CN101790270A - Led背光亮度动态控制方法及采用该控制方法的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从独立光源发光用于显示图像的发光控制方法，具体涉及一种LED背光亮度控制方法，同时还涉及采用该背光亮度控制方法的系统。该方法包括在LED背光区域划分为控制区域，并预先确定控制区域内图像灰度对比差异系数阀值；分别计算不同控制区域内的图像灰度对比差异系数，并将计算结果分别与上述阀值进行比较；如果计算结果小于阀值，则在控制区域中采用单一控制方式显示相同背光亮度；如果计算结果大于阀值，则在所述控制区域内采用多种控制方式显示不同的背光亮度。这样，本发明提供了一种通过利用图像信息动态分配背光区域，达到提高图像动态对比度、降低功耗的LED背光亮度动态控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用液晶并控制从独立光源发光用于显示图像的发光控制方法，具体涉及一种LED背光亮度的动态控制方法，同时还涉及实现该背光亮度控制方法的系统。
背景技术
电视技术不断发展的现在，LED作为液晶电视的新型背光源，相对LCD中所采用的CCFL背光源而言具有色域广、功耗低等特点。同时，LED背光源的出现使得人们根据图像动态进行背光亮度控制成为可能，所以目前LED背光技术已被广泛采用在电视机制造领域中。
而为了进一步提升LED电视的性能，获取更高的图像对比度，实现更低的功耗，对LED背光板进行分区动态控制成为LED电视中经常采用的控制方式。但是由于这种分区控制方法的规则是根据图像在显示屏上的位置进行预先划分，然后将图像对应到相应区域进行分区控制，所以这种对LED背光板分区控制的具有先天缺陷：由于背光区域是预先划分好的固定区域，而图像信号在同一个背光区域内的灰度值差异可能很大，这必然导致电视图像的对比度下降。
所以相关技术人员基于上面的缺陷，提出采用根据背光区域的大小对图像进行分区，然后对每个区域的视频信号提取该区域的亮度参数，进而根据亮度参数对LED背光进行控制的方式，例如：
公开号为CN101179891A，名称为“LED背光源亮度控制装置”的中国发明专利就公开了一种LED背光源亮度控制装置，包括：控制装置，用于根据所采集的LCD电视的视频信号进行分析计算，生成控制信号；背光驱动装置，与所述控制装置相连，用于根据所述控制信号产生相应的驱动电流调节LED背光源的亮度。本发明通过设置控制装置和背光驱动装置，使背光源形成一种间断工作方式，不仅达到控制背光源亮度的目的，而且降低了背光源的能耗和热量，延长了使用寿命。本发明结构简单、成本低、易于实现，在保证显示品质的前提下，节省能耗。
公开号为CN101206837，名称为“LED动态背光源控制算法”的中国发明专利公开了一种LED动态背光源控制算法，用于LED动态背光源控制系统，包括以下步骤：A.控制系统开机或复位时对LED背光源进行白平衡校正；B.通过RGB数据以及像素同步信号、场同步信号和行同步信号取得图像数据和图像分辨率；C.将LED背光源分为N块，其中N大于或等于1，小于或等于LED总数的三分之一；D.在每块内采用与该块相对应视频信号中的最亮信号作为控制数据进行控制；E.每一块与周围块在亮度和色度上采用渐变控制，使每一块与周围块之间实现平滑过渡；F.将白平衡校正数据和LED控制数据进行叠加，得到新的控制数据；G.将新的控制数据传递给LED背光源。
