CN103514853B - 一种应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法及装置，本发明的方法通过对四个背光分区中心点的已知背光亮度进行两次非线性插值，得到由这四个点构成的矩形区域内任意像素点的背光亮度。实现该方法的装置由地址选择模块，背光亮度存储模块，查找表模块以及背光平滑运算模块组成。与线性插值相比，本发明的方法通过非线性差值得到的背光更加平滑，使平滑后的背光更加符合实际情况，适用于侧入式和直下式两种背光类型，有效地解决了因动态调光引起的背光分区边界图像灰度不连续问题。本发明实现该方法的装置结构简单，易于实现。

Description

一种应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法及装置

技术领域

本发明属于液晶显示技术领域，涉及一种应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法及装置。

背景技术

液晶显示器（LCD）凭借着其高分辨率、重量轻、色彩表现力好等优点成为应用最广的平板显示器件。LCD主要包括两部分：背光源和液晶面板。对于传统显示方法，背光源保持全亮，为液晶提供恒定的背光，而液晶作为光阀，控制光的透过率，达到显示图像的目的。由于背光始终全亮及液晶光伐存在漏光，传统方法存在功耗较高、对比度较低等缺点。动态调光技术可以有效的降低LCD的功耗，提高显示对比度，但也会带来一些新的问题，背光分区边界图像灰度不连续现象就是其中之一。

背光分区边界图像灰度不连续是由于液晶补偿时背光分区边界处的背光计算值与实际值存在差异造成的。动态调光时，LCD背光源通过调节各背光灯组的发光强度使全屏各分区达到各自需要的背光亮度。但在分区边界附近，来自不同分区的背光存在衰减、扩散和相互叠加，使分区边界处的实际背光亮度偏离分区中心区域的背光亮度，分区边界处的背光也呈连续平滑过渡，没有明显界限。若不对分区边界处背光平滑过渡效果进行修正，或修正不够，背光计算值与实际值存在差异，就会造成显示图像在分区边界出现灰度不连续。

发明内容

本发明的目的在于提出一种应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法及装置，适用于侧入式和直下式两种背光源类型的平滑，且能够有效减轻由动态调光引起的背光分区边界图像灰度不连续的现象。

为了达到上述目的，本发明的应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法，包括如下步骤：

1）根据目标像素点的位置获取目标像素点周围四个背光分区的位置，四个背光分区的中心点构成一个将目标像素点包含在内的矩形ABCD；其中，四个背光分区的中心点分别为A点、B点、C点、D点，A点坐标为（1,1），A点的背光亮度为a；B点坐标为（n+1,1），B点的背光亮度为b，C点坐标为（1,m+1），C点的背光亮度为c，D点坐标为（n+1,m+1），D点的背光亮度为d，E点为目标像素点位置，E点坐标为（x,y）；

2）由A点、B点、C点、D点的背光亮度分两步非线性插值计算E点的背光亮度，且插值顺序为先水平后垂直插值或先垂直后水平插值；

2.1）当插值顺序为先水平后垂直插值，E点的背光亮度是由如下方法得到的：

2.1.1）过E点做矩形ABCD中AC和BD的平行线PQ，PQ与AB相交于P（x，1），PQ与CD相交于Q（x，m+1）；

2.1.2）在水平方向上进行非线性插值，得到P的背光亮度p以及Q的背光亮度q，其方法如下：

首先，利用A、B点在水平方向上进行非线性插值，利用C、D点在水平方向上进行非线性插值，得到水平方向上的非线性插值矩阵T_h，即：

$T_h=\left[\begin{array}{cc}\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}& \frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}\end{array}\right];$

其中，h为水平方向上的插值次数，对于侧入式背光源，h为1～10的实数；对于直下式背光源，h为1～100的实数；

其次，根据水平方向上的非线性插值矩阵T_h以及A、B点的背光亮度得到P的背光亮度p，根据水平方向上的非线性插值矩阵T_h以及C、D点的背光亮度得到Q的背光亮度q，即：

$p=\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}a+\frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}b$

$q=\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}c+\frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}d$

