灯为例，分析环境亮度和空气透明度对视觉的影响。

从人眼的视觉感受来说，白天的街灯没有夜晚的街灯亮(尽管街灯本身亮度一样)，并且晚上很远能看到街灯的亮光，而白天则需要近距离才能看到，因此同样的光源在不同亮度环境下，人眼的视觉亮度是不一样的，也影响了视距。通常来说环境亮度越高，某一光源的视觉亮度就越低，光源的可见视距也越低。

此外，大雾时的街灯看去昏暗，有时偏黄，因为空气中大粒子会吸收和折射了街灯的光线，并且对蓝色光有更大的吸收率，所以才造成亮度和灰度的改变。

下面将分析环境参数对LED显示的视觉影响。

LED显示是通过主动发光来显示视频/图文影像，相对于街灯，其对视觉品质要求更高，因此审视环境参数对LED显示视觉品质的影响尤为重要。LED显示系统通常在亮度(Luminance)、灰度(Colors)、对比度(Contrast)、视距(Visual Distance)、刷新率(FreshRate)等品质方面有较高要求。而环境参数能对LED视觉品质造成影响的通常为环境(背景)亮度(Surroundings Brightness)和空气透明度(Air Transparence)这两个重要指标，并且最能被影响的视觉品质为亮度、对比度、视距以及灰度。

显然，假如LED显示保持固定亮度，以适合明亮环境下LED显示的参数(如亮度、对比度、伽玛系数等)应用到低亮度环境下LED显示，会带来视觉上的亮度和对比度过高等影响；这样视觉效果下降，造成视觉污染，也带来能源浪费。相反，以适合黑暗环境下LED显示的参数(如亮度、对比度、伽玛系数等)应用到低亮度环境下LED显示，会带来视觉上的亮度不够和对比度下降等影响；这样会导致亮度不够，达不到显示要求，影响系统效能。

再有，以适合高透明度环境下LED显示的参数(如亮度、对比度等)应用到低透明度环境下LED显示，会带来视觉上的亮度降低、灰度下降、视距下降等，影响系统效能。相反，以适合低透明度环境下LED显示的参数(如亮度、对比度等)应用到低透明度环境下LED显示，会带来视觉上的亮度、对比度过高等影响；这样视觉效果下降，造成视觉污染，也带来能源浪费。

从以上的分析可以得知，环境因素以及环境参数通过环境因素都会显著影响到LED显示系统的视觉效果，然而传统的LED显示系统不能够有效地克服这些影响，从而表现出较差的视觉效果。

因此，人们需要一种基于环境感应的显示品质自动调整解决方案，能够解决上述相关技术中的问题，以消除环境参数以及环境因素对显示系统的视觉效果的不利影响。

发明内容

本发明旨在提供一种基于环境感应来自动调整显示品质的装置(简称G-EYE)和方法，其消除了环境光学污染对显示系统的视觉效果的不利影响。

根据本发明的一个方面，提供了一种显示品质自动调整装置，用于基于环境光学状况自动调整显示系统的显示品质，包括：环境评估模块，其感应外界的光学状况以得到感应值，然后传送给参数运算模块作为计算依据；参数运算模块，其对感应值进行运算以得到调节参数，然后传送给参数执行模块；以及参数执行模块，其利用调节参数调节显示系统的工作参数，以获得更适合人眼的显示品质。

在上述的显示品质自动调整装置中，光学状况至少包括以下之一：环境亮度、空气透明度；以及工作参数至少包括以下之一：亮度、伽玛系数。

在上述的显示品质自动调整装置中，参数运算模块对感应值进行至少以下一种运算：当环境亮度越高时，则使亮度越大，否则反之；当环境亮度越高时，则使伽玛系数越小，否则反之；当空气透明度越高时，则使亮度越小，否则反之；当空气透明度越高时，则使伽玛系数越大，否则反之。

