CN101777309A - 自适应背光控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自适应背光控制方法和装置，其中，该方法包括：根据当前帧图像的亮度分量Y均值Yavg上述当前帧图像的背光灰阶BDG对上述当前帧图像进行场景变化检测；在检测到场景发生变换时，对位于上述当前帧图像之后的多帧图像的背光灰阶进行帧间滤波处理；根据滤波处理后的背光灰阶进行背光控制。根据本发明的自适应背光控制方法能够根据图像内容来自适应地调整背光，从而达到节能的目的。

Description

自适应背光控制方法及装置

技术领域

本发明涉及液晶显示器的图像显示领域，具体而言，涉及一种用于液晶显示器的自适应背光控制方法及装置。

背景技术

大多数LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)显示产品是采用透射式LCD来显示文字和图像的，由于透射式LCD是通过其背光单元如CCFL(Cold Cathode fluorescent Lamps，冷阴极荧光灯)，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)来发光，且背光源的功耗占整个显示产品功耗的90％以上，如何有效降低背光模块的功耗，对于整个显示产品的节能具有重要意义。然而，目前传统的LCD背光采用的是固定背光控制，也就是说不管当前显示的图像是亮还是暗，均采用最亮时的背光控制。

由上可知，目前这种固定的背光控制技术不能按照图像内容进行动态自适应的背光控制，因此不能实现节能。

发明内容

本发明旨在提供一种自适应背光控制方法和装置，能够解决现有技术中不能对背光进行自适应控制的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种自适应背光控制方法，其包括：根据当前帧图像的亮度分量Y均值Yavg和上述当前帧图像的背光灰阶BDG对上述当前帧图像进行场景变化检测；在检测到场景发生变换时，对位于上述当前帧图像之后的多帧图像的背光灰阶进行帧间滤波处理；根据滤波处理后的背光灰阶进行背光控制。

根据本发明的另一个方面，提供了一种自适应背光控制装置，其包括：场景变化检测模块，用于根据当前帧图像的亮度分量Y均值Yavg和上述当前帧图像的背光灰阶BDG对当前帧图像进行场景变化检测；滤波模块，用于在检测到场景发生变换时，对位于上述当前帧图像之后的多帧图像的背光灰阶进行帧间滤波处理；背光控制模块，用于根据滤波处理后的背光灰阶BDG进行背光控制。

根据本发明的自适应背光控制方法能够根据图像内容来自适应地调整背光，从而达到节能的目的。

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示出了根据本发明的一个实施例的自适应背光控制方法流程图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的孤立高亮情形；

图3示出了根据本发明的一个实施例的另一种孤立高亮情形；

图4示出了根据本发明的一个实施例的自适应背光控制装置示意图；

图5示出了根据本发明的一个优选实施例的动态背光控制的原理图；

图6示出了根据本发明的一个优选实施例的场景变化检测示意图；

图7示出了根据本发明的一个优选实例的当检测到场景变化时，背光参数BDG(Backlight Dimming Gray)的帧间滤波处理过程示意图；

图8示出了根据本发明的一个优选实施例的背光控制的硬件构架框图；

图9示出了根据本发明实施例的图像增强补偿曲线；

图10为图9中(c)的斜率表示形式；

图11示出了根据本发明的一个优选实施例所示的采用对应三角形的三个顶点进行插值的原理示意图；

图12示出了根据本发明的一个优选实施例所示的采用四邻域插值的原理示意图。

具体实施方式

在描述实施例之前，首先对本发明的原理进行分析。

根据透射式LCD显示原理，对于输出数据X，其LCD显示产品的最终显示亮度I(X)可以看作是背光亮度系数β和LCD液晶分子透射率t(X，β)的乘积，即

I(X)＝β×t(X，β)      (1)

上式表示当图像较暗时就用较低的背光，同时对图像数据进行较大的补偿增强；反之当图像较亮时就用较高的背光，同时对图像数据进行较小的增强补偿，从而可以实现根据图像内容自适应的调整背光，同时由于对图像内容进行了对应的反向增强补偿，从而使得在最终显示图像质量几乎没有下降的情况下，同时具有较小的背光功耗。