2.1.3）在垂直方向上进行非线性插值，得到E点的背光亮度e，其方法如下：

首先，对P、Q点在垂直方向上进行非线性插值，得到垂直方向上的非线性插值矩阵T_v，即：

$T_v=\left[\begin{array}{cc}\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}& \frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}\end{array}\right]$

其中，v为垂直方向上的插值次数，对于侧入式背光源，v为1～10的实数；对于直下式背光源，v为1～100的实数；

其次，根据垂直方向上的非线性插值矩阵T_v以及P、Q点的背光亮度得到E点的背光亮度e，即

$e=\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}p+\frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}q$

将计算出的E点的背光亮度e和E点的实际背光亮度进行比较，确定E点背光平滑程度，当平滑程度不足时，通过调整水平方向上的插值次数h、垂直方向上的插值次数v以及背光分区的数量来调整背光平滑程度；

2.2）当插值顺序为先垂直后水平插值，E点的背光亮度是由如下方法得到的：

2.2.1）过E点做矩形ABCD中AB和CD的平行线JK，JK与AC相交于J（1，y），JK与BD相交于K（n+1，y）；

2.2.2）在垂直方向上进行非线性插值，得到J点的背光亮度j和K点的背光强度k，其方法如下：

首先，利用A、C点在垂直方向上进行非线性插值，利用B、D点在垂直方向上进行非线性插值，得到垂直方向上的非线性插值矩阵T_v，即：

$T_v=\left[\begin{array}{cc}\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}& \frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}\end{array}\right];$

其中，v为垂直方向上的插值次数，对于侧入式背光源，v为1～10的实数；对于直下式背光源，v为1～100的实数；

其次，根据垂直方向上的非线性插值矩阵T_v以及A、C点的背光亮度得到J点的背光亮度j，、根据垂直方向上的非线性插值矩阵T_v以及B、D点的背光亮度得到K点的背光强度k，即：

$j=\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}a+\frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}c$

$k=\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}b+\frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}d$

2.2.3）在水平方向上进行非线性插值，得到E点的背光亮度e，其方法如下：

首先，对J点和Q点在水平方向上进行非线性插值，得到水平方向上的非线性插值矩阵T_h，即：

$T_h=\left[\begin{array}{cc}\frac{{(n+1-x)}^v}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}& \frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}\end{array}\right];$

其中，h为水平方向上的插值次数，对于侧入式背光源，h为1～10的实数；对于直下式背光源，h为1～100的实数；

其次，根据水平方向上的非线性插值矩阵T_h与以及J、K点的背光亮度得到E点的背光亮度e，即：

$e=\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}j+\frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}k$

将计算出的E点的背光亮度e和E点的实际背光亮度进行比较，确定E点背光平滑程度，当平滑程度不足时，通过调整水平方向上的插值次数h、垂直方向上的插值次数v以及背光分区的数量来调整背光平滑程度。