在上述的显示品质自动调整装置中，还包括专家参数包，其包括光学环境参数与显示系统本身参数的集合，参数运算模块利用专家参数包对调节参数进一步修正。

在上述的显示品质自动调整装置中，专家参数包至少包括以下之一：最大环境亮度和最小环境亮度、最大环境透明度和最小环境透明度、透明度采集与环境温度关系参数、亮度采集与环境温度关系参数、系统与LED显示介质的光学特性参数、LED驱动电流特性参数。

在上述的显示品质自动调整装置中，环境评估模块包括：参考灯，向光敏二极管提供参考亮度；光敏二极管，感应环境亮度和感应参考亮度，然后向A/D转换器传送模拟形式的感应值；A/D转换器，将模拟形式的感应值转换成数字信号，并传送给控制计算中心；控制计算中心，利用数字信号计算出空气透明度；以及开关，其连接至参考灯，控制参考灯的开和关。

在上述的显示品质自动调整装置中，控制计算中心利用公式 $\mathrm{\σ}=-\frac{\ln L}{r}$ 计算出空气透明度，其中L表示参考亮度，r表示参考灯与光敏二极管之间的距离，δ是用于表示空气透明度的空气消光系数。

在上述的显示品质自动调整装置中，显示系统包括：LED显示系统、等离子体显示系统、液晶显示系统、投影显示系统、OLED显示系统、背投影显示系统、或CRT显示系统。

根据本发明的另一方面，提供了一种显示品质自动调整方法，用于基于环境光学状况自动调整显示系统的显示品质，包括以下步骤：步骤a，感应外界的光学状况以得到感应值；步骤b，对感应值进行运算以得到调节参数；以及步骤c，利用调节参数调节显示系统的工作参数，以获得更适合人眼的显示品质。

在上述的显示品质自动调整方法中，光学状况至少包括以下之一：环境亮度、空气透明度；以及工作参数至少包括以下之一：亮度、伽玛系数。

在上述的显示品质自动调整方法中，步骤b对感应值进行至少以下一种运算：当环境亮度越高时，则使亮度越大，否则反之；当环境亮度越高时，则使伽玛系数越小，否则反之；当空气透明度越高时，则使亮度越小，否则反之；当空气透明度越高时，则使伽玛系数越大，否则反之。

在上述的显示品质自动调整方法中，还包括以下步骤：步骤d，利用专家参数包对调节参数进一步修正，其中专家参数包包括光学环境参数与显示系统本身参数的集合。

在上述的显示品质自动调整方法中，专家参数包至少包括以下之一：最大环境亮度和最小环境亮度、最大环境透明度和最小环境透明度、透明度采集与环境温度关系参数、亮度采集与环境温度关系参数、系统与LED显示介质的光学特性参数、LED驱动电流特性参数。

在上述的显示品质自动调整方法中，步骤a包括以下步骤：步骤a1，测量环境亮度；步骤a2，利用参考灯提供参考亮度，然后测量参考亮度；步骤a3，利用参考亮度和环境亮度计算表示空气透明度的空气消光系数。

在上述的显示品质自动调整方法中，步骤a3利用公式 $\mathrm{\σ}=-\frac{\ln L}{r}$ 计算出空气透明度，其中L表示参考亮度，r表示参考灯与光敏二极管之间的距离，δ是用于表示空气透明度的空气消光系数。

在上述的显示品质自动调整方法中，显示系统包括：LED显示系统、等离子体显示系统、液晶显示系统、投影显示系统、OLED显示系统、背投影显示系统、或CRT显示系统。

通过上述技术方案，本发明实现了如下技术效果：

该技术方案可以广泛应用到道路交通、广场娱乐、演播大厅、楼宇显示以及户外广告等场合，其具备智能适应环境调节，以提供更好的显示品质，更好地平衡视觉效果与环保要求，在保证显示品质下，可以降低环境光学污染例如环境参数以及环境因素对LED显示系统的视觉效果的影响。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是示出了一种传统氮化物半导体发光器件的平面图；

