CN101170642B - 一种视频图像动态处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频图像动态处理的方法，所述视频图像动态处理方法包括以下步骤：对一帧图像所有的像素点的灰度级对应的像素个数进行统计，确定该帧图像灰度级统计区域对应的像素个数分布；设定系统的阈值和预设值，根据灰度级统计区域对应的像素个数分布从高灰度级统计区域向低灰度级统计区域的方向进行搜索，确定图象的关键区域；根据图像的关键区域的位置和目标灰度级确定视频信号的补偿曲线，对视频信号进行放大处理；根据所述的视频信号的补偿曲线上的上的一点对应的放大系数，同比例降低背光调节系数，根据背光调节系数动态控制背光亮度。本发明克服现有技术的不足，在保证图像主体部分亮度不变的情况下背光亮度动态降低，节省了液晶电视的能源消耗，给电视观众更好的视觉效果。

Description

一种视频图像动态处理的方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，具体来说，涉及到液晶显示视频图像处理的技术。

背景技术

目前液晶电视的大多缺点已经解决，正在快速进入我们的生活，例如液晶响应时间已经足够快，视角已经足够大，已经初步满足观看的要求。

但是现有的液晶电视还存在一些不尽人意的地方，例如不管视频图像是什么信号，液晶电视消耗的功率是一样的；液晶电视因为背光发光是一个整体，发光亮度固定，对亮度较大的画面，光通量较大，长期观看会引起视觉疲劳。

因为，一般的视频图像亮度较低，负载是30％～50％全白画面；如果是电影等画面，亮度更低，一般负载小于30％全白画面，在这种画面下，如果背光全亮，既浪费电力，图像对比度又低。

发明内容

本发明的技术方案用来解决液晶电视视频图像动态处理以及背光亮度动态控制的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种视频图像动态处理的方法，所述的方法包括如下步骤：

对一帧图像所有的像素点的灰度级对应的像素个数进行统计，确定该帧图像灰度级统计区域对应的像素个数分布；

设定系统的阈值和预设值，根据灰度级统计区域对应的像素个数分布从高灰度级统计区域向低灰度级统计区域的方向进行搜索，确定第一个像素个数高于阈值的灰度级统计区域Lf1；

接下来以区域Lf1为起点向低灰度级统计区域的方向进行搜索Lf2，如果统计区域Lf1之后的统计区域对应的像素个数均大于阈值且连续，当连续的灰度级统计区域的个数大于或等于预设值时，确定最后一个统计区域为Lf2，并确定灰度级统计区域Lf1是关键区域；

如果Lf1之后的灰度级统计区域对应的像素个数均大于阈值且连续，当连续的灰度级统计区域的个数小于预设值时，确定在连续的像素个数大于阈值的统计区域之后第一个像素个数大于阈值，且不相邻的统计区域为Lf2，并确定统计区域Lf2是关键区域；

如果Lf1之后不存在像素个数大于阈值且与Lf1不相邻的统计区域，确定灰度级统计区域Lf1是关键区域；

根据图像的关键区域的位置和目标灰度级确定视频信号的补偿曲线，对视频信号进行放大处理；

根据所述的视频信号的补偿曲线上的一点对应的放大系数，同比例降低背光调节系数，根据背光调节系数动态控制背光亮度。

其中视频图像补偿曲线的确定方法如下：

如果第一个像素个数高于阈值的统计区域Lf1是关键区域，则根据关键区域距离最高灰度级统计区域的灰度级距离确定信号放大系数，根据信号放大系数放大关键区域信号灰度级，其中目标灰度级为最高灰度级；如果关键区域是Lf1以外的其它区域，则目标灰度级是Lf1；

以关键区域的灰度级与目标灰度级为基准建立坐标变换的中间点；

根据坐标变换中间点，拟合一条从零灰度级出发，经过中间点，终止于最高灰度级的单调递增函数曲线或分段曲线；

根据拟合的函数曲线或分段曲线确定的放大系数对相应的灰度级信号进行放大处理。

背光调节系数为关键区域对应的视频信号的放大系数的倒数。

本发明克服现有技术的不足，采用对一帧图像所有的象素点的灰度进行统计，得出该帧图像中图像分布的关键区域，然后根据该区域确定视频图像的补偿曲线，根据非线性放大系数或者视频补偿曲线对视频数据进行补偿处理，同时根据视频补偿曲线确定背光调节系数，然后结合该帧图像的平均亮度动态控制背光亮度的技术方案，在保证图像主体部分亮度不变的情况下背光亮度动态降低，节省了液晶电视的能源消耗，给电视观众更好的视觉效果。