所述的2.1.2）中水平方向上的非线性插值矩阵T_h是采用如下方法得到的：

首先，根据A，B点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下P点的背光亮度p′，即：

$p^{\′}=\frac{n+1-x}{n}a+\frac{x-1}{n}b;$

根据C，D点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下Q点的背光亮度q′，即：

$q^{\′}=\frac{n+1-x}{n}c+\frac{x-1}{n}d;$

其次，利用线性插值下P点的背光亮度p′以及Q点的背光亮度q′，得到水平方向上的线性插值矩阵T′_h，即：

${T^{\′}}_h=\frac{1}{n}\left[\begin{array}{cc}n+1-x& x-1\end{array}\right];$

最后，将水平方向上的线性插值矩阵T′_h中的两个元素取h次方，并归一化，即得水平方向上的非线性插值矩阵T_h。

所述的2.1.3）中垂直方向上的非线性插值矩阵T_v是采用如下方法得到的：

首先，根据P，Q点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下E点的背光亮度e′，即：

$e^{\′}=\frac{m+1-y}{m}p+\frac{y-1}{m}q;$

其次，由线性插值下E点的背光亮度e′得到垂直方向上的线性插值矩阵T′_v，即：

${T^{\′}}_v=\frac{1}{m}\left[\begin{array}{cc}m+1-y& y-1\end{array}\right];$

最后，对垂直方向上的线性插值矩阵T′_v中的两个元素取v次方，并归一化，

即得垂直方向上的非线性插值矩阵T_v。

所述的步骤2.2.2）中垂直方向上的非线性插值矩阵T_v是采用如下方法得到的：

首先，根据A，C点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下J点的背光亮度j′，即：

$j^{\′}=\frac{m+1-y}{m}a+\frac{y-1}{m}c;$

根据B，D点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下K点的背光亮度k′，即：

$k^{\′}=\frac{m+1-y}{m}b+\frac{y-1}{m}d;$

其次，利用线性插值下J点的背光亮度j′以及K点的背光亮度k′，得到垂直方向上的线性插值矩阵T’_v，即：

${T^{\′}}_v=\frac{1}{m}\left[\begin{array}{cc}m+1-y& y-1\end{array}\right];$

最后，将垂直方向上的线性插值矩阵T’_v中的两个元素取v次方，并归一化，即得直方向上的非线性插值矩阵T_v。

所述的步骤2.2.3）中水平方向上的非线性插值矩阵T_h是采用如下方法得到的：

首先，根据J，K点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下E点的背光亮度e′，即：

$e^{\′}=\frac{n+1-x}{n}j+\frac{x-1}{n}k;$

其次，由线性插值下E点的背光亮度e′得到水平方向上的线性插值矩阵T′_h，即：

${T^{\′}}_h=\frac{1}{n}\left[\begin{array}{cc}n+1-x& x-1\end{array}\right];$

最后，对水平方向上的线性插值矩阵T′_h中的两个元素取h次方，并归一化，得到水平方向上的非线性插值矩阵T_h。

一种所述的应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法的装置，包括地址选择模块，背光亮度存储模块，查找表模块以及背光平滑运算模块；

地址选择模块用于获取目标像素点周围四个背光分区的位置，并将四个背光分区的地址数据送到背光亮度存储模块；

背光亮度存储模块用于将四个背光分区的中心点所对应的背光亮度数据送到背光平滑运算模块；

背光平滑运算模块用于将目标像素点的坐标数据送到查找表模块，以及计算出目标像素点的背光亮度；

查找表模块用于得到目标像素点的坐标的插值矩阵，并将插值矩阵送到背光平滑运算模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过对已知背光亮度的四个背光分区中心点进行两次非线性插值，可以得到由这四个背光分区中心点构成的矩形区域内任意像素点的背光亮度。经比较，计算得到的像素点的背光亮度接近实际背光亮度，进而可以得到更准确的液晶补偿数据，所以，与线性插值相比，本发明采用非线性差值得到的背光更加平滑，有效减轻由动态调光引起的背光分区边界图像灰度不连续的现象。同时，由于本发明可以根据导光板在不同方向上的光学特性独立调节水平、垂直两个方向上的插值次数，使平滑后的背光更加符合实际情况，因此，本发明适用于侧入式和直下式两种背光类型，有效地解决了因动态调光引起的背光分区边界图像灰度不连续问题。实现该算法的装置结构简单，易于实现。

附图说明

图1是本发明装置的电路原理框图；

图2是背光分区边界处背光示意图；a为理想情况下各分区内的背光亮度图，b为实际情况下各分区内的背光亮度图；

图3是插值方案1计算原理图；

图4是插值方案2计算原理图；

图5是非线性插值背光平滑效果图；a为分区内背光未经平滑时的背光亮度分布图，b为采用本发明方法插值次数h=1、v=1.25平滑后的背光亮度图；

其中，1、地址选择模块，2、背光亮度存储模块，3、查找表模块，4、背光平滑运算模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

参见图2，由动态调光算法可以计算出屏幕各分区的背光亮度，如图2a中的分区A、分区B和分区C。理想情况下，各分区内的背光均匀一致，分区之间背光亮度界限明显。但实际中，在分区边界附近，来自不同分区的背光存在衰减、扩散和相互叠加，使分区边界处的实际背光亮度偏离分区中心区域的背光亮度，以类似图2b中平滑过渡的形式显示出来。若不对分区间的背光亮度计算值进行平滑，或平滑不够，分区边界处的实际背光亮度与计算值存在较大差异，就会造成显示图像在分区边界出现灰度不连续。