图2是示出了一种传统LED显示屏系统的方框图；

图3示出了根据本发明的基于环境感应的显示品质自动调整装置；

图4示出了根据本发明的环境评估模块302的一个实施例的环境感应系统400；

图5为环境感应系统400与普通硅光感应器以及人眼的光感应曲线对比；

图6示出了环境亮度参数图；

图7示出了大粒子特性表；

图8示出了根据本发明的一个实施例的Δ调节亮度-Δ环境亮度曲线图；

图9示出了根据本发明的一个实施例的Δ调节亮度-Δ透明度曲线；

图10示出了根据本发明的一个实施例的伽玛系数-环境亮度曲线图；以及

图11示出了根据本发明的一个实施例的伽玛系数-透明度曲线图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

图3示出了根据本发明的基于环境感应的显示品质自动调整装置。

如图3所示，根据本发明的基于环境感应的显示品质自动调整装置300包括：

环境评估模块302，其感应外界的光学状况(例如，环境亮度或空气透明度)以得到感应值，然后传送给参数运算模块304作为计算依据；

参数运算模块304，其对感应值进行运算以得到调节参数(例如，调节亮度、伽玛系数)，然后传送给参数执行模块306；以及

参数执行模块306，其利用调节参数调节LED显示系统的工作参数，以获得更适合人眼的显示品质，例如视觉亮度、灰度、视距等。

可选地，环境评估模块302是根据当前采集到的环境亮度和空气透明度，判断当前光学状况，给参数运算模块304提供计算依据。

参数执行模块306完成LED显示的伽玛曲线和曲线亮度调节。

从以上描述可以看出，该装置300实现了自动采集环境亮度以及空气透明度，根据综合计算，调整LED显示的伽玛(Gamma，简记为γ)曲线、亮度，从而实现LED显示对环境的自适应，以更好地平衡视觉品质和节能环保。

显示品质自动调整装置300可以如下操作：

首先，感应外界的光学状况以得到感应值；然后，对感应值进行运算以得到调节参数；最后，利用调节参数调节显示系统的显示品质。

首先结合图8和图9来说明根据本发明的一个实施例的基于环境感应调节LED显示亮度的过程。

图8示出了根据本发明的一个实施例的Δ调节亮度-Δ环境亮度曲线图。

图8显示了环境亮度改变与调节亮度改变的关系。参数运算模块304利用图8所示的函数关系，以及环境评估模块302所提供的计算依据，计算出亮度调节参数，然后传送给参数执行模块306进行相应地调节。

从以上的描述中可以看出，环境亮度改变越明显，调节亮度也会大幅改变，这符合人眼的对光学环境的观测特性。从图中也可得出，环境亮度越亮，调节亮度值也越大。

例如，环境评估模块302所提供的环境亮度感应值是多云天的亮度值1000Lux，然后参数运算模块304利用图8所反映出的函数关系进行计算，就可以计算出相应的亮度调节参数，然后传送给参数执行模块306进行相应地亮度调节。其中，图8横轴对应的是环境评估模块302评估运算后的环境亮度值，纵轴对应的是计算出来的调节亮度(即亮度差值)。同样图9横轴对应的也是环境评估模块302评估运算后的环境透明度值，纵轴对应的是计算出来的调节亮度。

然而图8和图9提供的是理想的数学模型，并不能完全真实地反映LED显示屏以及环境光学状况的物理特性，一般来说，还需要进行参数修正。因此，优选地，显示品质自动调整装置300还包括专家参数包308，专家参数包308为各种光学环境参数与显示系统本身参数的集合，可选地，包括：最大环境亮度和最小环境亮度、最大环境透明度和最小环境透明度、透明度采集与环境温度关系参数、亮度采集与环境温度关系参数、系统与LED显示介质的光学特性参数、LED驱动电流特性参数等。

这样，参数运算模块304利用图8所示的函数关系，以及环境评估模块302所提供的计算依据，并还利用专家参数包308所提供的参数计算出亮度调节参数，然后传送给参数执行模块306进行相应地调节。可选地，专家参数包通过软件写入系统中的非易失性存储器。参数运算模块304根据当前环境评估结果，从专家参数包308中提取对应的参数包，通过计算，将其传递给参数执行模块306。

