CN105118434A - 显示屏分时段调节显示优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显示屏分时段调节显示优化方法，包括步骤：(a)根据当前时间查找出所述当前时间所处时间段对应的预先设置的环境光色温和环境光亮度；(b)基于所述环境光色温利用二元一次方程式计算所述显示屏的色温调节目标值；(c)基于所述环境光亮度利用分段函数计算所述显示屏的亮度调节目标值；以及(d)根据所述色温调节目标值和所述亮度调节目标值控制调节所述显示屏的色温和亮度。本发明分时段在调节显示屏亮度的同时对显示屏的色温和/或对比度等参数进行控制，从而可以更好地适应显示屏周围环境的变化，提升画面显示质量。

Description

显示屏分时段调节显示优化方法

技术领域

本发明涉及显示控制技术领域，特别涉及一种显示屏分时段调节显示优化方法。

背景技术

由LED点阵组成的显示屏具有较高的发光效率、使用寿命长、大视角范围等一些突出的优点，适合于户外显示的应用。然而，户外LED显示屏所处的环境光的变化对显示屏画面的显示效果产生了不同程度的影响，这一问题在一定程度上限制了户外LED显示屏的深入推广与应用。

众所周知，从白天到夜晚，不同时间的环境亮度变化极大。在光照度较弱的夜晚，如果LED显示屏的播放亮度过高，就会明显感觉眼睛的不适应，造成光污染；而在光照度较强的中午，如果LED显示屏的播放亮度低于环境光亮度，就会明显感觉显示屏画面暗淡，造成显示信息模糊不清，显示屏显示画面对比度下降。

另外，一天之内，不同时间的光照色温同样在变化：日出后40分钟光色较黄，色温约3000K；正午阳光亮白，色温上升至4800K-5800K；日落前光色偏红，色温又降至约2200K。色温的变化会影响人的视觉对颜色的判断，就如在早晨日出或傍晚日落时刻，会看到天空和大地被染上一层金黄色，这使人眼无法获知事物精确的颜色。并且，白天光线较强，环境光色温较高，如果LED显示屏的色温较低，就会感觉太暗，将眼睛与LED显示屏的距离拉近才能看清楚；而夜晚色温下降，如果LED显示屏的色温调得过高，就会太刺眼。长时间观察未正确调校色温的LED显示屏，会对人的眼睛造成危害。

现有技术通常通过调节LED显示屏的亮度来适应周围环境的变化，使用较多的亮度控制方式为时间程控法和自动亮度法：

a)时间程控法：读取当前时间点，通过判断其所处的时间段来自动控制LED显示屏亮度使其适应当前环境光照度的变化，此方法完全是基于软件实现的。基本原理是：按照时间的推移，二十四小时内的天空亮度常规变化，将二十四个小时划分为多个时间段，依据常规的环境光照度变化规律：早晨，傍晚光照度较弱；中午和下午的光照度相对较强，夜晚环境光照度最暗。按照以上的分类方式对时间进行划分，根据这些时间段所对应的环境光照度选取相应的LED显示屏亮度控制参数。具体实现过程为：PC机控制软件首先读取当前的时间，并判断其所处的时间段，进而得到相应时间段所应选取的LED显示屏亮度控制参数，进而发送给硬件控制器控制LED显示屏的亮度的强弱，最终实现亮度自适应环境光照度的变化。用户可以根据需要在控制软件上对时间段进行手动设置，以满足不同的控制需求；也可以通过增加时间段的数量，细化二十四小时亮度的变化区间，以期达到较好的控制效果。

b)自动亮度法：此种控制方式主要由光探头和串口软件模块组成。光探头安装在LED显示屏屏体之上，用于探测显示屏周围环境光照度，如果使用场合亮度不均匀，可在LED显示屏四个顶角处各安装一个光探头，选取四个光探头光照度的平均值作为当前环境的光照度。光探头通过串口将探测到的环境光照度传送给PC机控制软件，PC机控制软件获取到环境光照度之后，按照一定的约束规则得到某一合适的控制亮度值，并传送给控制系统，进而控制LED显示屏的亮度调节以适应外界的环境亮度的变化。