其中，背光亮度的调整是靠调节背光模块的PWM(Pause WidthModulation)信号的占空比来实现。考虑到Gamma校正，PWM占空比与背光亮度为一非线性关系，且这一关系可以近似表示为Gamma指数关系，于是式(1)可以表示为下式：

I(X)＝β_{on_duty}×t(X，β_{on_duty})      (2)

对于多数液晶LCD面板，其Gamma指数γ取值范围为[2.0，3.0]。根据以上分析，可以得知对于输入的8位灰度图像，表示图像亮暗程度的背光灰阶BDG、线性背光系数β₀、以及调节背光亮度的PWM占空比β_{on_duty}之间的关系可以表示为：

${\mathrm{\β}}_0=a+b\frac{\mathrm{BDG}}{255}---\left(3\right)$

${\mathrm{\β}}_{\mathrm{on}\_\mathrm{duty}}={\mathrm{\β}}_0^{\mathrm{\γ}}---\left(4\right)$

考虑到BDG＝0时的背光不可能为零，式3中的线性截距a和b等于0.5。此时式3就变为：

${\mathrm{\β}}_0=0.5+\frac{\mathrm{BDG}}{510}---\left(5\right)$

其中，表示每一帧图像数据亮暗的背光调节亮度BDG是根据图像数据的直方图得到，考虑到彩色图像数据的三个基色，为使经过动态背光调节后最终显示的颜色没有质量下降，BDG是根据对图像数据每一点的三个基色取最大值后再进行直方图统计才得到，也即：

BDG＝Hist_percent(Max{R，G，B})              (6)

对于液晶分子的透射率t(X，β)或t(X，β₀)，可以看作是由于对背光进行了调整而对图像数据所必需采取的相应补偿措施，可以拆分成如下形式：

t(X，β₀)＝t_compen(X，β₀)×X           (7)

式中的t_compen(X，β₀)可看作是在线性背光系数为β₀时，其相应的图像数据补偿系数。为了使输入图像经过动态背光调节后的最终显示亮度和未经动态背光调节的显示具有相同的亮度。最简单的约束条件是：

t_compen(X，β₀)×β₀≈1            (8)

由于β₀≤1，因此t_comp(X，β₀)≥1，其最简单的情况为：

$t_{\mathrm{compen}}(X,{\mathrm{\β}}_0)=\frac{1}{{\mathrm{\β}}_0}---\left(9\right)$

在此种情况下，由于受图像数据的固定8位位宽限制，存在着高灰阶由于截至区的存在不能够区分开来，为了更好的区分高灰阶，需要根据图像数据的取值加以区分讨论，具体的做法是在截至区以前选择一个过度拐点knee_point，从该拐点到255，像素补偿曲线斜率是从

逐渐过渡1。其中一个简单的方法就是将补偿曲线的斜率按等差过度到1，于是补偿曲线斜率随灰度的变化关系为：

其中曲线斜率增量delta表示为：

$\mathrm{delta}=\frac{\frac{1}{{\mathrm{\β}}_0}-1}{255-\mathrm{Knee}\_\mathrm{point}}---\left(11\right)$

因此图像数据灰度的补偿曲线应该是决定于两个因素：线性背光系数β₀和图像数据X。后边将会用图表加以讨论说明。由于线性背光系数β₀完全取决于BDG，因此像素数据的反向补偿也可写为t_compen(X，BDG).