公开号为CN201315688，名称为“一种LED背光模块自动功率控制装置”的中国实用新型专利公开了一种LED背光模块自动功率控制装置。所述LED背光模块自动功率控制装置包括依次连接的液晶电视机芯、低压差分信号转三原色信号单元、平均灰度值检测单元、占空比控制单元、恒流驱动控制单元和LED灯板。本实用新型有效地解决了现有技术中存在的技术问题，通过选用IC芯片或现场可编程逻辑器件来实现LED背光模块的功率控制，具有电路灵活、产品升级容易等优点，利用人眼的生理特性，根据显示图像的灰度水平来自动控制LED背光模块的功率，利用本实用新型技术可使LED背光模块的动态控制技术复用，更省电。
公开号为CN201315148，名称为“用于液晶电视的LED背光源区域发光控制装置”的中国实用新型专利公开了一种用于液晶电视的LED背光源区域发光控制装置，包括用于将当前帧的图像按其在显示屏上的位置划分为多个相邻区域并将每个区域中像素的灰度信息分别传送到其相应的LED亮度控制电路的图像分割电路、接收与所述区域相对应的像素并得到这些像素中的最大灰度值和具有所述最大灰度值的像素点数目、根据所述最大灰度值和具有所述最大灰度值的像素点数目产生驱动波形输送到LED灯板的多个LED亮度控制电路以及与所述区域对应的LED亮度控制电路电连接并设置在显示屏上其对应的区域的后面的多个LED背光板。实施本实用新型的用于液晶电视的LED背光源区域发光控制装置，具有以下有益效果：其动态对比度更好，进一步降低了背光源的功耗。
公开号为CN101354875，名称为“一种液晶用LED背光驱动方法”的中国发明专利公开了一种采用LED作为背光源模组的液晶显示驱动方法，尤其是一种液晶用LED背光驱动方法。其特点是，包括如下步骤：将整个液晶屏分为形状和面积相同的至少9个分区，首先对每个分区进行亮度统计，然后依次将统计得到的分区的输入信号的原始亮度值，按一个小于1但大于0的比例扩散到相邻分区上，经过逐行逐分区的处理，即可完成对整个液晶屏上图像的处理；再对亮度进行归一化处理，通过驱动IC芯片对LED灯的亮度控制，实现控制相应LED背光的亮度。很明显，本发明的LED背光源模组在显示的时候，在只显示少数亮点的情况下，亮度过渡更平滑，能够有效的减少或彻底消除原有的显示少数亮点时出现的水波纹现象。
通过对上述专利技术的说明可知现有的LED亮度分区控制方法主要分为两类：一类是直接从当前图像的每个像素点中取得灰度信息，进而直接控制LED背光亮度；二类是对LED背光区域进行划分，利用相应图像中的亮度信息对该区域背光进行控制。第一类的主要缺点是，要把亮度控制直接对应到每个或几个像素，这种实现不但目前技术难以实现，而且控制电路会极其复杂而且昂贵；第二类发明的优点是克服了第一类发明的缺点，在技术上容易实现，成本低廉。缺点是，根据显示屏预先分配好了背光区域，使得同一个背光区域内的灰度值不一定完全相同，从而导致图像对比度的下降，使画质变差。
本发明就是基于上述专利代表的现有技术的缺点，提出的一种通过利用图像信息动态分配背光区域，使得同一个区域内图像的灰度信息，尽量相同或相近，从而达到提高图像动态对比度、降低功耗的LED背光亮度动态控制方法，同时本发明还提供了一种采用这种控制方法的系统。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种通过利用图像信息动态分配背光区域，使得同一个区域内视频信号的灰度信息，尽量相同或相近，从而达到提高图像动态对比度、降低功耗的LED背光亮度动态控制方法；
本发明的另一发明目的在于提供一种采用上述控制方法的系统。
为了实现上述的发明目的，本发明采用如下的技术方案：
一种LED背光亮度动态控制方法，该方法包括：
(1)将LED背光区域预先划分为不同的控制区域，并预先确定控制区域内图像灰度对比差异系数阀值；
(2)分别计算不同控制区域内的图像灰度对比差异系数，并将不同的计算结果分别与上述步骤中的图像灰度对比差异系数阀值进行比较；
(3)如果所述计算结果小于所述阀值，则在所述控制区域采用单一控制方式显示相同背光亮度；如果所述计算结果大于所述阀值，则在所述控制区域内采用多种控制方式显示不同的背光亮度。