上述方法虽然可有效地提高LED显示屏显示质量，但是这些方法，

1)没有考虑光照色温的变化对LED显示屏显示效果的影响；

2)仅对LED显示屏的亮度进行调节，不仅会带来功耗的问题，降低LED显示屏的使用年限，而且在阳光直射的场景下，LED显示屏显示效果无法显著提高。

发明内容

因此，为克服现有技术中的缺陷和不足，本发明提出一种显示屏分时段调节显示优化方法，以在调节显示屏亮度的同时对显示屏的色温和/或对比度等参数进行控制，以更好地适应显示屏周围环境光的变化。

具体地，本发明实施例提出的一种显示屏分时段调节显示优化方法，包括步骤：(a)根据当前时间查找出所述当前时间所处时间段对应的预先设置的环境光色温和环境光亮度；(b)基于所述环境光色温利用二元一次方程式计算所述显示屏的色温调节目标值；(c)基于所述环境光亮度利用分段函数计算所述显示屏的亮度调节目标值；以及(d)根据所述色温调节目标值和所述亮度调节目标值控制调节所述显示屏的色温和亮度。

在本发明的一个实施例中，上述显示屏分时段调节显示优化方法还包括步骤：对输入图像进行灰度变换以用于调节对比度并在灰度变换后进行gamma调节以得到输出图像，其中所述灰度变换使得所述输入图像的低灰部分的灰度值减小且高灰部分的灰度值增大；以及控制所述显示屏显示所述输出图像。

在本发明的一个实施例中，上述在对所述输入图像进行灰度变换过程中，当所述环境光亮度小于阈值时不对所述输入图像做对比度增强、而当所述环境光亮度大于所述阈值时对所述输入图像做对比度增强。

在本发明的一个实施例中，上述灰度变换和gamma调节满足以下公式：

I′＝Y^γ

$Y=\frac{e^{2I\left(C\right(T)+1)}-1}{(e^{\left(C\right(T)+1)}-1)(e^{\left(C\right(T)+1)(2I-1)}+1)}$

$C\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}0;& L\_ave\left(T\right)<L_{max}/\mathrm{\&beta;}\\ (\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;L\_ave(T)-L_{max})/L_{max};& L\_ave\left(T\right)\&GreaterEqual;L_{max}/\mathrm{\&beta;}\end{array}\right.$

其中，I′∈[0,1]且表示输出图像的灰度归一化值，γ为gamma值，Y∈[0,1]且表示输入图像进行所述灰度变换后的输出，I∈[0,1]且表示输入图像的灰度归一化值，C(T)为对比度增强因子，L_ave(T)表示环境光亮度，L_max表示显示屏的最大可调节亮度，β为亮度调节因子且0.1<β<10，L_max/β表示所述阈值。

在本发明的一个实施例中，上述二元一次方程式为：

ct(T)＝α·ct_ave(T)+Δct

其中，T表示时间段，ct(T)表示显示屏在时间段T内的色温调节目标值，ct_ave(T)表示时间段T内的环境光色温，α∈[0.5,1.2]且为色温调节因子，Δct用于对色温进行微调且为零或者非零的常数。

在本发明的一个实施例中，上述分段函数为：

$L_{adj}\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;L\_ave\left(T\right);& L\_ave\left(T\right)<L_{max}/\mathrm{\&beta;}\\ L_{max};& L\_ave\left(T\right)\&GreaterEqual;L_{max}/\mathrm{\&beta;}\end{array}\right.$

其中，T表示时间段，L_adj(T)表示显示屏在时间段T内的亮度调节目标值，L_ave(T)表示在时间段T内的环境光亮度，L_max表示显示屏的最大可调节亮度，β为亮度调节因子且0.1<β<10。

在本发明的一个实施例中，上述环境光色温和环境光亮度分别为当前时间所处时间段内测量得到的历史环境光色温平均值和历史环境光亮度平均值。

此外，本发明另一实施例提出的一种显示屏分时段调节显示优化方法，包括步骤：(i)根据当前时间查找出所述当前时间所处时间段对应的预先设置的环境光亮度；(ii)基于所述环境光亮度计算所述显示屏的亮度调节目标值，其中，当所述环境光亮度小于阈值时所述亮度调节目标值与所述环境光亮度呈正比例关系、而当所述环境光亮度大于或等于所述阈值时所述亮度调节目标值设为所述显示屏的最大可调节亮度；(iii)根据所述亮度调节目标值控制调节所述显示屏的亮度；(iv)对输入图像进行灰度变换以用于调节对比度并在灰度变换后进行gamma调节以得到输出图像，其中在对所述输入图像进行灰度变换过程中，当所述环境光亮度小于所述阈值时不对所述输入图像做对比度增强、而当所述环境光亮度大于所述阈值时对所述输入图像做对比度增强；以及(v)控制所述显示屏显示所述输出图像。