根据前面的数学理论分析，可以知道动态背光控制的整体框架，首先对每一帧图像数据进行直方图统计，得到一个表示该当前帧图像的亮暗程度的BDG，然后再根据BDG对背光块的PWM的占空比进行调节，同时对图像数据进行反向的增强补偿。

由于背光亮度与PWM占空比之间存在一个Gamma指数的非线性关系，因此PWM占空比的调节在硬件实现是一个查找表LUT.图像数据的反向补偿增强其本质上是一条条由BDG决定的补偿曲线。

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

实施例1

图1示出了根据本发明的一个实施例的自适应背光控制方法流程图，包括以下步骤：

S102，根据当前帧图像的亮度分量Y均值Yavg和当前帧图像的背光灰阶BDG对当前帧图像进行场景变化检测；

S104，在检测到场景发生变换时，对对位于当前帧图像之后的多帧图像的背光灰阶进行帧间滤波处理；

S106，根据滤波处理后的背光灰阶进行背光控制。

这里，进行背光控制可以包括：根据滤波处理后的背光灰阶对位于上述当前帧图像之后的多帧图像的背光进行调整以及对上述多帧图像进行图像补偿。

下面分别描述对背光进行调整以及对当前帧图像进行补偿的一种优选实施方式。

图6示出了根据本发明的一个优选实施例的场景变化检测示意图。如图6所示，将输入的视频数根据两个参量BDG和Yavg的动态范围划分为一个个场景，每一个场景对应一个背光控制参数，并且一个场景可能对应多帧图像。在一个相同的场景中，图像数据可能发生变化。

需要根据场景变化的动态范围进行场景分割，本实施例所采用的两个分割特征依据是每一帧的BDG和Yavg，因此，在计算这两个特征依据的动态范围，就需要相应的4个变量BDG_max，BDG_min，Yavg_max，Yavg_min，以及平滑场景切换和快速场景切换两组动态范围门限Smooth_scene_BDG_Th，Smooth_scene_Yavg_Th和Acute_scene_BDG_Th，Acute_scene_Yavg_Th，其中，BDG_max，BDG_min分别表示BDG的最大值和最小值，Yavg_max，Yavg_min分别表示Yavg的最大值和最小值。

在同一个场景内部的各帧，不仅要统计当前帧的BDG，即BDG_cur和当前帧的Yavg，即Yavg_cur，还要用其与已经存储的4个变量BDG_max、BDG_min、Yavg_max、Yavg_min进行比较，并不断的更新这4个变量，其统计更新如下：

$\mathrm{BDG}\_\max =\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{BDG}\_\max =\mathrm{BDG}\_\mathrm{cur\; if}& \mathrm{BDG}\_\mathrm{cur}>\mathrm{BDG}\_\max \\ \mathrm{BDG}\_\max =\mathrm{BDG}\_\max & \mathrm{else}\end{array}\right.$

$\mathrm{BDG}\_\min =\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{BDG}\_\min =\mathrm{BDG}-\mathrm{cur\; if}& \mathrm{BDG}\_\mathrm{cur}>\mathrm{BDG}\_\min \\ \mathrm{BDG}\_\min =\mathrm{BDG}\_\min & \mathrm{else}\end{array}\right.$

$\mathrm{Yavg}\_\max =\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{Yavg}\_\max =\mathrm{Yavg}\_\mathrm{cur\; if}& \mathrm{Yavg}\_\mathrm{cur}>\mathrm{Yavg}\_\max \\ \mathrm{Yavg}\_\max =\mathrm{Yavg}\_\max & \mathrm{else}\end{array}\right.$

$\mathrm{Yavg}\_\min =\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{Yavg}\_\min =\mathrm{Yavg}\_\mathrm{cur\; if}& \mathrm{Yavg}\_\mathrm{cur}>\mathrm{Yavg}\_\min \\ \mathrm{Yavg}\_\min =\mathrm{Yavg}\_\min & \mathrm{else}\end{array}\right.$

当其动态范围超过预定的门限，即可认为发生了场景切换，其两个动态范围定义式如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{DynamicRange}\_\mathrm{BDG}=\mathrm{Max}\{\mathrm{BDG}\_\max -\mathrm{BDG}\_\mathrm{cur},\mathrm{BDG}\_\mathrm{cur}-\mathrm{BDG}\_\min \}\\ \mathrm{DynamicRange}\_\mathrm{Yavg}=\mathrm{Max}\{\mathrm{Yavg}\_\max -\mathrm{Yavg}\_\mathrm{cur},\mathrm{Yavg}\_\mathrm{cur}-\mathrm{Yavg}\_\min \}\end{array}\right.$