本发明应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法是：在水平和垂直两个方向上进行非线性插值，分别得到水平方向上的非线性插值矩阵T_h、垂直方向上的非线性插值矩阵T_v，然后利用T_h、T_v和已知的四个背光亮度点就可以计算出矩形区域内任意一点的背光亮度。

本发明的方法包括以下两步：

第一步，根据目标像素点的位置获取目标像素点周围四个背光分区的位置，四个背光分区的中心点背光亮度已知，且构成一个将目标像素点包含在内的矩形ABCD；其中，四个背光分区的中心点分别为A点、B点、C点、D点，且A点坐标为（1,1），A点的背光亮度为a；B点坐标为（n+1,1），B点的背光亮度为b，C点坐标为（1,m+1），C点的背光亮度为c，D点坐标为（n+1,m+1），D点的背光亮度为d，E点为目标像素点位置，E点坐标为（x,y）；也就是说A（1,1）、B（n+1,1）、C（1,m+1）、D（n+1,m+1）为四个已知亮度的背光分区的中心点，其背光亮度分别为a、b、c、d。E（x，y）点为矩形ABCD内的任意一点。

第二步，根据相邻4个背光分区中心点的已知背光亮度求出E点的实际背光亮度e，由A点、B点、C点、D点的背光亮度分两步非线性插值计算E点的背光亮度e，按照插值顺序分为先水平后垂直插值和先垂直后水平插值两种插值方案；

第一种插值方案参见图3，当插值顺序为先水平后垂直插值（即插值方案1），E点的背光亮度是由如下方法得到的：

1）过E点做矩形ABCD中AC和BD的平行线PQ，PQ与AB相交于P（x，1），PQ与CD分别相交于Q（x，m+1）；

2）在水平方向上进行非线性插值，得到P的背光亮度p以及Q的背光亮度q，其方法如下：

首先，利用A、B点在水平方向上进行非线性插值，利用C、D点在水平方向上进行非线性插值，得到水平方向上的非线性插值矩阵T_h，水平方向上的非线性插值矩阵T_h具体是采用如下方法得到的：

a）根据A，B点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下P点的背光亮度p′，即：

$p^{\′}=\frac{n+1-x}{n}a+\frac{x-1}{n}b;$

根据C，D点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下Q点的背光亮度q′，即：

$q^{\′}=\frac{n+1-x}{n}c+\frac{x-1}{n}d;$

b）利用线性插值下P点的背光亮度p′以及Q点的背光亮度q′，得到水平方向上的线性插值矩阵T′_h，即：

${T^{\′}}_h=\frac{1}{n}\left[\begin{array}{cc}n+1-x& x-1\end{array}\right];$

c）对水平方向上的线性插值矩阵T′_h取h次方，并归一化，即得水平方向上的非线性插值矩阵T_h；

$T_h=\left[\begin{array}{cc}\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}& \frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}\end{array}\right];$

其中，h为水平方向上的插值次数，通过调节h的大小可以改变背光的平滑曲线，使其与光在导光板水平方向上的传播特性相吻合，对于侧入式背光源，h取值相对较小，为1～5；对于直下式背光源，h相对较大，为1～10。

其次，将水平方向上的非线性插值矩阵T_h分别与A、B和C、D点的背光亮度矩阵相乘即可得到P、Q点的背光亮度p、q；具体的说，根据T_h以及A、B点的背光亮度得到P的背光亮度p，根据T_h以及C、D点的背光亮度得到Q的背光亮度q，即：

$p=\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}a+\frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}b$

$q=\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}c+\frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}d$