在上述的控制步骤中，将LED背光区域划分为至少两级控制区域，即上一级控制区域由下一级控制区域组成，同级控制区域的大小相同，其中作为最基本组成单元的最小控制区域为矩形控制区域，包括P×Q(P＞1，Q＞1)个像素点。当然，基于性价比的考虑，上述背光区域的划分应该优选在三级以内，以免由于控制区域过多导致计算量增大，系统附加设备过多导致整个系统过于昂贵。
优选的，所述的最小控制区域中行像素点与列像素点数量相同，即P＝Q，通过所述的最小控制区域组成的不同级数的控制区域行列均包括相同数量的所述最小控制区域。这样就保证整个LED背光区域划分为多级相同大小且规则的控制区域，方便整个系统的处理以及计算。
通过对上述背光区域的划分，更具体的基于上述背光区域的划分说明本发明的控制方法。该方法应该顺序计算组成每级控制区域的图像灰度对比差异系数，直到所述计算结果小于阀值时，则在当前控制区域采用单一控制方式显示相同的背光亮度。对不同等级控制区域的图像灰度对比差异系数进行计算，当计算至预设等级的控制区域时，该等级的图像灰度对比差异系数仍然大于所述的图像灰度对比差异系数阀值，则组成该预设等级控制区域的下一等级控制区域采用多种控制方法。这种设置方式也是基于性价比的基础上提供的一种分区控制方式。
对控制方式的具体说明的是，上述采用单一亮度控制方式可以是对当前的控制区域内统一采用该控制区域内的平均亮度值的显示方式或者是对当前的控制区域内统一采用该控制区域内最亮点亮度值的显示方式。所述的多种控制方法的含义定义为对组成当前区域内的下一级控制区域分别采用单一亮度控制方式。
但是无论对不同控制区域采用何种控制方式，所述的亮度通过控制PWN信号的占空比以在特定的时间内达到对背光的渐变控制，这种控制可以防止由于亮度的突然变化而对观察者的视觉造成不利的冲击。至于PWN信号占空比的变化对背光亮度的控制，由于是公知的，在这里也不赘述了。
另外，采用上述LED背光亮度的控制系统包括用于控制其它部件工作并汇总信息的主控模块，分别与该主控模块数据连通的向该主控模块传输环境亮度参数的光感电路模块、LED背光驱动装置以及液晶面板，该LED背光驱动装置与LED背光连接并控制该背光亮度。
其中，所述的主控系统包括用于存储和记录数据并发送工作信号的主控芯片，以及与该主控芯片数据连通并受其控制的FPGA芯片。所述的主控芯片通过低压差分信号向所述的FPGA芯片传输控制信号以及环境亮度参数。
通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种通过利用图像信息动态分配背光区域，使得同一个区域内视频信号的灰度信息，尽量相同或相近，从而达到提高图像动态对比度、降低功耗的LED背光亮度动态控制方法；本发明的还提供了一种采用上述控制方法的系统。
附图说明
图1中显示的是利用本发明的方法对背光亮度分区的实施例示意图；
图2中显示的是采用图1中的示意图中的背光亮度分区控制方法的系统连接结构示意图。
附图中各个标号代表组件名称说明如下：
1主芯片 2FPGA芯片 3光感电路模块
4LED背光驱动模块 5液晶面板
具体实施方式
本发明在于提供一种背光源控制方法，通过对全屏背光亮度的检测，控制全屏背光亮度变化以达到提升画面的亮度，并且避免漏光缺陷的目的，同时这种对亮度的控制还提升了整体的主观效果，以及动态对比度。
图1中显示的是利用本发明的方法对背光亮度分区的实施例示意图，在图中显示将整个显示图像的背光区域分为N×N(N为大于1的自然数)个第一级控制区域，每个第一级控制区域又可以分为M×M(M为大于1的自然数)个第二级控制区域，对应其中每一个控制区域的亮度额控制信号分别表示为C11，C12.......CNN和标识为11的第一级控制区域内的第二级控制区域为C11-11C11-12......C11-mm。同时确定定义F(C11)，F(C12).......F(CNN)为每个第一级控制区域的图像灰度对比差异，最后判断结果使用1表示该控制区域的图像灰度对比差异大；0表示差异小。