在本发明的一个实施例中，上述步骤(ii)具体为利用以下分段函数计算所述显示屏的亮度调节目标值，

$L_{adj}\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;L\_ave\left(T\right);& L\_ave\left(T\right)<L_{max}/\mathrm{\&beta;}\\ L_{max};& L\_ave\left(T\right)\&GreaterEqual;L_{max}/\mathrm{\&beta;}\end{array}\right.$

其中，T表示时间段，L_adj(T)表示显示屏在时间段T内的亮度调节目标值，L_ave(T)表示在时间段T内的环境光亮度，L_max表示显示屏的最大可调节亮度，β为亮度调节因子且0.1<β<10，L_max/β表示所述阈值。

在本发明的一个实施例中，上述步骤(iv)中的所述灰度变换和gamma调节满足以下公式：

I′＝Y^γ

$Y=\frac{e^{2I\left(C\right(T)+1)}-1}{(e^{\left(C\right(T)+1)}-1)(e^{\left(C\right(T)+1)(2I-1)}+1)}$

$C\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}0;& L\_ave\left(T\right)<L_{max}/\mathrm{\&beta;}\\ (\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;L\_ave(T)-L_{max})/L_{max};& L\_ave\left(T\right)\&GreaterEqual;L_{max}/\mathrm{\&beta;}\end{array}\right.$

其中，I′∈[0,1]且表示输出图像的灰度归一化值，γ为gamma值，Y∈[0,1]且表示输入图像进行所述灰度变换后的输出，I∈[0,1]且表示输入图像的灰度归一化值，C(T)为对比度增强因子，L_ave(T)表示环境光亮度，L_max表示显示屏的最大可调节亮度，β为亮度调节因子且0.1<β<10，L_max/β表示所述阈值。

再者，本发明再一实施例提出的一种显示屏分时段调节显示优化方法，包括步骤：根据当前时间在预先建立的查询表中查找出所述当前时间所处时间段对应的亮度调节目标值、以及可选地查找出所述当前时间所处时间段对应的色温调节目标值；根据所述亮度调节目标值控制调节显示屏的亮度、以及可选地根据所述色温调节目标值控制调节显示屏的色温；对输入图像进行灰度变换以用于调节对比度并在灰度变换后进行gamma调节以得到输出图像，其中在对所述输入图像进行灰度变换过程中，当根据所述当前时间在所述预先建立的查询表中查找出所述当前时间所处时间段对应的环境光亮度小于阈值时不对所述输入图像做对比度增强、而当所述环境光亮度大于所述阈值时对所述输入图像做对比度增强；以及控制所述显示屏显示所述输出图像。

另外，本发明又一实施例提出的一种显示屏分时段调节显示优化方法，包括步骤：根据当前时间在预先建立的查询表中查找出所述当前时间所处时间段对应的亮度调节目标值、以及可选地查找出所述当前时间所处时间段对应的色温调节目标值；根据所述亮度调节目标值控制调节显示屏的亮度、以及可选地根据所述色温调节目标值控制调节显示屏的色温；根据输入图像的每一个像素的初始灰度值在预先建立的查询表中查找出所述当前时间所处时间段对应的目标灰度值得到输出图像以实现对比度调节，其中所述目标灰度值是预先通过对所述初始灰度值进行灰度变换后再进行gamma调节而得到，当所述初始灰度值处于所述输入图像的低灰部分时所述目标灰度值小于与其对应的初始灰度值，而当所述初始灰度值处于所述输入图像的高灰部分时所述目标灰度值大于与其对应的初始灰度值；以及控制所述显示屏显示所述输出图像。

由上可知，本发明实施例可以达成以下一个或多个有益效果：1)通过时间划分来判断并控制显示屏调节参数(包括亮度、色温和/或对比度)，这种方式只需通过软件编程即可实现，成本较低；2)根据日光色温及亮度的变化表来设置显示屏调节参数，这样使调节参数更加准确，从而使显示屏获得更优的显示效果；3)分时段对显示屏的色温进行自动调节，使得多数时刻显示屏的显示画面都可与周围景物的色温更匹配，给人以舒服的视觉感受；以及4)在不同的时间段，对显示图像的对比度进行不同程度的增强，可使显示图像的细节更加清晰，但也不会产生过增强的情况。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本发明实施例的一种图像灰度变换S曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明下述实施例提出的一种显示屏分时段调节显示优化方法针对外界环境光的变化，基于预先建立的历史经验数据和亮度及色温等显示屏参数调节模型，对亮度和色温等显示屏参数进行自动调节以实现显示优化。具体地，下面将通过如何预先建立历史经验数据和亮度及色温等显示屏参数调节模型的过程来对本实施例的显示屏分时段调节显示优化方法进行详细说明：