下面来描述本发明根据空气透明度的亮度调整。

图9示出了根据本发明的一个实施例的Δ调节亮度-Δ透明度曲线。

图9显示了空气透明度改变与调节亮度改变的关系。参数运算模块304利用图8所示的函数关系，以及环境评估模块302所提供的计算依据，并参考专家参数包308所提供的参数，从而计算出亮度调节参数，然后传送给参数执行模块306进行相应地调节。具体的计算过程类似于上文对图8的描述，这里为了简洁起见，不再赘述。

从图中可以看出透明度改变越明显，调节亮度也会大副改变，以保证LED亮度品质。从图中也可得出，透明度度越亮，调节亮度值越小。

此外，优选地，曲线亮度调节可以设置阀值Lt，其为在任何环境亮度和透明度下，LED的曲线亮度最低值，以保证显示亮度品质。

下面将结合图10和图11来说明根据本发明的一个实施例的基于环境感应进行LED显示伽玛曲线调整的过程。

在LED显示中，白昼下需要高灰度显示更亮，而夜晚需要降低高灰度亮度以获得更好的底灰度观测效果。同样在透明度较低的环境下，除了提升显示亮度外，也要提高显示对比度。这两种情况，都可以通过伽玛曲线调整来实现。

图10示出了根据本发明的一个实施例的伽玛系数-环境亮度曲线图。

图10中γmax/γmin分别为最大/最小伽玛系数，Lmin/Lmax分别为需要调节伽玛系数的最小/最大环境亮度。其调节方式为阶梯状调节，即只有环境亮度改变累积到一定数量，才调整当前显示的伽玛曲线。具体的计算过程类似于上文对图8的描述，这里为了简洁起见，不再赘述。

图11示出了根据本发明的一个实施例的伽玛系数-透明度曲线图。

图11中δmin/δmax分别为需要调节伽玛系数的最小/最大透明度。其调节方式为阶梯状调节，即只有环境透明度改变累积到一定数量，才调整当前显示的伽玛曲线。具体的计算过程类似于上文对图8的描述，这里为了简洁起见，不再赘述。

下面将结合附图来详细描述根据本发明的实施例。

具体来说，图4示出了根据本发明的环境评估模块302的一个实施例的环境感应系统400。

如图4所示，环境感应系统400包括：参考灯402、光敏二极管404、A/D转换器406、控制计算中心408、和开关410。其中，

参考灯402，向光敏二极管404提供参考亮度；

光敏二极管404，感应环境亮度和感应参考亮度，然后向A/D转换器406传送模拟形式的感应值；

A/D转换器406，将模拟形式的感应值转换成数字信号，以向控制计算中心408提供数字信号；

控制计算中心408，利用数字信号计算出空气透明度；以及

开关410，其连接至参考灯，用于控制参考灯的开和关。

环境感应系统400是一套自动采集环境亮度和空气透明度的感应系统，提供感应结果给LED显示系统，用作显示调校的参考基准。该传感系统通过复用一只光敏二极管，来测量环境亮度和空气透明度。

图4所示的环境评估模块302的工作原理如下：

在关闭参考灯时，通过A/D转换得到的数据，就为环境亮度。在打开参考灯后，通过A/D转换得到的数据，为参考灯通过传输距离r后的光的亮度L(lux)；在相同的距离r下，空气透明度越差，得到的亮度数据越小。

通常空气透明度和能见度是近似的参数，大气透明度和能见度是一种线性关系，因此本系统使用能见度计算公式来获得空气透明度。根据柯西密德(Koschmieder)定律，对以水平天空为背景的黑体目标物，目标物和背景视亮度对比可以表示为：

ε＝e^-rσ(公式1)

 r-光学距离

δ-空气消光系数

ε-视觉对比阀值

结合本系统，在测空气透明度时，亮度L与消光系数δ的关系也可以表示如下：

L＝e^-rσ(公式2)

$\mathrm{\σ}=-\frac{\ln L}{r}$ (公式3)

