CN102930833A - 液晶显示器全局动态背光调整的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液晶显示器全局动态背光调整的方法，包括如下步骤：以白光LED光源作为背光源，首先将灰度图分成4×3共12个背光区域，然后采用现有的CDF方法计算出各个分区的背光亮度系数，最后比较这12个区域的背光亮度系数，以最大值作为全局的背光亮度系数，现有的CDF方法为：以白光LED光源作为背光源，首先计算灰度图所有灰度值的概率密度分布曲线，然后从低灰度值到高灰度值累加得到积累分布函数曲线，最后以k=0.9所对应的灰度值对应的亮度作为背光亮度系数。本发明的优点在于：方法简单，并且既能升液晶显示器画面质量，同时降低了功耗。

Description

液晶显示器全局动态背光调整的方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器的背光调整方法，具体是一种液晶显示器全局动态背光调整的方法。

背景技术

随着人们生活品质的不断提高，液晶电视向着大尺寸、超薄、广色域、高对比度等方向发展。LED背光液晶电视正是伴随着人们的需求逐步走向研究领域与应用市场的，而在LED背光液晶电视技术当中，LED区域动态背光液晶电视则是当今液晶领域研究的重点。动态背光主亮度提取算法因涉及到在保证显示画面质量的同时最大程度上降低背光功耗，逐渐成为各液晶电视生产厂商和机构所研究的重要对象。

该技术研究的意义：(1)提升画面显示质量。我们知道，液晶电视背光色域越是接近NTSC色域，显示画面色 彩越是接近自然色。但是，传统的液晶电视为CCFL背光，色域只能达到NTSC色域的70%~80%。采用白光LED（W-LED）背光液晶电视尽管色域较传统的CCFL背光液晶电视色域提升无几，但W-LED背光液晶电视可采用动态背光控制技术后实现的对比度提高、功耗降低等优势是传统CCFL背光液晶电视无法比拟的。况且，采用RGB-LED背光源可以轻松达到100%的NTSC色域范围，如果采用性能更加强大的LED器件，则可以实现120%以上的NTSC色域范围。色域的提高，有助于提升液晶电视画面色彩深度。(2) 降低功耗。由于液晶电视功耗主要集中在背光功耗上，而传统的CCFL背光液晶电视工作时背光又是全部打开的，背光亮度不会根据图像内容变化，导致了液晶电视功耗较高。随着人们的生活水平不断提高，液晶电视向着大尺寸化发展。而由于液晶电视尺寸的不断增大，功耗问题越来越明显。调查显示目前市场上的主流产品40英寸、42英寸液晶电视功耗在200W-240W之间，46-52英寸功耗在250W-310W之间，而65英寸液晶电视功耗达到了500W以上。显然，功耗问题不能满足设计要求，也与当今节能减排的国家政策背道而驰。采用动态背光控制技术液晶电视背光可以适时根据显示画面内容调整，使液晶电视功耗降低30%-50%。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种既能得到高品质的图像又降低了功耗的液晶显示器全局动态背光调整的方法。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种液晶显示器全局动态背光调整的方法，包括如下步骤：以白光LED光源作为背光源，首先将灰度图分成4×3共12个背光区域，然后采用现有的CDF方法计算出各个分区的背光亮度系数，最后比较这12个区域的背光亮度系数，以最大值作为全局的背光亮度系数，现有的CDF方法为：以白光LED光源作为背光源，首先计算灰度图所有灰度值的概率密度分布曲线，然后从低灰度值到高灰度值累加得到积累分布函数曲线，最后以k=0.9所对应的灰度值对应的亮度作为背光亮度系数。

本发明进一步优化为：所述以最大值作为全局的背光亮度系数中的背光亮度系数限制在0.6~0.9之间。

本发明的优点在于：方法简单，并且既能升液晶显示器画面质量，同时降低了功耗。采用传统的CDF法进行全局动态背光，得到的某些背光调制图失真严重；而本发明的改进方法会获得高品质的背光调制图，图像的失真在人眼接受的范围内。将背光亮度系数限制在0.6~0.9之间，避免了如果背光亮度偏小导致重要细节的丢失，使得图像质量高。图像的失真不再是传统CDF法只失真10%，而是在10%左右摆动，但依然可得到好的图像效果。

具体实施方式

本发明液晶显示器全局动态背光调整的方法的实现过程是基于现有的用于区域动态背光的CDF (cumulative distribution function，积累分布函数)法，对其进行改进变为一个良好的全局动态背光调整的方法。即先理解传统的CDF方法，并编写了CDF算法的程序，在原算法的基础上进行改进，提出新算法，编写出新的程序。

现有的用于区域动态背光的CDF方法的步骤：以白光LED光源作为背光源，首先计算灰度图所有灰度值的PDF(概率密度分布)曲线；然后从低灰度值到高灰度值累加得到CDF(积累分布函数)曲线；最后以k=0.9所对应的灰度值对应的亮度作为背光亮度系数。