因此，场景切换的判决如下式：

当BDG_Th＝Smooth_scene_BDG_Th，Yavg_Th＝Smooth_scene_Yavg_Th时，scene_change＝1表示发生平滑场景变化，scene_change＝0表示没有发生平滑场景变化。

优选的，在当前帧图像发生平滑场景变化时，需要对场景1到场景2作一个缓慢调整，例如，对位于当前帧图像之后的多帧图像的背光灰阶进行低通滤波处理。

当BDG_Th＝Acute_scene_BDG_Th，Yavg_Th＝Acute_scene_Yavg_Th时，scene_change＝1表示发生快速场景变化，scene_change＝0表示没有发生快速场景变化。

优选的，在当前帧图像发生快速场景变化时，需要对场景Scene1到场景Scene2作一个快速调整，例如，对位于当前帧图像之后的多帧图像的背光灰阶进行高通滤波处理。

当发生场景切换(scene_change＝1)，需要对相应的四个变量BDG_max、BDG_min、Yavg_max、Yavg_min进行初始化更新，以便对下一个场景进行判决。其初始化更新如下式：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{BDG}\_\max =\mathrm{BDG}\_\mathrm{cur}\\ \mathrm{BDG}\_\min =\mathrm{BDG}\_\mathrm{cur}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Yavg}\_\max =\mathrm{Yavg}\_\mathrm{cur}\\ \mathrm{Yavg}\_\min =\mathrm{Yavg}\_\mathrm{cur}\end{array}\right.$

由于准备了快慢两组场景切变的检测门限，因此，可以采用相同的方法检测出当前的场景变化是慢场景变化还是快场景变化。

图7示出了根据本发明的一个优选实例的当检测到场景变化时，背光参数BDG的帧间滤波处理过程。其本质上就是如何控制背光参数从场景1时的BDG_scene1如何过渡到BDG_scene2。当场景变化检测为smooth_scene_change时，需要一个慢速的滤波过渡，当场景检测为acute_scene_change时，需要一个快速的滤波过渡。如果检测为no_scene_change时，背光参数BDG不变。

通常，对当前帧图像每个像素的Max(R，G，B)进行直方图统计，得到当前帧图像的背光灰阶BDG，其中，Max(R，G，B)为像素的RGB分量的最大值。

然而，当存在着各种各样的窗口模式，也即窗口内的视频图像随时间发生亮暗变化，而窗口外存在小块的孤立高亮(如应用程序图标)，而根据前面讨论分析的背光参数是根据直方图统计得到，也即灰度占多数的像素灰度决定了背光参数(也即，统计出来的背光灰阶BDG)，而忽略了占少数的孤立高亮块。如果不对孤立高亮块采取特殊处理，则实际应用中的孤立高亮块上本来静止的内容会随窗口内的亮暗变化而发生闪烁变化。从而，需要根据是否是孤立高亮模式来选择进行直方图统计的方式，以防止上述问题的出现。

因此，可以在对当前帧图像进行场景变化检测之前，进行孤立高亮模式检测。

当检测到当前帧的直方图为孤立的双峰直方图，则其有可能为孤立高亮模式，当用直方图统计得到的背光灰阶位于上峰时，这时已经考虑到高亮块为正常情况，如图2所示，则不需要特殊处理。如果BDG位于下峰，如图3所示，则处于上峰的孤立高亮块没有考虑到，此时需要进行孤立高亮处理。

具体的，在对当前帧图像进行场景变化检测之前，首先，从第一低灰阶开始对上述当前帧图像进行直方图统计，并根据预定的直方图百分比确定第一高灰阶，并将所述第一高灰阶作为第一BDG值，其中，所述第一低灰阶为0。这里，位于[第一低灰阶，第一高灰阶]范围内的被统计的像素点大约为所有像素点的70％-85％。

然后，从第二高灰阶开始对所述当前帧图像进行直方图统计，并根据预定的直方图百分比确定第二低灰阶，并将所述第二低灰阶作为第二BDG值，其中，所述第二高灰阶为255。这里，位于[第二低灰阶，第二高灰阶]范围内的被统计的像素点大约为所有像素点的1％-5％。

