CN104616626A - 一种显示装置亮度调节装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示装置亮度调节装置和方法，其中该装置包括：环境信息感测单元、环境信息提取单元、中央处理单元和驱动单元；环境信息感测单元获取显示装置前方的图像传输至环境信息提取单元，环境信息提取单元分析并提取环境的亮度信息和人物存在情况传输至中央处理单元，中央处理单元根据环境的亮度信息和人物存在情况生成亮度调节数据传输至驱动单元，驱动单元根据亮度调节数据调整背光源的亮度。本发明通过感测显示装置前方的环境信息，在环境光线较强时增加显示装置的亮度，在环境光线较暗时降低显示装置的亮度，以提高用户观看的舒适度；在无人观看时背光关闭或减低到预设值，来人后背光立即开启或恢复亮度，降低了显示装置的使用功耗。

Description

一种显示装置亮度调节装置和方法

技术领域

本发明涉及一种显示装置亮度调节装置和方法，属于显示技术领域。

背景技术

随着液晶显示技术的不断发展，更多的电子产品都纷纷采用液晶显示器作为显示终端。从小屏幕的手持播放器、手机到大屏幕的液晶电视、电脑显示器、户外大屏幕等，在人们的生活中占据越来越重要的位置。液晶显示器的广泛应用使得液晶显示器产业得到了蓬勃的发展。

液晶显示器在应用中存在一个很大的问题，功耗较高。在一些移动终端中，液晶显示器的高功耗不仅缩短了液晶显示器供电电池的工作时间，而且缩短了使用寿命。分析液晶显示器的技术特点，可以发现液晶显示器的功耗很大一部分是由液晶显示器的背光源所消耗的。因此，要降低整个液晶显示器的功耗就是要降低背光源的功耗。在现有技术中一般采用动态背光亮度控制(dynamic backlight control)技术，以降低耗电量。动态背光亮度控制根据显示影像的影像平均值，调整背光亮度。

另外，在一些显示终端需要在不同时间或者不同环境条件下，适应的调整其亮度，来提高用户体验。例如，户外电视或户外大屏幕，观看的时间跨度和环境差异较大。在白天光线较亮的环境下，要求液晶屏亮度较高，否则画面亮度不够，观看困难；而在夜间环境亮度很低的情况下，亮度需要较低，否则在显示亮场画面下图像刺眼，容易引起观看者的视觉疲劳。而现有的显示装置并不能根据环境条件改变其相应的亮度，用户体验较差。一些显示终端由于没有智能调节背光源了，在没有人观看的时间显示终端仍然在播放，不仅浪费了电力资源，还缩短了显示装置的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何动态调整显示装置的背光源亮度。

为实现上述的发明目的，本发明提供了一种显示装置亮度调节装置和方法。

一方面，本发明提供一种显示装置亮度调节装置，包括：环境信息感测单元、环境信息提取单元、中央处理单元和驱动单元；

所述环境信息感测单元获取显示装置前方的图像传输至所述环境信息提取单元，所述环境信息提取单元分析并提取环境的亮度信息和人物存在情况传输至所述中央处理单元，所述中央处理单元根据环境的亮度信息和人物存在情况生成亮度调节数据传输至所述驱动单元，所述驱动单元根据亮度调节数据调整背光源的亮度。

其中较优地，所述环境信息感测单元包括：所述环境信息感测单元包括：摄像头，所述摄像头用于采集显示装置前方的图像并传输至环境信息提取单元。

其中较优地，所述环境信息感测单元还包括红外感测装置，所述红外感测装置用于感测显示装置前方的人物状态信息并传输至环境信息提取单元。

其中较优地，所述驱动单元采用区域调光方式调整背光源的亮度。

其中较优地，所述显示装置是户外拼接屏。

其中较优地，所述亮度调节数据是按下式生成的：

L＝Lin(n)+T_B×Lin(n)