3）在垂直方向上进行非线性插值计算出点E点的背光亮度e，其方法如下：

首先，对P、Q点在垂直方向上进行非线性插值，得到垂直方向上的非线性插值矩阵T_v，其具体是采用如下方法得到的：

a）根据P，Q点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下E点的背光亮度e′，即：

$e^{\′}=\frac{m+1-y}{m}p+\frac{y-1}{m}q;$

b）由线性插值下E点的背光亮度e′得到垂直方向上的线性插值矩阵T′_v，即：

${T^{\′}}_v=\frac{1}{m}\left[\begin{array}{cc}m+1-y& y-1\end{array}\right];$

c）对垂直方向上的线性插值矩阵T′_v取v次方，并归一化，即得垂直方向上的非线性插值矩阵T_v，即：

$T_v=\left[\begin{array}{cc}\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}& \frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}\end{array}\right];$

其中，v为垂直方向上的插值次数，通过调节v的大小可以改变背光的平滑曲线，使其与光在导光板垂直方向上的传播特性相吻合，对于侧入式背光源，v取值相对较小，为1～5；对于直下式背光源，v相对较大，为1～10。

其次，将垂直方向上的非线性插值矩阵T_v与P、Q点的背光亮度矩阵相乘即可得到E点的背光亮度e，具体的，根据T_v以及P、Q点的背光亮度得到E点的背光亮度e，即：

$e=\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}p+\frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}q$

将计算出的E点的背光亮度e和E点的实际背光亮度进行比较，确定E点背光平滑程度，当平滑程度不足时，通过调整水平方向上的插值次数h、垂直方向上的插值次数v以及背光分区的数量来调整背光平滑程度。

第二种插值方案参见图4，当插值顺序为先垂直后水平插值，E点的背光亮度是由如下方法得到的：

1）过E点做矩形ABCD中AB和CD的平行线JK，JK与AC相交于J（1，y），JK与相交于K（n+1，y）；

2）在垂直方向上进行非线性插值，得到J点的背光亮度j以及K点的背光亮度k，其方法如下：

首先，利用A，C点在垂直方向上进行非线性插值，利用B、D点在垂直方向上进行非线性插值，得到垂直方向上的非线性插值矩阵T_v，垂直方向上的非线性插值矩阵T_v具体是采用如下方法得到的：

a）根据A，C点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下J点的背光亮度j′，即：

$j^{\′}=\frac{m+1-y}{m}a+\frac{y-1}{m}c;$

根据B，D点的背光亮度采用线性插值法计算出线性插值下K点的背光亮度k′，即：

$k^{\′}=\frac{m+1-y}{m}b+\frac{y-1}{m}d;$

b）利用线性插值下J点的背光亮度j′以及K点的背光亮度k′，得到垂直方向上的线性插值矩阵T’_v，即：

${T^{\′}}_v=\frac{1}{m}\left[\begin{array}{cc}m+1-y& y-1\end{array}\right];$

c）对将垂直方向上的线性插值矩阵T’_v取v次方，并归一化，即得垂直方向上的非线性插值矩阵T_v，即：

$T_v=\left[\begin{array}{cc}\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}& \frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}\end{array}\right];$

其中，v为垂直方向上的插值次数，通过调节v的大小可以改变背光的平滑曲线，使其与光在导光板垂直方向上的传播特性相吻合，对于侧入式背光源，v取值相对较小，为1～5；对于直下式背光源，v相对较大，为1～10；

其次，将垂直方向上的非线性插值矩阵T_v分别与A、C和B、D点的背光亮度矩阵相乘即可得到J、K点的背光亮度j、k，具体的是根据垂直方向上的非线性插值矩阵T_v以及A、C点的背光亮度得到J点的背光亮度j，、根据垂直方向上的非线性插值矩阵T_v以及B、D点的背光亮度得到K点的背光强度k，即：

$j=\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}a+\frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}c$

$k=\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}b+\frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}d$

3）在水平方向上进行非线性插值计算出点E点的背光亮度e，其方法如下：

首先，对J点和Q点在水平方向上进行非线性插值，得到水平方向上的非线性插值矩阵T_h，具体是采用如下方法得到的：

a）根据J，K点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下E点的背光亮度e′，即：

$e^{\′}=\frac{n+1-x}{n}j+\frac{x-1}{n}k;$

b）由线性插值下E点的背光亮度e′得到水平方向上的线性插值矩阵T′_h，即：

${T^{\′}}_h=\frac{1}{n}\left[\begin{array}{cc}n+1-x& x-1\end{array}\right];$

c）对水平方向上的线性插值矩阵T′_h取h次方，并归一化，得到水平方向上的非线性插值矩阵T_h。

$T_h=\left[\begin{array}{cc}\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}& \frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}\end{array}\right];$