利用逻辑计算单元中的算法对视频信号进行分析处理，计算上述第二级控制区域灰度信息，并对应得出上述第二级控制区域组成的第一级控制区域的图像灰度对比差异系数值。从而确定对第一级控制区域的背光亮度控制方法。
以标识为11的第一级控制区域为例，如果F(C11)＝1，表示在第一级控制区域内的图像灰度对比差异很大，则需要计算出组成其的每个第二级控制区域的背光控制信号C11-11C11-12......C11-mm，分别对组成该第一级控制区域内的不同的第二级控制区域分别进行背光亮度控制。
如果F(C11)＝0，表示在第一级控制区域内的图像灰度对比差异不大，则只计算出该第一级控制区域内背光控制信号C11，在该第一级控制区域内统一采用同一背光亮度。
以上为针对背光区域内的控制区域只分为两级的实施例进行的详细说明。实际上对上述实施例为代表的控制方法可以概括为。将LED背光区域预先划分为不同的控制区域，并预先确定控制区域内图像灰度对比差异系数阀值；分别计算不同控制区域内的图像灰度对比差异系数，并将不同的计算结果分别与上述步骤中的图像灰度对比差异系数与步骤中预先确定的图像灰度对比差异系数阀值进行比较；如果所述计算结果小于所述阀值，则在所述控制区域采用多项单一控制方式显示相同背光亮度；如果所述计算结果大于所述阀值，则在所述控制区域内采用多种控制方式显示不同的背光亮度。
在上述的控制步骤中应该具有如下几个基本特征，将LED背光区域划分为至少两级控制区域，即上一级控制区域由下一级控制区域组成，同级区域的大小相同，其中作为最基本组成单元的最小控制区域为矩形控制区域，包括P×Q(P＞1，Q＞1)个像素点。当然，基于性价比的考虑，上述背光区域的划分应该优选在三级以内，以免由于控制区域过多导致计算量增大，系统附加设备过多导致整个系统过于昂贵。同时优选的，所述的最小控制区域中行像素点与列像素点数量相同，即M＝N，通过所述的最小控制区域组成的不同级数的控制区域行列均包括相同数量的所述最小控制区域。这样就保证整个LED背光区域划分为多级相同大小且规则的控制区域，方便整个系统的处理以及计算。
概括的基于上述背光区域的划分说明本发明的控制方法。该方法应该顺序计算组成每级控制区域的图像灰度对比差异系数，直到所述计算结果小于阀值时，则在当前控制区域采用单一控制方式显示相同的背光亮度。对不同等级控制区域的图像灰度对比差异系数进行计算，当计算至预设等级的控制区域时，该等级的图像灰度对比差异系数仍然大于所述的图像灰度对比差异系数阀值，则组成该预设等级控制区域的下一等级控制区域采用多种控制方法。这种设置方式也是基于性价比的基础上提供的一种分区亮度显示控制方式。
为了达到LED背光全屏亮度的调整，可以通过控制PWN信号的占空比以在特定的时间内达到对背光的渐变控制的，这种控制可以防止由于亮度的突然变化而对观察者的视觉造成不利的冲击。至于PWN信号占空比的变化对背光亮度的控制，由于是公知的，在这里也不赘述了。
图2中显示的是采用图1中的示意图中的背光亮度分区控制方法的系统连接结构示意图。包括用于控制其它部件工作并总汇信息的主控模块，分别与该主控模块数据连通的向该主控模块传输环境亮度参数的光感电路模块3、LED背光驱动装置4以及液晶面板5，该LED背光驱动装置4与LED背光板连接并控制背光亮度。其中，上述主控系统包括用于存储和记录数据并发送工作信号的主控芯片1，以及与该主控芯片1数据连通并受其控制的FPGA芯片2。主控芯片1通过低压差分信号向所述的FPGA芯片2传输控制信号以及环境亮度参数，这样FPGA芯片2就能够利用通过主控芯片1传输的数据进行分析计算得出最终的结果，同时利用低压差分信号传输数据不仅传输速度快，同时耗费功率小，节省成本。另外，由于主控芯片1以及FPGA芯片2的型号以及功能均是现有技术中常用的，因此在这里就不再赘述了。