其中，L表示调整后背光亮度，Lin(n)表示调整前背光亮度，T_B表示根据所述环境的亮度信息选取的背光亮度调整系数。

另一方面，本发明还提供一种显示装置亮度调节方法，包括如下步骤：

获取显示装置前方的图像；

根据显示装置前方的图像分析并提取环境的亮度信息和人物存在情况；

根据亮度信息和人物存在情况生成亮度调节数据；

根据亮度调节数据调整背光源的亮度。

其中较优地，所述显示装置前方的图像是通过摄像头获取的。

其中较优地，所述显示装置前方的图像是通过摄像头和红外感测装置获取的。

其中较优地，根据亮度信息和人物存在情况生成亮度调节数据的步骤还包括通过区域调光方式调整背光源的亮度的步骤。

其中较优地，所述亮度调节数据是按下式生成的：

L＝Lin(n)+T_B×Lin(n)

其中，L表示调整后背光亮度，Lin(n)表示调整前背光亮度，T_B表示根据所述环境的亮度信息选取的背光亮度调整系数。

其中较优地，还包括在感测到显示区域前方无人时关闭显示装置背光源的步骤。

本发明提供的显示装置亮度调节装置和方法，本发明通过感测显示装置前方的环境信息，在环境光线较强时增加显示装置的亮度，在环境光线较暗时降低显示装置的亮度，以提高用户观看的舒适度；在无人观看时背光关闭或减低到预设值，节约了能源。在背光关闭或亮度减低期间，显示装置的图像显示部分仍处于工作状态，来人后背光立即开启或恢复亮度，减少了重开机的等待时间。有效的降低了显示装置的使用功耗。

附图说明

图1是本发明显示装置亮度调节装置结构示意图；

图2是本发明图1中显示装置亮度调节装置一种实施方式结构示意图；

图3是本发明PIR红外探头输出信号示意图；

图4是本发明背景亮度与背光亮度调整系数对应示意图；

图5是本发明显示装置亮度调节方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提供一种显示装置亮度调节装置，包括：环境信息感测单元、环境信息提取单元、中央处理单元和驱动单元；环境信息感测单元获取显示装置前方的图像传输至环境信息提取单元，环境信息提取单元分析并提取环境的亮度信息和人物存在情况传输至中央处理单元，中央处理单元根据环境的亮度信息和人物存在情况生成亮度调节数据传输至驱动单元，驱动单元根据亮度调节数据调整背光源的亮度。下面对本发明提供的显示装置亮度调节装置展开详细的说明。

如图2所示，环境信息感测单元优选是摄像头，摄像头用于采集显示装置前方的图像并传输至环境信息提取单元。摄像头可以设置在显示装置上，也可以单独通过支架固定在显示装置附近。摄像头采集显示装置前方用户可视角度范围内的图像。另外可以理解对于一些超大屏幕，一个摄像头有可能由于采集范围的问题，致使不能完全采集超大屏幕前方的图像。为避免这种问题出现，可以考虑使用多个摄像头同时采集大屏幕前方不同方位的图像。普通摄像头有个不可避免的问题，在环境亮度比较暗的情况下采集到的图像也比较暗，环境信息提取单元难以提取到人物信息。为避免在环境光线较暗的条件下不能采集人物信息，需要设置能在光线比较暗的环境中能采集人物信息的装置。因此，环境信息感测单元还包括红外感测装置，红外感测装置用于感测显示装置前方的人物状态信息并传输至环境信息提取单元。红外感测装置可以在环境光线比较暗的条件下仍然满足可以采集人物信息。红外感测装置优选是PIR(Passive Infrared，即被动红外)红外探头。应当可以理解，当一个PIR红外探头不能完全采集超大屏幕前方的人物信息时，图像可以使用多个PIR红外探头同时配合采集大屏幕前方不同方位的图像。如图3所示，PIR红外探头如果检测到显示装置前方有人存在，则输出高电平，PIR红外探头如果检测到显示装置前方有没人，则输出低电平。由于PIR红外探头并不能直接精确的感测环境亮度，因此PIR红外探头优选和摄像头配合使用。

如图2所示，环境信息提取单元优选是FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)。FPGA接收摄像头和/或PIR红外探头传输的显示装置前方的图像并分析，FPGA从显示装置前方的图像提取环境的亮度信息和人物存在情况，并将环境亮度信息和人物存在情况传输至中央处理单元。如果FPGA收到的图像仅是摄像头传输的图像，则FPGA可以通过面部识别算法或差分算法识别摄像头传输的图像中的人物信息，并输出相应的人物存在情况信号。具体的面部识别方法或差分算法均可以采用同一些比较成熟的技术实现，在此就不再详细赘述了。当然可以理解，FPGA在分析显示装置前方的图像是否有人的同时，还根据显示装置前方的图像的亮度分析并得出显示装置前方环境的亮度信息，并将该亮度信息也同时传送至中央处理单元。如果FPGA收到的图像仅是PIR红外探头传输的信号，则根据接收到的电平高低判断显示装置前方是否有人存在，并将判断结果输出至中央处理单元。