从公式3可知，在固定光学距离r下，如果测到的亮度L越高，则空气消光系数δ越小，说明大气透明度越好。

本系统采用微处理器，通过公式3计算获得空气透明度参数。另外系统支持人工校正，提供使用意义上的0环境亮度和0空气透明度。0环境亮度，可以通过设置亮度阀值Lx，凡是低于Lx的环境亮度都称为0环境亮度；0空气透明度，也可以通过设置亮度阀值Ly，凡是对应亮度低于Ly的空气透明度参数δ称为0空气透明度。

另外，优选地，应该使环境感应系统400具有以下品质：

●接近人眼的光学响应品质

具有与人眼相似且感应峰值在500nm的亮度感应曲线，图5为该感应系统与普通硅光感应器以及人眼的光感应曲线对比。这样，可以使LED显示系统的视觉效果更好地符合人眼特性。

●较大的感应范围以适应不同的环境要求

这样，可以使本系统可以调节响应系数，以适应不同亮度环境。在较暗境下，通过调节响应系数，提高感应精度，以感应低亮度环境的改变。而在较亮环境下，通过调节响应系数，提高感应饱和值，达到增加亮度感应范围的目的。

在不同的应用系统或应用环境中，该传感系统需要不同的响应精度和响应范围；比如在野外，有漆黑的夜晚，也有阳光普照，有明亮的天气，也有浓雾的天气，因此野外应用的传感系统需要更大的响应范围；而室内应用传感系统的响应范围就不需要像室外应用传感系统的响应范围一样大。

可选地，环境感应系统400采用高集成度和模块结构方式进行组装，从而使整个系统小巧、安装使用方便。

优选地，为了适应外界环境的温差骤变，环境感应系统400应该具有良好的温度特性，例如保证工作范围-30℃到+90℃。

下面将结合附图描述根据本发明的一个实施例的参数运算模块304的运算。

参数运算模块304以环境评估模块302传送来的环境评估值作为计算依据，结合专家参数包所提供的参数进行运算。

根据上文所述，不同环境下LED显示的亮度要求不一样。通常越亮的光学环境，为了保证LED显示品质，需要提高LED显示亮度；而越暗的光学环境，在保证显示品质下，可以降低LED显示亮度，降低环境光污染，节省能源。

前文针对GDZB基于环境感应的显示品质自动调整技术(G-Eye)做了详尽的介绍。从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

该技术方案可以广泛应用到道路交通、广场娱乐、演播大厅、楼宇显示以及户外广告等场合，其具备智能适应环境调节，以提供更好的显示品质，更好地平衡视觉效果与环保要求，在保证显示品质下，可以降低环境光学污染例如环境参数以及环境因素对LED显示系统的视觉效果的影响。

显然，虽然本文是围绕LED显示系统来描述的本发明，但本领域的技术人员很容易将本发明应用到其他显示系统中，例如等离子体显示系统、液晶显示系统、投影显示系统、OLED显示系统、背投影显示系统、或CRT显示系统等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种显示品质自动调整装置，用于基于环境光学状况自动调整显示系统的显示品质，其特征在于，包括：

环境评估模块，其感应外界的光学状况以得到感应值，然后传送给参数运算模块作为计算依据；

所述参数运算模块，其对所述感应值进行运算以得到调节参数，然后传送给参数执行模块；以及

所述参数执行模块，其利用所述调节参数调节所述显示系统的工作参数，以获得更适合人眼的显示品质。

2.根据权利要求1所述的显示品质自动调整装置，其特征在于，所述光学状况至少包括以下之一：环境亮度、空气透明度；以及所述工作参数至少包括以下之一：亮度和伽玛系数。

3.根据权利要求2所述的显示品质自动调整装置，其特征在于，所述参数运算模块对所述感应值进行至少以下一种运算：

当环境亮度越高时，则使亮度越大，否则反之；

当环境亮度越高时，则使伽玛系数越小，否则反之；

当空气透明度越高时，则使亮度越小，否则反之；

当空气透明度越高时，则使伽玛系数越大，否则反之。

4.根据权利要求3所述的显示品质自动调整装置，其特征在于，还包括专家参数包，其包括光学环境参数与显示系统本身参数的集合，所述参数运算模块利用所述专家参数包对所述调节参数进一步修正。