然后，根据上述Yavg和上述第一BDG值对当前帧图像进行孤立高亮模式检测；在判断出为孤立高亮模式时，将上述第二BDG值作为上述BDG的值；否则，将上述第一BDG值作为上述BDG的值。

在上述背光控制方法中，可以通过以下方式对当前帧图像进行孤立高亮模式检测：将背光灰阶BDG和亮度分量Y均值Yavg进行比较；当背光灰阶小于亮度分量Y均值时，当前帧图像为高亮模式。

例如，用BDG表示上述第一背光灰阶，用Yavg表示亮度分量Y均值，可以通过以下公式来检测孤立高亮模式：

spot_mode＝1表示为孤立高亮模式，spot_mode＝0表示非孤立高亮模式。这里，在判断出为孤立高亮模式时，将上述第二BDG值作为随后用于计算场景检测时的BDG的值；否则，将上述第一BDG值作为随后用于计算场景检测时的BDG的值。

这样，可以使用经过孤立高亮模式检测得到的BDG值进行上述的场景变化检测。

根据本发明，对上述当前帧图像进行补偿的步骤进一步包括：根据待插点在由上述待插点相邻的四个点组成的区域中的位置选取上述四个点中的三个点；根据所选取的三个点的值对上述待插点进行插值。

图9示出了根据本发明优选实施例的图像增强补偿曲线。如图9所示，图9中的(a)采用式9的简单的补偿，对于截止区的高灰阶不可区分；图9中的(b)为采用拐点，在拐点处采用折线过渡，此种方法高灰阶能够区分开来，但在测试中发现对于连续渐变递增图像在拐点处存在灰度过渡的明显不均匀性；图9中的(c)为本发明实施例所采取的拐点+相切抛物线过渡，此种方法即使对于连续渐变递增图像也不存在明显的不均匀性；图9中的(d)为结合对比度增强而采取的S形补偿曲线。

图10为图9(c)的斜率表示形式，拐点前部分为固定斜率，从拐点处其斜率按等差过渡到1。从图10中可以得知，在具体的硬件设计中，对于某一背光参数BDG，其对应的图像补偿参数仅需要一个固定的斜率，拐点位置，以及拐点过渡的增量三个参数即可。

由于PWM占空比β_{on_duty}与线性背光系数β₀是一近似Gamma指数非线性关系，是通过LUT得到，为减少硬件设计的RAM开销，因此只能存少数的查表点，中间的精度需要通过插值来得到，这是一个一维线性插值。

如果采用16点来存储PWM占空比LUT，则分别用BDG_filter[7:4]及BDG_filter[7:4]+1查得两个占空比系数β_onduty_low，β_onduty_high，并根据定比分公式内插得到最终的占空比系数：

$\mathrm{\β}\_\mathrm{onduty}=\frac{\mathrm{\β}\_\mathrm{onduty}\_\mathrm{low}*(16-\mathrm{BDG}\_\mathrm{filter}[3:0\left]\right)+\mathrm{\β}\_\mathrm{onduty}\_\mathrm{high}*\mathrm{BDG}\_\mathrm{filter}[3:0]}{16}$

同样对于像素的反向补偿增强，也需要插值，只是这是一个二维插值过程。要根据经过帧间滤波后的背光参数BDG_filter以及图像数据Pixel_data所决定待插点P(BDG_filter，Pixel_data)的四个最接近的精确值点进行插值。

如果采用16*16的精度，则标定四个精确值点为：

A(BDG_filter[7:4]，Pixel_data[7:4])，

B(BDG_filter[7:4]，Pixel_data[7:4]+1)，

C(BDG_filter[7:4]+1，Pixel_data[7:4]+1)，

D(BDG_filter[7:4]+1，Pixel_data[7:4])。

这里，三角插值是指：判断待插点P(BDG_filter，Pixel_data)是位于上三角ACB还是下三角ACD，而采用对应三角形的三个顶点进行插值。如图11所示，判断待插值点P是位于上三角ABC还是下三角ADC，采用对应的三个顶点进行插值。不难发现，当插值点P位于下三角的靠近C点处，用ACD插值的精度要低于用BCD插值的精度。在插值中，插值精度用被插点到三个插值点的欧式距离和来表示，欧式距离越小，插值精度越高。可以发现，图11中的PA+PC+PD＞PB+PC+PD。在本实施例中采用一种比三角插值具有更高精度的四邻域插值。