如图2所示，中央处理单元优选是MCU(Micro Control Unit，微控制单元)。MCU接收到环境信息提取单元传输的环境亮度信息和人物存在情况后，将相应的环境亮度信号和人物是否存在情况信号转换成相应的背光控制信号，并将转换后的背光控制信号传输至驱动单元。MCU将转换后的背光控制信号向驱动单元传输时还需要进一步根据预先设置的调整对照表，对向驱动单元传输的背光控制信号进行调整。在本发明中，MCU将相应的环境亮度信号和人物是否存在情况信号转换成相应的背光控制信号后，根据预先设定的对照表，调整背光控制信号。具体地，MCU将背光控制信号按式(1)对背光控制信号调整。

L＝Lin(n)+T_B×Lin(n)       (1)

其中，L表示调整后背光亮度，Lin(n)表示调整前背光亮度，T_B表示根据环境的亮度信息选取的背光亮度调整系数。

MCU按照环境亮度值在按图4所示的背光亮度调整系数表中选取一个合适的背光亮度调整系数T_B，按照式(1)调整显示装置的背光亮度L。通过上述方式可以对显示装置输出的背光强度精确调整，使显示装置在环境较暗时降低背光源的亮度，在环境较亮时提高背光源的亮度。MCU收到的信号如果没有人物信息，则直接向驱动单元输出关闭或调整背光至最低的背光控制命令。通过这种方式在环境光线较强时增加显示装置的亮度，在环境光线较暗时降低显示装置的亮度，以提高用户观看的舒适度；在无人观看时背光关闭或减低到预设值，节约了能源。

如图2所示，驱动单元收到中央处理单元发出的控制信号后直接调整显示装置的背光源驱动单元优选采用区域调光(Local Dimming)方式调整背光源的亮度。区域调光技术，将整屏图像分为若干区域，并根据每一个区域内显示图像的内容动态地调整区域背光亮度。通过区域调光技术不但可以有效提高显示器图像对比度和色彩饱和度，还可以在进一步降低显示装置能耗的同时，迎合了对图像品质较敏感的客户群需求。

本发明提供的显示装置亮度调节装置的工作过程是这样的：摄像头和/或PIR红外探头实时检测显示装置前方的图像，并将图相传输至FPGA进行分析，然后将分析处的环境亮度信息和人物信息提供给MCU的中断脚，MCU将亮度信息转换和调整后输出至驱动单元，驱动单元根据亮度调节数据控制背光的开关或背光亮度，在无人观看时背光关闭或减低到预设值，节约了功耗，在背光关闭或亮度减低期间，主板仍处于工作状态，来人后背光立即开启或恢复亮度，减了重开机的等待时间。

在本发明中，显示装置优选是户外拼接屏。户外拼接屏一般设置在公共场所，对于公共场所人的多少是不确定的，有些时间段人流量比较大，有些时间段人流量比较少，甚至还有没有人的时间段。有些户外拼屏是全天24小时播放的。通过本发明提供的显示装置亮度调节装置可以使户外拼接屏在在白天光线较亮的环境下，增加户外拼接屏的亮度；而在夜间环境亮度很低的情况下，降低户外拼接屏的亮度，提高了用户观看的舒适度；在无人观看时背光关闭户外拼接屏的亮度，节约了能源。

为进一步体现本发明提供的显示装置亮度调节装置的优越性，本发明还提供一种应用上述装置的显示装置亮度调节方法，如图5所示，包括如下步骤：获取显示装置前方的图像；根据显示装置前方的图像分析并提取环境的亮度信息和人物存在情况；根据亮度信息和人物存在情况生成亮度调节数据；根据亮度调节数据调整背光源的亮度。下面对本发明提供的显示装置亮度调节方法展开详细说明。