附图说明

图1为本发明视频图像动态处理的原理图；

图2为本发明一帧图像灰度级分布的直方图；

图3为本发明实施例所述的视频补偿曲线图。

具体实施方式

本发明的基本原理是对一帧图像所有的象素点的灰度进行统计，找出该帧图像中图像分布的关键区域，然后根据该区域确定视频图像的补偿曲线，根据视频补偿曲线对视频数据进行补偿，同时根据视频补偿曲线确定背光调节系数，然后结合该帧图像的平均亮度动态控制背光亮度。

以下结合附图对本发明进行详细说明，请参阅图1所示的视频图像动态处理的原理图。首先对视频数据进行分析，找出一帧图像中同时根据视频补偿曲线确定背光调节系数，然后结合该帧图像的平均亮度动态控制背光亮度。在本实施例中，采用直方图统计方式，把256个灰度级数据划分为32等份(实际应用中也可以分成其它等份，如16、64等份)，统计图像的灰度级分布数据，得出该帧图像灰度级分布的直方图，如图2所示，图2中横坐标是灰度级的分布，共32级(每级代表8个灰度级，总共256级)，纵坐标表示该帧图像中所有像素点对应灰度等级的累加数(数值为归一化值)，通过统计各像素点的灰度级，建立灰度级分布的直方图，可以清楚展示该帧图像灰度等级像素点的分布。

系统接下来的一个重要的任务是查找该帧图像中图像分布的关键区域，也是该帧图像的灰度分布最为主要区域。参阅图2，系统首先设定一个阈值，该阈值在系统设计时确定，由高灰度级向低灰度级为顺序搜索，确定在直方图中第一个高于阈值对应的最高灰度级所对应的灰度级统计区域Lf1，在本系统中阈值设定为15，第一个高于阈值对应的最高灰度级所对应的灰度级统计区域Lf1应该是横坐标19对应的灰度级统计区域，详如图2所示。

接着以Lf1为起点，在灰度级较低的方向上继续寻找，确定直方图中像素个数大于阈值，灰度级小于第一点Lf1的第二点Lf2，有以下几种情况，分别说明如下：

如果第二点和第一点相邻，继续向灰度较低的方向寻找，如果在上述找寻Lf2的过程中，Lf1和Lf2之间有连续的像素个数大于阈值的灰度级统计区域，且Lf1与Lf2之间的距离大于预设值，也就是说，在Lf1点以下的附近区域将有足够多的像素点，该区域的像素点在该帧图像中将是一个主要的组成部份，则以Lf1点为基准点对该帧像素进行处理，根据Lf1距离直方图横坐标31的距离确定一个非线性放大系数。

如果在上述寻找Lf2的过程中，Lf1之后存在连续的像素个数大于阈值的灰度级统计区域，且涵盖的距离小于预设值，则取连续的像素个数大于阈值的灰度级统计区域之后第一个像素个数高于阈值与该连续的灰度级统计区域不相邻的灰度级统计区域为第二点Lf2，则以Lf2点为基准点对该帧像素进行处理。

如果在低于Lf1点的方向上没有找到像素个数高于阈值与Lf1不相邻的灰度级统计区域，也就说对于该帧图像，绝大部份像素的灰度级集中在Lf1点上或其以下的较近区域，对于该帧图像，则以Lf1点为基准点对该帧像素进行处理。

在本实施例中，设第一点Lf1与第二点Lf2之间的距离的预设值为5，参阅图2，Lf1之后连续的大于阈值的灰度级统计区域是16至19，其距离为4没有大于预设值5，因此，第二点Lf2取19之后第一个高于阈值与19不相邻的灰度级统计区域，如图2中横坐标7对应的灰度级统计区域，确定横坐标7以下的灰度级统计区域将是该帧信号需要放大的主要区域，也就是图像分布的关键区域。

对图像进行处理的一个目的是要突出显示灰度级分布的关键区域，因此，对关键区域的处理，就是在保证图像不失真的情况下，将灰度级分布的关键区域进行最大限度的放大，一般确定放大系数的原则是，放大系数同要放大的灰度级统计区域与31的距离成非线性正比，也就是灰度级越高的像素点，其放大的系数越小，灰度级越低的像素点，其放大的系数越大，放大系数可以采用查表的方式实现，事先将灰度级与放大系数的对应关系存储在系统中。

在本实施方式中，最终确定了两个点，第一点Lf1与第二点Lf2，将视频图像中Lf2点对应的像素点亮度拉伸到Lf1点对应的亮度，使Lf2点变换到Lf1点，也就确定信号放大曲线对应的一个中间点的变换坐标点M(7，19)，加上原点O(0，0)与终点N(32，32)，通过O、M、N三点可拟合得一个单调递增函数，所得到的曲线即为该帧图像信号的补偿曲线，如图3曲线a所示；另一个更为粗略的拟合可以通过直接连接O、M、N三点所得的折线c即为该帧图像信号的补偿曲线，此举可实现对Lf2以下像素点提供一个较高的信号放大系数，而对Lf2以上的像素点提供一个相对较低的信号放大系数，实现对视频信号的分段放大，以实现对图像分布的关键区域的突出显示。不同帧的视频信号通常有不同的放大曲线，图中的曲线b是另一帧图像的放大曲线，该曲线主要将灰度级13放大到灰度级28，而图中的曲线L则是视频数据的1倍曲线，也就是视频信号放大的初始参考线。