在本实施例中采用的四邻域插值，是将四边形ABCD根据其两条中线划分为四个邻域：左上，左下，右上，右下。然后再判断插点P(BDG_filter，Pixel_data)位于哪个邻域，然后采用理该邻域最近的三个点进行插值。如图12所示，将四边形划分为左上，左下，右上，右下四个邻域。判断当前插值点P位于哪个邻域，然后选择对应的三个点进行插值。表1为插值点P所属邻域与最终所选的三个插值点之间的关系。

表1

被插值点所属邻域	所选插值点
		左上	A，B，D
左下	A，C，D
		右上	A，B，C
右下	B，C，D

图5示出了根据本发明的一个优选实施例的动态背光控制的原理图，主要包括两个方面的调整，通过PWM调整背光亮度，同时对图像数据进行补偿增强，且这两部分都是依靠由直方图统计得到的背光参数BDG。如图5所示，对输入的每一帧图像数据进行直方图统计，得到一个背光灰阶BDG，同时对每一个输入图像数据计算其Y分量，然后用BDG来进行PWM占空比调节实现背光调整，同时对图像数据进行补偿增强调整。

实施例2

图4示出了根据本发明的一个实施例的自适应背光控制装置的示意图，包括：

场景变化检测模块402，用于根据当前帧图像的亮度分量Y均值Yavg和上述当前帧图像的背光灰阶BDG对当前帧图像进行场景变化检测；

滤波模块404，用于在检测到场景发生变换时，对位于所述当前帧图像之后的多帧图像的背光灰阶进行帧间滤波处理；

背光控制模块406，用于根据滤波处理后的背光灰阶进行背光控制。

上述装置进一步包括：第一统计模块，用于从第一低灰阶开始对所述当前帧图像进行直方图统计，并根据预定的直方图百分比确定第一高灰阶，并将上述第一高灰阶作为第一BDG值，其中，上述第一低灰阶为0，这里，位于[第一低灰阶，第一高灰阶]范围内的被统计的像素点大约为所有像素点的70％-85％，即预定的直方图百分比为70％-85％；第二统计模块，用于从第二高灰阶开始对所述当前帧图像进行直方图统计，并根据预定的直方图百分比确定第二低灰阶，并将上述第二低灰阶作为第二BDG值，其中，上述第二高灰阶为255，这里，位于[第二低灰阶，第二高灰阶]范围内的被统计的像素点大约为所有像素点的1％-5％，即预定的直方图百分比为1％-5％；孤立高亮检测模块，用于在对当前帧图像进行场景变化检测之前进行孤立高亮模式检测；处理模块，用于在判断出为孤立高亮模式时，将上述第二BDG值作为上述BDG的值，否则将上述第一BDG值作为上述BDG的值。

上述背光控制模块进一步包括：背光调整子模块，用于根据滤波处理后的背光灰阶对位于所述当前帧图像之后的多帧图像的背光进行调整；补偿子模块，用于根据滤波处理后的背光灰阶对位于所述当前帧图像之后的多帧图像进行图像补偿。

图8示出了根据本发明的一个优选实施例的背光控制的硬件构架框图，从时间上划分为DE和VBLANK两部分，也即视频数据的有效区间以及消隐区间，为避免背光灰阶的调整影响画面，背光灰阶的计算调整必须在VBLANK区间完成。在DE区间进行直方图统计，根据输入的视频图像数据进行直方图统计，Y分量进行累加计算，同时对输出图像数据根据此前帧所得的补偿参数进行增强补偿；在VBLANK区间，进行直方图的统计分析，孤立高亮模式检测，场景变化检测，背光参数的帧间滤波处理，背光控制PWM占空比的更新。