其中，h为水平方向上的插值次数，通过调节h的大小可以改变背光的平滑曲线，使其与光在导光板水平方向上的传播特性相吻合，对于侧入式背光源，h取值相对较小，为1～5；对于直下式背光源，h相对较大，为1～10。

其次，将水平方向上的非线性插值矩阵T_h与J、K点的背光亮度矩阵相乘即得到E点的背光亮度e；具体的是根据水平方向上的非线性插值矩阵T_h与以及J、K点的背光亮度得到E点的背光亮度e，即：

$e=\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}j+\frac{{(x-1)}^h}{{(x+1-x)}^h+{(x-1)}^h}k$

将计算出的E点的背光亮度e和E点的实际背光亮度进行比较，确定E点背光平滑程度，当平滑程度不足时，通过调整水平方向上的插值次数h、垂直方向上的插值次数v以及背光分区的数量来调整背光平滑程度。

参照图5a为分区内背光未经平滑时的背光亮度分布图，分区内背光均匀一致，分区之间背光有明显界限。图5b为采用本方法插值次数h=1、v=1.25平滑后的背光亮度图。对比图5a和图5b，经过非线性插值背光平滑算法处理，分区间背光亮度过渡平滑自然，与背光实际分布情况相符，可有效改善分区边界图像灰度不连续现象。

如图1所示，本发明应用于液晶显示动态调光的背光平滑的装置由地址选择模块1，背光亮度存储模块2，查找表模块3以及背光平滑运算模块4组成。

地址选择模块1对目标像素点的位置进判断，并根据目标像素点的位置获取其周围四个背光分区的位置，并将四个背光分区的地址数据送到背光亮度存储模块2。

背光亮度存储模块2根据输入的背光分区的地址数据输出四个背光分区的中心点所对应的背光亮度数据送到背光平滑运算模块4。

背光平滑运算模块4一方面把目标像素点的坐标数据送到查找表模块3，由查找表模块3得到该目标像素点坐标所对应的插值矩阵，背光平滑运算模块4另一方面根据接收到的四个背光分区的中心点的亮度数据和插值矩阵计算出目标像素点的背光亮度。

本算法简单灵活，采用非线性差值，根据导光板光学特性调节水平和垂直方向的插值次数h和v，可以使得到的背光亮度过渡更加平滑，符合背光的实际情况，适用于侧入式和直下式等不同背光类型，适应性强。实现装置电路结构简单，易于实现，有效地降低背光分区边界图像灰度不连续现象。另外，使用插值矩阵进行水平方向和垂直方向上的非线性插值，便可以得到每个像素点所对应的背光亮度，计算方法简单。

若平滑后的背光与实际背光比较，误差较大，分区边界不连续现象未解决或解决效果不好，可通调节调整水平方向上的插值次数h、垂直方向上的插值次数v以及背光分区的数量来调整背光平滑效果。

Claims (6)

1.一种应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据目标像素点的位置获取目标像素点周围四个背光分区的位置，四个背光分区的中心点构成一个将目标像素点包含在内的矩形ABCD；其中，四个背光分区的中心点分别为A点、B点、C点、D点，A点坐标为(1,1)，A点的背光亮度为a；B点坐标为(n+1,1)，B点的背光亮度为b，C点坐标为(1,m+1)，C点的背光亮度为c，D点坐标为(n+1,m+1)，D点的背光亮度为d，E点为目标像素点位置，E点坐标为(x,y)；