本实施例在视频信号的处理过程中，对灰度级较低的视频信号进行了放大，为了保证视频图像的不失真，因而需要确立一个可对背光进行控制调节系数K，并根据每一帧视频信号的放大情况，实时的对背光进行调节，以降低背光的亮度。因此，背光调节系数K与信号的放大系数之间成反比例关系，背光调节系数K的选取可以从信号放大曲线的任一点中一个放大系数的倒数即可获得，也就是可选取曲线a中的任一点中一个放大系数的倒数作为该帧信号的背光调节系数K。由于对视频信号的处理主要针对一帧图像中图像分布的关键区域，为了更真实的反映视频图像信号的放大与背光调节之间的互补关系，从优选取主要区域的信号放大系数的倒数做为该帧信号的背光调节系数K，在本实施方式中，背光调节系数K的一个较优的选择是Lf2点的放大系数的倒数Lf2/Lf1，即取K＝Lf2/Lf1。

在确定了背光的调节系数后，通过计算该帧图像的平均亮度ABL，根据人眼睛特性，结合测试CRT彩电，得出一组经验值或拟合的函数，查表或由函数实现对背光的初始调节，然后对初始调节后的背光再结合背光调节系数K，最终确定PWM信号占空比，输出到LCD背光，实现背光亮度的动态控制。

本发明的技术方案一方面通过对视频信号有重点进行放大，另一面通过对背光的调节，实现视频信号放大与背光亮度控制在图像表现的互补，突出一帧视频信号中主要的灰度区域，提高画面的对比度，给人更好的视觉观感，同时降低能耗。

Claims (5)

1.一种视频图像动态处理的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

对一帧图像所有的像素点的灰度级对应的像素个数进行统计，确定该帧图像灰度级统计区域对应的像素个数分布；

设定系统的阈值和预设值，根据灰度级统计区域对应的像素个数分布从高灰度级统计区域向低灰度级统计区域的方向进行搜索，确定第一个像素个数高于阈值的灰度级统计区域Lf1；

接下来以区域Lf1为起点向低灰度级统计区域的方向进行搜索Lf2，如果统计区域Lf1之后的统计区域对应的像素个数均大于阈值且连续，当连续的灰度级统计区域的个数大于或等于预设值时，确定最后一个统计区域为Lf2，并确定灰度级统计区域Lf1是关键区域；

如果Lf1之后的灰度级统计区域对应的像素个数均大于阈值且连续，当连续的灰度级统计区域的个数小于预设值时，确定在连续的像素个数大于阈值的统计区域之后第一个像素个数大于阈值，且不相邻的统计区域为Lf2，并确定统计区域Lf2是关键区域；

如果Lf1之后不存在像素个数大于阈值且与Lf1不相邻的统计区域，确定灰度级统计区域Lf1是关键区域；

根据图像的关键区域的位置和目标灰度级确定视频信号的补偿曲线，对视频信号进行放大处理；

根据所述的视频信号的补偿曲线上的一点对应的放大系数，同比例降低背光调节系数，根据背光调节系数动态控制背光亮度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定该帧图像灰度级统计区域对应的像素个数分布包括以下步骤：

等分一帧视频信号的灰度级为复数区域；

统计每一个灰度级区域在一帧视频图像中的像素点数量，确定视频图像的灰度级分布。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于确定视频图像的灰度级分布可采用直方图统计。

4.根据权利要求1所述的视频图像动态处理方法，其特征在于，其中视频图像补偿曲线的确定方法如下：

如果第一个像素个数高于阈值的统计区域Lf1是关键区域，则根据关键区域距离最高灰度级统计区域的灰度级距离确定信号放大系数，根据信号放大系数放大关键区域信号灰度级，其中目标灰度级为最高灰度级；如果关键区域是Lf1以外的其它区域，则目标灰度级是Lf1；

以关键区域的灰度级与目标灰度级为基准建立坐标变换的中间点；

根据坐标变换中间点，拟合一条从零灰度级出发，经过中间点，终止于最高灰度级的单调递增函数曲线或分段曲线；

根据拟合的函数曲线或分段曲线确定的放大系数对相应的灰度级信号进行放大处理。

5.根据权利要求1所述的视频图像动态处理方法，其特征在于，背光调节系数为关键区域对应的视频信号的放大系数的倒数。

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