首先，建立本地晴天时一天中的日光色温及其亮度的变化表(如下附表1)，分析一天中日光色温及其亮度的变化规律。从表1数据可以看出，晴天时，日光色温基本处于3500-7500K之间，早晨和傍晚日光色温变化幅度较大，早晨时日光色温急速下降，傍晚时日光色温急速上升，而在一天中大部分时间(日出3小时之后和日落3小时之前)，日光色温的变化幅度较小，基本稳定地保持在一定的水平上(4300-5300K)；而日光亮度的变化比较规律，在一天中先上升后下降，其最大值出现在正午前后。

表1：晴天日光亮度、色度、色温和照度测量数据

时间	亮度/cd·m-2	1931xy色坐标值	色温/K	水平照度/klx	垂直照度/klx
						6:30	119	0.229,0.313	7856	1.0	0.4
7:00	987	0.332,0.345	5510	6.7	3.0
						7:30	2016	0.396,0.392	3495	10.1	5.4
8:30	3743	0.361,0.365	4487	16.5	6.8
						9:30	6048	0.359,0.364	4547	35.5	10.4
10:30	9176	0.358,0.363	4667	52.0	18.2
						11:30	9606	0.355,0.363	4700	56.7	24.5
12:00	9750	0.353,0.362	4768	62.0	28.1
						12:30	10200	0.343,0.355	5080	68.2	31.5
13:30	11200	0.338,0.351	5281	70.0	33.3
						14:30	10700	0.354,0.359	4722	61.9	20.1
15:30	7553	0.367,0.364	4304	57.0	23.0
						16:30	6585	0.365,0.356	4298	46.4	18.5
17:30	4517	0.375,0.362	4030	16.3	9.8
						18:30	916	0.419,0.421	3650	2.4	1.9

19:00

448

0.327,0.337

5750

1.9

1.0

之后，根据日光色温及其亮度的变化规律，进行时间段的划分，例如下表2。此处，时间划分的越细，显示屏参数调节结果会越准确。

表2.时间段划分结果

不同时间段
	早晨(7:00-9:00)
上午(9:00-11:00)
	中午(11:00-15:00)
下午(15:00-17:00)
	傍晚(17:00-19:00)

接下来，建立不同时间段显示屏的色温调节模型。根据上表1中的数据获得不同时间段内各自的色温平均值ct_ave分别作为表2中相对应时间段的环境光色温ct_ave(T)并存储，并且例如将公式(1)作为色温调节模型：

ct(T)＝α·ct_ave(T)+Δct......(1)

其中，T表示时间段，ct(T)表示显示屏在时间段T内的色温调节目标值，α和Δct均为色温调节因子，α∈[0.5,1.2]，一般取值为1.0，可在接近1.0的范围内上下浮动，Δct用于对色温进行微调，可依据用户喜好进行调节，其可以为0、也可以是其它非零的常数。

此外，建立不同时间段显示屏的亮度调节模型。根据上表1中的数据获得不同时间段内各自的亮度平均值L_ave分别作为表2中相对应时间段的环境光亮度L_ave(T)并存储，并且例如将公式(2)作为亮度调节模型：

$L_{adj}\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;L\_ave\left(T\right);& L\_ave\left(T\right)<L_{max}/\mathrm{\&beta;}\\ L_{max};& L\_ave\left(T\right)\&GreaterEqual;L_{max}/\mathrm{\&beta;}\end{array}\right.......\left(2\right)$

其中，T表示时间段，L_adj(T)表示显示屏在时间段T内的亮度调节目标值，β为亮度调节因子，其取值范围为0.1<β<10，这是因为当人眼适应了环境光亮度L(t)后，能看清的亮度范围为0.1L(t)～10L(t)，超过此亮度范围的亮度，人眼需要重新适应，另外，夜晚显示屏的最大亮度不能超过10倍的环境亮度，否则会造成光污染；L_max为显示屏的最大可调节亮度。概括来讲，从公式(2)可以得知：在时间段T内的环境光亮度L_ave(T)小于阈值(L_max/β)时，L_adj(T)值为β·L_ave(T)，也即亮度调节目标值与环境光亮度呈正比例关系；在环境光亮度L_ave(T)大于或等于阈值(L_max/β)时，L_adj(T)值为L_max，也即为固定值。