通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种通过利用图像信息动态分配背光区域，使得同一个区域内视频信号的灰度信息，尽量相同或相近，从而达到提高图像动态对比度、降低功耗的LED背光亮度动态控制方法；本发明的还提供了一种采用上述控制方法的系统。
另外，本发明的保护范围并不局限于上述具体实施方式中所公开的具体实施例，而是只要满足本发明权利要求中技术特征的组合就落入了本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LED背光亮度动态控制方法，其特征在于，该方法包括：
(1)将LED背光区域预先划分为不同的控制区域，并预先确定控制区域内图像灰度对比差异系数阀值；
(2)分别计算不同控制区域内的图像灰度对比差异系数，并将不同的计算结果分别与步骤(1)中预先确定的图像灰度对比差异系数阀值进行比较；
(3)所述计算结果小于所述阀值，则在所述控制区域采用单一控制方式显示相同背光亮度；或者所述计算结果大于所述阀值，则在所述控制区域内采用多种控制方式显示不同的背光亮度。
2.根据权利要求1所述的LED背光亮度动态控制方法，其特征在于，将LED背光区域划分为至少两级控制区域，上一级控制区域由下一级控制区域组成，同级控制区域的大小相同，其中作为最基本组成单元的最小控制区域为矩形控制区域，在该最小控制区域内包括P×Q(P＞1，Q＞1)个像素点。
3.根据权利要求2所述的LED背光亮度动态控制方法，其特征在于，所述的最小控制区域中行像素点与列像素点数量相同，即P＝Q，所述的相同级数的控制区域均包括相同数量的所述最小控制区域。
4.根据权利要求2或3所述的LED背光亮度动态控制方法，其特征在于，顺序计算组成每级控制区域的图像灰度对比差异系数，直到所述计算结果小于阀值时，则在当前控制区域采用单一控制方式显示相同的背光亮度。
5.根据权利要求4所述的LED背光亮度动态控制方法，其特征在于，对不同等级控制区域的图像灰度对比差异系数进行计算，当计算至预设等级的控制区域时，该等级的图像灰度对比差异系数仍然大于所述的图像灰度对比差异系数阀值，则组成该预设等级控制区域的下一等级控制区域采用多种控制方法。
6.根据权利要求5所述的LED背光亮度动态控制方法，其特征在于，所述的多种控制方法的为对组成当前控制区域内的下一级控制区域分别采用单一亮度控制方式。
7.根据权利要求1所述的LED背光亮度动态控制方法，其特征在于，所述的亮度通过控制PWN信号的占空比以在特定的时间内达到对背光的渐变控制。
8.一种采用如权利要求1所述的控制方法的系统，其特征在于，该系统包括用于控制其它部件工作并总汇信息的主控模块，分别与该主控模块数据连通的向该主控模块传输环境亮度参数的光感电路模块、LED背光驱动装置以及液晶面板，该LED背光驱动装置与LED背光连接并控制该背光亮度。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述的主控系统包括用于存储和记录数据并发送工作信号的主控芯片，以及与该主控芯片数据连通并受其控制的FPGA芯片。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述的主控芯片通过低压差分信号向所述的FPGA芯片传输控制信号以及环境亮度参数。
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