2)由A点、B点、C点、D点的背光亮度分两步非线性插值计算E点的背光亮度，且插值顺序为先水平后垂直插值或先垂直后水平插值；

2.1)当插值顺序为先水平后垂直插值，E点的背光亮度是由如下方法得到的：

2.1.1)过E点做矩形ABCD中AC和BD的平行线PQ，PQ与AB相交于P(x，1)，PQ与CD相交于Q(x，m+1)；

2.1.2)在水平方向上进行非线性插值，得到P的背光亮度p以及Q的背光亮度q，其方法如下：

首先，利用A、B点在水平方向上进行非线性插值，利用C、D点在水平方向上进行非线性插值，得到水平方向上的非线性插值矩阵T_h，即：

$T_h=\left[\begin{array}{cc}\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}& \frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}\end{array}\right];$

其中，h为水平方向上的插值次数，对于侧入式背光源，h为大于1且小于等于10的实数；对于直下式背光源，h为大于1且小于等于100的实数；

其次，根据水平方向上的非线性插值矩阵T_h以及A、B点的背光亮度得到P的背光亮度p，根据水平方向上的非线性插值矩阵T_h以及C、D点的背光亮度得到Q的背光亮度q，即：

$p=\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}a+\frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}b$

$q=\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}c+\frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}d$

2.1.3)在垂直方向上进行非线性插值，得到E点的背光亮度e，其方法如下：

首先，对P、Q点在垂直方向上进行非线性插值，得到垂直方向上的非线性插值矩阵T_v，即：

$T_v=\left[\begin{array}{cc}\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}& \frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}\end{array}\right]$

其中，v为垂直方向上的插值次数，对于侧入式背光源，v为大于1且小于等于10的实数；对于直下式背光源，v为大于1且小于等于100的实数；

其次，根据垂直方向上的非线性插值矩阵T_v以及P、Q点的背光亮度得到E点的背光亮度e，即

$e=\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v{(y-1)}^v}p+\frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}q$

将计算出的E点的背光亮度e和E点的实际背光亮度进行比较，确定E点背光平滑程度，当平滑程度不足时，通过调整水平方向上的插值次数h、垂直方向上的插值次数v以及背光分区的数量来调整背光平滑程度；

2.2)当插值顺序为先垂直后水平插值，E点的背光亮度是由如下方法得到的：

2.2.1)过E点做矩形ABCD中AB和CD的平行线JK，JK与AC相交于J(1，y)，JK与BD相交于K(n+1，y)；

2.2.2)在垂直方向上进行非线性插值，得到J点的背光亮度j和K点的背光亮度k，其方法如下：

首先，利用A、C点在垂直方向上进行非线性插值，利用B、D点在垂直方向上进行非线性插值，得到垂直方向上的非线性插值矩阵T_v，即：

$T_v=\left[\begin{array}{cc}\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}& \frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}\end{array}\right];$

其中，v为垂直方向上的插值次数，对于侧入式背光源，v为大于1且小于等于10的实数；对于直下式背光源，v为大于1且小于等于100的实数；

其次，根据垂直方向上的非线性插值矩阵T_v以及A、C点的背光亮度得到J点的背光亮度j，根据垂直方向上的非线性插值矩阵T_v以及B、D点的背光亮度得到K点的背光亮度k，即：

$j=\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}a+\frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}c$

$k=\frac{{(m+1-y)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}b+\frac{{(y-1)}^v}{{(m+1-y)}^v+{(y-1)}^v}d$

2.2.3)在水平方向上进行非线性插值，得到E点的背光亮度e，其方法如下：

首先，对J点和Q点在水平方向上进行非线性插值，得到水平方向上的非线性插值矩阵T_h，即：

$T_h=\left[\begin{array}{cc}\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}& \frac{{(x-1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}\end{array}\right];$

其中，h为水平方向上的插值次数，对于侧入式背光源，h为大于1且小于等于10的实数；对于直下式背光源，h为大于1且小于等于100的实数；

其次，根据水平方向上的非线性插值矩阵T_h以及J、K点的背光亮度得到E点的背光亮度e，即：

$e=\frac{{(n+1-x)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}j+\frac{{(x+1)}^h}{{(n+1-x)}^h+{(x-1)}^h}k$

将计算出的E点的背光亮度e和E点的实际背光亮度进行比较，确定E点背光平滑程度，当平滑程度不足时，通过调整水平方向上的插值次数h、垂直方向上的插值次数v以及背光分区的数量来调整背光平滑程度。