5.根据权利要求4所述的显示品质自动调整装置，其特征在于，所述专家参数包至少包括以下之一：最大环境亮度和最小环境亮度、最大环境透明度和最小环境透明度、透明度采集与环境温度关系参数、亮度采集与环境温度关系参数、系统与LED显示介质的光学特性参数、LED驱动电流特性参数。

6.根据权利要求2所述的显示品质自动调整装置，其特征在于，所述环境评估模块包括：

参考灯，向光敏二极管提供参考亮度；

所述光敏二极管，感应所述环境亮度和感应所述参考亮度，然后向A/D转换器传送模拟形式的感应值；

所述A/D转换器，将所述模拟形式的感应值转换成数字信号，并传送给控制计算中心；

所述控制计算中心，利用所述数字信号计算出所述空气透明度；以及

开关，其连接至所述参考灯，控制所述参考灯的开和关。

7.根据权利要求6所述的显示品质自动调整装置，其特征在于，

所述控制计算中心利用公式 $\mathrm{\σ}=-\frac{\ln L}{r}$ 计算出所述空气透明度，其中L表示所述参考亮度，r表示所述参考灯与所述光敏二极管之间的距离，δ是用于表示所述空气透明度的空气消光系数。

8.根据权利要求1至9中任一项所述的显示品质自动调整装置，其特征在于，所述显示系统包括：LED显示系统、等离子体显示系统、液晶显示系统、投影显示系统、OLED显示系统、背投影显示系统、或CRT显示系统。

9.一种显示品质自动调整方法，用于基于环境光学状况自动调整显示系统的显示品质，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，感应外界的光学状况以得到感应值

步骤b，对所述感应值进行运算以得到调节参数；以及

步骤c，利用所述调节参数调节所述显示系统的工作参数，以获得更适合人眼的显示品质。

10.根据权利要求9所述的显示品质自动调整方法，其特征在于，所述光学状况至少包括以下之一：环境亮度、空气透明度；以及所述工作参数至少包括以下之一：亮度、伽玛系数。

11.根据权利要求10所述的显示品质自动调整方法，其特征在于，所述步骤b对所述感应值进行至少以下一种运算：

当环境亮度越高时，则使亮度越大，否则反之；

当环境亮度越高时，则使伽玛系数越小，否则反之；

当空气透明度越高时，则使亮度越小，否则反之；

当空气透明度越高时，则使伽玛系数越大，否则反之。

12.根据权利要求11所述的显示品质自动调整方法，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤d，利用专家参数包对所述调节参数进一步修正所述，其中所述专家参数包包括光学环境参数与显示系统本身参数的集合。

13.根据权利要求12所述的显示品质自动调整方法，其特征在于，所述专家参数包至少包括以下之一：最大环境亮度和最小环境亮度、最大环境透明度和最小环境透明度、透明度采集与环境温度关系参数、亮度采集与环境温度关系参数、系统与LED显示介质的光学特性参数、LED驱动电流特性参数。

14.根据权利要求10所述的显示品质自动调整方法，其特征在于，所述步骤a包括以下步骤：

步骤a1，测量所述环境亮度；

步骤a2，利用参考灯提供参考亮度，然后测量所述参考亮度；

步骤a3，利用所述参考亮度和所述环境亮度计算表示所述空气透明度的空气消光系数。

15.根据权利要求14所述的显示品质自动调整方法，其特征在于，所述步骤a3利用公式 $\mathrm{\σ}=-\frac{\ln L}{r}$ 计算出所述空气透明度，其中L表示所述参考亮度，r表示所述参考灯与所述光敏二极管之间的距离，δ是用于表示所述空气透明度的空气消光系数。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的显示品质自动调整方法，其特征在于，所述显示系统包括：LED显示系统、等离子体显示系统、液晶显示系统、投影显示系统、OLED显示系统、背投影显示系统、或CRT显示系统。

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