这样，在显示屏的实际运行过程中，获取当系统当前时间t后，即可根据当前时间t确定当前所处时间段T，然后根据该时间段T所对应的预先存储的环境光色温ct_ave(T)和环境光亮度L_ave(T)以及相对应的色温调节模型(例如公式(1))和亮度调节模型(例如公式(2))即可计算出当前时间t的色温调节目标值ct(T)和亮度调节目标值L_adj(T)；之后即可根据计算得到的ct(T)和L_adj(T)对显示屏进行控制，以调节显示屏的色温和亮度来实现显示屏的显示优化。

在其他实施例中，由于显示屏自身条件的限制，其亮度无法无限制地提高；而且显示屏的亮度越大，耗能越多，这会降低显示屏的使用年限。因此，优选地，对显示屏的对比度进行调节，以弥补在对亮度进行调节时的不足。

通常来讲，显示屏的对比度实质体现在图像本身细节灰度的差异上，所以对显示屏对比度的调节实际上表现为对图像灰度的重新分布。本实施例是在对图像进行gamma(伽玛)调节之前先对图像进行灰度变换，以提高图像的对比度，此处的灰度变换方法可以是类似S型曲线的变换、基于直方图的灰度调节、分段线性变换等，只要能够达到将输入图像的低灰部分的灰度值变小而高灰部分的灰度值变大的效果均可。以对图像进行S型曲线灰度变换为例，设输入图像为I、进行gamma调节(一种非线性变换)后的输出图像为I′，则满足如下公式(3)和公式(4)：

I′＝Y^γ......(3)

$Y=\frac{e^{2I\left(C\right(T)+1)}-1}{(e^{\left(C\right(T)+1)}-1)(e^{\left(C\right(T)+1)(2I-1)}+1)}......\left(4\right)$

其中，γ∈[2.2,2.8]，I∈[0,1]表示输入图像的灰度归一化值，I′∈[0,1]表示输出图像的灰度归一化值，将输入图像I进行灰度变换后输出为Y∈[0,1]；C(T)为对比度增强因子，例如C(T)∈[0,4]；取不同C(T)值时的灰度变换曲线如图1所示，可以看出，经过灰度变换后，输入图像I低灰部分的灰度变得更小，高灰部分的灰度值变得更大，这样会使图像显示时暗的地方更暗，亮的地方更亮，从而提高了图像的对比度；此处，低灰部分例如是灰度值大于0且小于0.5，高灰部分例如是灰度值大于0.5且小于1。

并且，针对不同的环境光亮度L_ave(T)，取不同的C(T)值对图像对比度做不同程度的增强，C(T)值的选取符合下面的约束公式(5)：

$C\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}0;& L\_ave\left(T\right)<L_{max}/\mathrm{\&beta;}\\ (\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;L\_ave(T)-L_{max})/L_{max};& L\_ave\left(T\right)\&GreaterEqual;L_{max}/\mathrm{\&beta;}\end{array}\right.......\left(5\right)$

从公式(5)可以得知：在环境光亮度L_ave(T)小于阈值(L_max/β)时，此时显示屏的亮度调节目标值L_adj(T)与环境光亮度L_ave(T)呈正比例关系(参见公式(2))并且小于显示屏的最大可调节亮度L_max，因此C(T)取值为0，也即不对图像做对比度增强；在环境光亮度L_ave(T)大于阈值(L_max/β)时，此时显示屏的亮度调节目标值L_adj(T)为固定值(参见公式(2))，因此C(T)取值为非零值(β·L(t)-L_max)/L_max，其对应的灰度变换曲线例如图1中的实线所示，也即显示屏无法提供足够高的亮度时，对图像做对比度增强，对比度增强因子C(T)＝(β·L_ave(T)-L_max)/L_max。