2.根据权利要求1所述的应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法，其特征在于，所述的2.1.2)中水平方向上的非线性插值矩阵T_h是采用如下方法得到的：

首先，根据A，B点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下P点的背光亮度p′，即：

$p^{\′}=\frac{n+1-x}{n}a+\frac{x-1}{n}b;$

根据C，D点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下Q点的背光亮度q′，即：

$q^{\′}=\frac{n+1-x}{n}c+\frac{x-1}{n}d;$

其次，利用线性插值下P点的背光亮度p′以及Q点的背光亮度q′，得到水平方向上的线性插值矩阵T′_h，即：

${T^{\′}}_h=\frac{1}{n}\left[\begin{array}{cc}n+1-x& x-1\end{array}\right];$

最后，将水平方向上的线性插值矩阵T′_h中的两个元素取h次方，并归一化，即得水平方向上的非线性插值矩阵T_h。

3.根据权利要求2所述的应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法，其特征在于，所述的2.1.3)中垂直方向上的非线性插值矩阵T_v是采用如下方法得到的：

首先，根据P，Q点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下E点的背光亮度e′，即：

$e^{\′}=\frac{m+1-y}{m}p+\frac{y-1}{m}q;$

其次，由线性插值下E点的背光亮度e′得到垂直方向上的线性插值矩阵T′_v，即：

${T^{\′}}_v=\frac{1}{m}\left[\begin{array}{cc}m+1-y& y-1\end{array}\right];$

最后，对垂直方向上的线性插值矩阵T′_v中的两个元素取v次方，并归一化，即得垂直方向上的非线性插值矩阵T_v。

4.根据权利要求1所述的应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法，其特征在于，所述的步骤2.2.2)中垂直方向上的非线性插值矩阵T_v是采用如下方法得到的：

首先，根据A，C点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下J点的背光亮度j′，即：

$j^{\′}=\frac{m+1-y}{m}a+\frac{y-1}{m}c;$

根据B，D点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下K点的背光亮度k′，即：

$k^{\′}=\frac{m+1-y}{m}b+\frac{y-1}{m}d;$

其次，利用线性插值下J点的背光亮度j′以及K点的背光亮度k′，得到垂直方向上的线性插值矩阵T′_v，即：

${T^{\′}}_v=\frac{1}{m}\left[\begin{array}{cc}m+1-y& y-1\end{array}\right];$

最后，将垂直方向上的线性插值矩阵T′_v中的两个元素取v次方，并归一化，即得垂直方向上的非线性插值矩阵T_v。

5.根据权利要求4所述的应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法，其特征在于，所述的步骤2.2.3)中水平方向上的非线性插值矩阵T_h是采用如下方法得到的：

首先，根据J，K点的背光亮度采用线性插值法得到线性插值下E点的背光亮度e′，即：

$e^{\′}=\frac{n+1-x}{n}j+\frac{x-1}{n}k;$

其次，由线性插值下E点的背光亮度e′得到水平方向上的线性插值矩阵T′_h，即：

${T^{\′}}_h=\frac{1}{n}\left[\begin{array}{cc}n+1-x& x-1\end{array}\right];$

最后，对水平方向上的线性插值矩阵T′_h中的两个元素取h次方，并归一化，得到水平方向上的非线性插值矩阵T_h。

6.一种采用如权利要求1-5中任意一项所述的应用于液晶显示动态调光的背光平滑方法的装置，其特征在于：包括地址选择模块(1)，背光亮度存储模块(2)，查找表模块(3)以及背光平滑运算模块(4)；

地址选择模块(1)用于获取目标像素点周围四个背光分区的位置，并将四个背光分区的地址数据送到背光亮度存储模块(2)；

背光亮度存储模块(2)用于将四个背光分区的中心点所对应的背光亮度数据送到背光平滑运算模块(4)；

背光平滑运算模块(4)用于将目标像素点的坐标数据送到查找表模块(3)，以及计算出目标像素点的背光亮度；

查找表模块(3)用于得到目标像素点的坐标的插值矩阵，并将插值矩阵送到背光平滑运算模块(4)。