在VBLANK区间，根据当前帧DE区间统计得到的直方图分布信息，计算得到两个背光灰阶BDG_hist和BDG_spot，然后根据BDG_hist以及在DE区间累加得到的Y分量信息进行孤立高亮检测，在根据孤立高亮检测结果得到一个当前帧的背光灰阶。

同时，根据此前统计得到的Yavg和BDG的动态范围结合两个预定的动态门限判断是否发生了场景变化，如果发生了场景变化，是缓慢场景变化还是快速的场景变化。并根据此场景变换信息判决是否需要背光灰阶的帧间滤波。如需要滤波，则进一步判断是作高通滤波还是低通滤波。最后根据滤波后的背光灰阶BDG_filter来调整PWM的占空比，并保存背光参数BDG_filter，在下一帧图像数据的DE区间对输入的图像数据进行补偿调整。

此外，由于实际应用中存在各种各样的视频图像数据，因此，需要对每一帧统计出来的BDG进行帧间滤波处理，用经过帧间滤波处理后的BDG_filter来调节背光和图像数据的增强补偿，可使最终的视频显示经过背光调节和图像的补偿增强具有和未经任何调整接近的效果。

因此，对于大多数慢变场景，这一帧间滤波必须是低通滤波，也就是说由于场景变化其背光参数BDG_filter必须是缓变过程。另外对于一些快变场景(比如前一帧为全暗，当前帧为全亮)，又必须使背光参数具有快变特性。于是，一个鲁棒的场景变化检测模块scene_change_det就必不可少。根据视频分割的方法提出了一种有效的场景检测方法，简单的说，就是根据每一帧的BDG和Y分量均值Y_avg这两个特征的动态范围将输入的视频分割为一个个场景，每一个场景内部采用相同的背光参数BDG。当发生场景切变时，再根据场景变化检测的类型，决定是采用缓变的帧间参数调节，还是快速的帧间参数调节。因此，场景检测就必须检测出三种结果：没有场景变化(no_scene_change)，慢速场景变化(smooth_scene_change)，快速场景变化(acute_scene_change)。

本实施例中的自适应背光控制装置可以采用上述方法实施例中所描述的自适应背光控制方法来进行自适应背光控制，故在此对该自适应背光控制装置的详细工作过程不再赘述。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：能够根据输入的图像内容自适应的对PWM占空比进行调整，从而实现了LCD背光控制节能；由于对图像数据进行了反向的增强补偿调节，结合背光调整，可以获得几乎没有下降的图像质量。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上上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 (12)

1.一种自适应背光控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据当前帧图像的亮度分量Y均值Yavg和所述当前帧图像的背光灰阶BDG对所述当前帧图像进行场景变化检测；

在检测到场景发生变换时，对位于所述当前帧图像之后的多帧图像的背光灰阶进行帧间滤波处理；

根据滤波处理后的背光灰阶进行背光控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据滤波处理后的背光灰阶进行背光控制的步骤包括：

根据滤波处理后的背光灰阶对位于所述当前帧图像之后的多帧图像的背光进行调整以及对所述多帧图像进行图像补偿。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据Yavg和BDG对所述当前帧图像进行场景变化检测的步骤包括：

scene_change＝1表示发生场景变化，scene_change＝0表示没有发生场景变化；其中，

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{DynamicRange}\_\mathrm{BDG}=\mathrm{Max}\{\mathrm{BDG}\_\max -\mathrm{BDG}\_\mathrm{cur},\mathrm{BDG}\_\mathrm{cur}-\mathrm{BDG}\_\min \}\\ \mathrm{DynamicRange}\_\mathrm{Yavg}=\mathrm{Max}\{\mathrm{Yavg}\_\max -\mathrm{Yavg}\_\mathrm{cur},\mathrm{Yavg}\_\mathrm{cur}-\mathrm{Yavg}\_\min \}\end{array}\right.$