首先，介绍获取显示装置前方的图像的步骤。

显示装置前方的图像可以通过环境信息感测单元获取，优选是摄像头，摄像头用于采集显示装置前方的图像并传输至环境信息提取单元。摄像头可以设置在显示装置上，也可以单独通过支架固定在显示装置附近。摄像头采集显示装置前方用户可视角度范围内的图像。另外可以理解对于一些超大屏幕，一个摄像头有可能由于采集范围的问题，致使不能完全采集超大屏幕前方的图像。为避免这种问题出现，可以考虑使用多个摄像头同时采集大屏幕前方不同方位的图像。普通摄像头有个不可避免的问题，在环境亮度比较暗的情况下采集到的图像也比较暗，环境信息提取单元难以提取到人物信息。为避免在环境光线交暗的条件下不能采集人物信息，需要设置能在光线比较暗的环境中能采集人物信息的装置。因此，环境信息感测单元还包括红外感测装置，红外感测装置用于感测显示装置前方的人物状态信息并传输至环境信息提取单元。红外感测装置可以在环境光线比较暗的条件下仍然满足可以采集人物信息。红外感测装置优选是PIR(PassiveInfrared，即被动红外)红外探头。应当可以理解，当一个PIR红外探头不能完全采集超大屏幕前方的人物信息时，图像可以使用多个PIR红外探头同时配合采集大屏幕前方不同方位的图像。如图3所示，PIR红外探头如果检测到显示装置前方有人存在，则输出高电平，PIR红外探头如果检测到显示装置前方有没人，则输出低电平。由于PIR红外探头并不能直接精确的感测环境亮度，因此PIR红外探头优选和摄像头配合使用。

其次，介绍根据显示装置前方的图像分析并提取环境的亮度信息和人物存在情况的步骤。

根据显示装置前方的图像分析并提取环境的亮度信息和人物存在情况的步骤可以是通过环境信息提取单元执行的，环境信息提取单元优选是FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)。FPGA接收摄像头和/或PIR红外探头传输的显示装置前方的图像并分析，FPGA从显示装置前方的图像提取环境的亮度信息和人物存在情况，并将环境亮度信息和人物存在情况传输至中央处理单元。如果FPGA收到的图像仅是摄像头传输的图像，则FPGA可以通过面部识别算法或差分算法识别摄像头传输的图像中的人物信息，并输出相应的人物存在情况信号。具体的面部识别方法或差分算法均可以采用同一些比较成熟的技术实现，在此就不再详细赘述了。当然可以理解，FPGA在分析显示装置前方的图像是否有人的同时，还根据显示装置前方的图像的亮度分析并得出显示装置前方环境的亮度信息，并将该亮度信息也同时传送至中央处理单元。如果FPGA收到的图像仅是PIR红外探头传输的信号，则根据接收到的电平高低判断显示装置前方是否有人存在，并将判断结果输出至中央处理单元。

再次，介绍根据亮度信息和人物存在情况生成亮度调节数据的步骤。

亮度调节数据可以通过中央处理单元生成，中央处理单元优选是MCU(Micro Control Unit，微控制单元)。MCU接收到环境信息提取单元传输的环境亮度信息和人物存在情况后，将相应的环境亮度信号和人物是否存在情况信号转换成相应的背光控制信号，并将转换后的背光控制信号传输至驱动单元。MCU将转换后的背光控制信号向驱动单元传输时还需要进一步根据预先设置的调整对照表，对向驱动单元传输的背光控制信号进行调整。在本发明中，MCU将相应的环境亮度信号和人物是否存在情况信号转换成相应的背光控制信号后，根据预先设定的对照表，调整背光控制信号。具体地，MCU将背光控制信号按式(1)对背光控制信号调整。

L＝Lin(n)+T_B×Lin(n)          (1)

其中，L表示调整后背光亮度，Lin(n)表示调整前背光亮度，T_B表示根据环境的亮度信息选取的背光亮度调整系数。

MCU按照环境亮度值在按图4所示的预先设置的背光亮度调整系数表中选取一个合适的背光亮度调整系数T_B，按照式(1)调整显示装置的背光亮度L。通过上述方式可以对显示装置输出的背光强度精确调整，使显示装置在环境较暗时降低背光源的亮度，在环境较亮时提高背光源的亮度，如此在提高对比度和色彩保护度的同时又进一步降低能耗，并保证了在不同环境亮度下的最佳观看效果。MCU收到的信号如果没有人物信息，则直接向驱动单元输出关闭或调整背光至最低的背光控制命令。