本发明液晶显示器全局动态背光调整的方法的步骤：以白光LED光源作为背光源，首先将灰度图分成4×3共12个背光区域，这12个区域足以找到一个合适的背光亮度值，同时，由于分区较少，运算时间快，在硬件方面更易实现；然后采用现有的CDF方法计算出各个分区的背光亮度系数；最后比较这12个区域的背光亮度系数，以最大值作为全局的背光亮度系数，而不是采用传统的方法选择固定的数值作为背光亮度，一般将原始背光亮度降低20%左右。并将背光亮度系数限制在0.6~0.9之间，如果背光亮度系数低于0.6，图像的一些比较少但很重要的细节将可能无法很好的显示出来，背光亮度系数为0.6基本上可以把细节展现出来；背光亮度系数为0.9得到的背光调制图质量已经很高，因此不再增加系数以节省功耗。

作为一个具体实施的案例：

对于每一帧视频图像，我们通过MATLAB编程提取图像每一点像素RGB的最大值，在提取出的最大值组成的矩阵中分别统计0-255的灰度值的个数，再求出0-255的每个灰度值个数与整幅图像像素总个数的比值，即图像所有灰度值的概率密度。然后，将灰度值的概率密度从0开始累加到1(也就是说灰度值1对应的累积分布值=灰度值0的概率密度+灰度值1的概率密度；灰度值2对应的累积分布值=灰度值1的累积分布值+灰度值2的概率密度；依次类推一直到255的累积分布值=1)，我们就以累积分布值0.9对应的灰度值的亮度作为背光亮度，即背光亮度BL=(0.9对应的灰度值/255)^r,其中r=2.2。采用CDF全局法对暗图像和中间灰度的图像处理效果不是特别理想。例如：黑夜中的几颗星星，采用CDF全局法积累分布曲线上升很快，k=0.9对应的灰度值很小，无法凸显星星，会造成图像严重失真。

为了使CDF算法对各种类型的图像都有较好的处理效果，我们对其进行改进，算法的步骤和上述CDF法一样，只不过我们将最大值组成的矩阵分成3×4共12个区域，然后分别求这12个区域的累积分布值0.9对应的灰度值，再算出各区域的灰度值对应的亮度，最后我们以这12个区域背光亮度的最大值作为CDF改进算法的全局背光亮度。在这个过程我们对算法稍作修饰，将背光亮度限制在0.6-0.9之间，也就是说如果12个区域的背光亮度都小于0.6，我们就用0.6作为背光亮度；如果12个区域的背光亮度有大于0.9的，我们就以0.9作为背光亮度，这样做可更好的保证图像质量同时节约功耗。改进算法虽然简单，但对各种类型图像都有较好的处理效果，该算法的实用性强，该算法能使液晶电视功耗降低10%~40%。

参阅下表1所示，为原始CDF法和改进CDF算法的对四种图像（亮图像、暗图像、高对比度图像、中间灰度图像）处理的实验结果（包括背光亮度、PSNR、失真率），表2至表4为该四种类型图像通过改进CDF算法的获得的12个区域的背光亮度值。实验结果表明该改进CDF算法提高了图像显示质量，明显降低了功耗，同时满足PSNR图像质量评价指标要求。

表1 原始CDF法和改进CDF算法的对四种图像处理的实验结果

表2亮图像的背光亮度系数

0.89	0.92	0.93	0.92
				0.75	0.83	0.82	0.86
0.11	0.21	0.07	0.53

表3暗图像的背光亮度系数

0.79	0.09	0.02	0.01
				0.11	0.11	0.21	0.13
0.29	0.09	0.03	0.04

表4高对比度图像的背光亮度系数

0.09	0.56	0.14	0.07
				0.93	0.82	0.84	0.09
0.96	0.92	0.96	0.92

表5高对比度图像的背光亮度系数

0.59	0.61	0.64	0.47
				0.53	0.58	0.68	0.42
0.45	0.49	0.55	0.39

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种液晶显示器全局动态背光调整的方法，其特征在于：包括如下步骤：以白光LED光源作为背光源，首先将灰度图分成4×3共12个背光区域，然后采用现有的CDF方法计算出各个分区的背光亮度系数，最后比较这12个区域的背光亮度系数，以最大值作为全局的背光亮度系数，现有的CDF方法为：以白光LED光源作为背光源，首先计算灰度图所有灰度值的概率密度分布曲线，然后从低灰度值到高灰度值累加得到积累分布函数曲线，最后以k=0.9所对应的灰度值对应的亮度作为背光亮度系数。

2.如权利要求1所述的液晶显示器全局动态背光调整的方法，其特征在于：所述以最大值作为全局的背光亮度系数中的背光亮度系数限制在0.6~0.9之间。