BDG_Th表示预设的用于场景变化检测的第一门限；

Yavg_Th表示预设的用于场景变化检测的第二门限；

DynamicRange_BDG表示BDG的动态范围；

DynamicRange_Yavg表示Yavg的动态范围；

BDG_cur表示所述当前帧图像的BDG；

Yavg_cur表示所述当前帧图像的Yavg。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，BDG_Th＝Smooth_scene_BDG_Th，Yavg_Th＝Smooth_scene_Yavg_Th，Smooth_scene_BDG_Th为用于平滑场景变化检测的BDG门限值，Smooth_scene_Yavg_Th为用于平滑场景变化检测的Yavg门限值，其中，scene_change＝1表示发生平滑场景变化，scene_change＝0表示没有发生平滑场景变化。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，BDG_Th＝Acute_scene_BDG_Th，Yavg_Th＝Acute_scene_Yavg_Th，Acute_scene_BDG_Th为用于快速场景变化检测的BDG门限值，Acute_scene_Yavg_Th为用于快速场景变化检测的Yavg门限值，其中，scene_change＝1表示发生快速场景变化，scene_change＝0表示没有发生快速场景变化。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当检测到发生平滑场景变化时，对位于所述当前帧图像之后的多帧图像的背光灰阶BDG进行帧间低通滤波；当检测到发生快速场景变化时，对位于所述当前帧图像之后的多帧图像的背光灰阶BDG进行帧间高通滤波。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对当前帧图像进行场景变化检测之前，所述方法还包括：

从第一低灰阶开始对所述当前帧图像进行直方图统计，并根据预定的直方图百分比确定第一高灰阶，并将所述第一高灰阶作为第一BDG值，其中，所述第一低灰阶为0；

从第二高灰阶开始对所述当前帧图像进行直方图统计，并根据预定的直方图百分比确定第二低灰阶，并将所述第二低灰阶作为第二BDG值，其中，所述第二高灰阶为255；

根据所述Yavg和所述第一BDG值对当前帧图像进行孤立高亮模式检测；

在判断出为孤立高亮模式时，将所述第二BDG值作为所述BDG的值；

在判断出为非孤立高亮模式时，将所述第一BDG值作为所述BDG的值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述Yavg和所述BDG对当前帧图像进行孤立高亮模式检测的步骤包括：

其中，spot_mod e＝1表示为孤立高亮模式，spot_mod e＝0表示非孤立高亮模式。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述多帧图像进行图像补偿的步骤包括：

根据待插点在由所述待插点相邻的四个点组成的区域中的位置选取所述四个点中的三个点；

根据所选取的三个点的值对所述待插点进行插值。

10.一种自适应背光控制装置，其特征在于，包括：

场景变化检测模块，用于根据当前帧图像的亮度分量Y均值Yavg和所述当前帧图像的背光灰阶BDG对当前帧图像进行场景变化检测；

滤波模块，用于在检测到场景发生变换时，对位于所述当前帧图像之后的多帧图像的背光灰阶进行帧间滤波处理；

背光控制模块，用于根据滤波处理后的背光灰阶BDG进行背光控制。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

第一统计模块，用于从第一低灰阶开始对所述当前帧图像进行直方图统计，并根据预定的直方图百分比确定第一高灰阶，并将所述第一高灰阶作为第一BDG值，其中，所述第一低灰阶为0；

第二统计模块，用于从第二高灰阶开始对所述当前帧图像进行直方图统计，并根据预定的直方图百分比确定第二低灰阶，并将所述第二低灰阶作为第二BDG值，其中，所述第二高灰阶为255；

孤立高亮检测模块，用于在对当前帧图像进行场景变化检测之前进行孤立高亮模式检测；

处理模块，用于在判断出为孤立高亮模式时，将所述第二BDG值作为所述BDG的值，否则将所述第一BDG值作为所述BDG的值。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述背光控制模块进一步包括：

背光调整子模块，用于根据滤波处理后的背光灰阶对位于所述当前帧图像之后的多帧图像的背光进行调整；

补偿子模块，用于根据滤波处理后的背光灰阶对位于所述当前帧图像之后的多帧图像进行图像补偿。

Images