最后，介绍根据亮度调节数据调整背光源的亮度的步骤。

背光源的亮度可以通过驱动单元收调整，驱动单元收到中央处理单元发出的控制信号后直接调整显示装置的背光源。驱动单元优选采用区域调光(Local Dimming)方式调整背光源的亮度。区域调光技术，将整屏图像分为若干区域，并根据每一个区域内显示图像的内容动态地调整区域背光亮度。通过区域调光技术不但可以有效提高显示器图像对比度和色彩饱和度，还可以在进一步降低显示装置能耗的同时，迎合了对图像品质较敏感的客户群需求。

综上所述，本发明提供的显示装置亮度调节装置和方法，通过感测显示装置前方的环境信息，在环境光线较强时增加显示装置的亮度，在环境光线较暗时降低显示装置的亮度，以提高用户观看的舒适度；在无人观看时背光关闭或减低到预设值，节约了能源。在背光关闭或亮度减低期间，显示装置的图像显示部分仍处于工作状态，来人后背光立即开启或恢复亮度，减少了重开机的等待时间。有效的降低了显示装置的使用功耗。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (12)

1.一种显示装置亮度调节装置，其特征在于，包括：环境信息感测单元、环境信息提取单元、中央处理单元和驱动单元；

所述环境信息感测单元获取显示装置前方的图像传输至所述环境信息提取单元，所述环境信息提取单元分析并提取环境的亮度信息和人物存在情况传输至所述中央处理单元，所述中央处理单元根据环境的亮度信息和人物存在情况生成亮度调节数据传输至所述驱动单元，所述驱动单元根据亮度调节数据调整背光源的亮度。

2.如权利要求1所述的显示装置亮度调节装置，其特征在于，所述环境信息感测单元包括：所述环境信息感测单元包括：摄像头，所述摄像头用于采集显示装置前方的图像并传输至所述环境信息提取单元。

3.如权利要求2所述的显示装置亮度调节装置，其特征在于，所述环境信息感测单元还包括红外感测装置，所述红外感测装置用于感测显示装置前方的人物状态信息并传输至环境信息提取单元。

4.如权利要求1所述的显示装置亮度调节装置，其特征在于，所述驱动单元采用区域调光方式调整背光源的亮度。

5.如权利要求1所述的显示装置亮度调节装置，其特征在于，所述显示装置是户外拼接屏。

6.如权利要求1所述的显示装置亮度调节装置，其特征在于，所述亮度调节数据是按下式生成的：

L＝Lin(n)+T_B×Lin(n)

其中，L表示调整后背光亮度，Lin(n)表示调整前背光亮度，T_B表示根据所述环境的亮度信息选取的背光亮度调整系数。

7.一种显示装置亮度调节方法，包括如下步骤：

获取显示装置前方的图像；

根据显示装置前方的图像分析并提取环境的亮度信息和人物存在情况；

根据亮度信息和人物存在情况生成亮度调节数据；

根据亮度调节数据调整背光源的亮度。

8.如权利要求7所述的显示装置亮度调节方法，其特征在于，所述显示装置前方的图像是通过摄像头获取的。

9.如权利要求7所述的显示装置亮度调节方法，其特征在于，所述显示装置前方的图像是通过摄像头和红外感测装置获取的。

10.如权利要求7所述的显示装置亮度调节方法，其特征在于，根据亮度信息和人物存在情况生成亮度调节数据的步骤还包括通过区域调光方式调整背光源的亮度的步骤。

11.如权利要求7所述的显示装置亮度调节方法，其特征在于，所述亮度调节数据是按下式生成的：

L＝Lin(n)+T_B×Lin(n)

其中，L表示调整后背光亮度，Lin(n)表示调整前背光亮度，T_B表示根据所述环境的亮度信息选取的背光亮度调整系数。

12.如权利要求7所述的显示装置亮度调节方法，其特征在于，还包括在感测到显示区域前方无人时关闭显示装置背光源的步骤。