这样，在显示屏的实际运行过程中，获取当系统当前时间t后，即可根据当前时间t确定当前所处时间段T，然后根据该时间段T所对应的预先存储的环境光亮度L_ave(T)以及相对应的对比度调节模型公式(3)、公式(4)和公式(5)即可实现对输入图像进行不同程度(包括不做对比度增强和做对比度增强)的对比度增强以得到相对应的输出图像；之后控制显示屏显示所述输出图像，即可实现显示屏的对比度调节以实现显示屏的显示优化。

至此，从上述描述可知，本发明上述实施例由于在显示屏控制系统上预先配置好了各个时间段T的环境光色温ct_ave(T)、色温调节因子α和Δct、环境光亮度L_ave(T)、亮度调节因子β、显示屏的最大可调节亮度L_max、色温调节模型(例如公式(1))、亮度调节模型(例如公式(2))和对比度调节模型(例如公式(3)-公式(5))，因此在显示屏实际运行时，获取当系统当前时间t后，即可根据当前时间t确定当前所处时间段T，然后即可计算出当前所处时间段T的色温调节目标值ct(T)和亮度调节目标值L_adj(T)，甚至对输入图像进行相应的灰度变换和gamma调节以得到输出图像；如此则可以实现根据环境光的变化对显示屏进行亮度调节的同时还可调节显示屏的色温甚至对比度，从而实现对显示屏的显示优化。值得一提的是，色温调节因子α和Δct、亮度调节因子β在不同的时间段内可以是相同的取值，也可以是不同的取值。

此外，在本发明的另一实施例中，也可以仅仅分时段对显示屏的亮度和对比度进行调节而不做色温调节；具体地亮度调节和对比度调节可参见前述步骤，在此不再赘述。

另外，在本发明其他实施例中，也可以根据划分的每一个时间段的历史亮度数据平均值L_ave和历史色温数据平均值ct_ave结合前述亮度调节模型和色温调节模型预先计算出每一个时间段的亮度调节目标值L_adj(T)和色温调节目标值ct(T)形成查询表，之后在显示屏分时段调节显示优化方法执行过程中可根据当前时间直接从查询表中查找出相对应的亮度调节目标值和色温调节目标值。

进一步地，假设LED显示屏的输入图像灰度范围为0～255，还可以根据前述公式(3)、(4)和(5)预先计算出每一个时间段的0～255共计256个初始灰度值在进行灰度变换及gamma调节后的目标灰度值存储至查询表中，之后在显示屏分时段调节显示优化方法执行过程中可根据当前时间直接从查询表中查找出输入图像的每一个像素的初始灰度值所对应的目标灰度值以得到输出图像，借此实现对比度调节。

最后，值得一提的是，本发明实施例提出的显示屏分时段调节显示优化方法可以应用于LED显示屏，也可以应用于其他显示屏例如LCD显示屏；并且，在应用于LED显示屏的情形下，上述亮度调节目标值计算、色温调节目标值计算、对比度调节(包含灰度变换和gamma调节)均执行在LED显示屏的控制系统中，例如同步控制系统中的发送卡或异步控制系统中的异步控制卡。

综上所述，本发明实施例可以达成以下一个或多个有益效果：1)通过时间划分来判断并控制显示屏调节参数(包括亮度、色温和/或对比度)，这种方式只需通过软件编程即可实现，成本较低；2)根据日光色温及亮度的变化表来设置显示屏调节参数，这样使调节参数更加准确，从而使显示屏获得更优的显示效果；3)分时段对显示屏的色温进行自动调节，使得多数时刻显示屏的显示画面都可与周围景物的色温更匹配，给人以舒服的视觉感受；以及4)在不同的时间段，对显示图像的对比度进行不同程度的增强，可使显示图像的细节更加清晰，但不会产生过增强情况。

至此，本文中应用了具体个例对本发明的显示屏分时段调节显示优化方法的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (12)

1.一种显示屏分时段调节显示优化方法，包括步骤：

(a)根据当前时间查找出所述当前时间所处时间段对应的预先设置的环境光色温和环境光亮度；

(b)基于所述环境光色温利用二元一次方程式计算所述显示屏的色温调节目标值；

(c)基于所述环境光亮度利用分段函数计算所述显示屏的亮度调节目标值；以及

(d)根据所述色温调节目标值和所述亮度调节目标值控制调节所述显示屏的色温和亮度。

2.如权利要求1所述的显示屏分时段调节显示优化方法，其特征在于，还包括步骤：

对输入图像进行灰度变换以用于调节对比度并在灰度变换后进行gamma调节以得到输出图像，其中所述灰度变换使得所述输入图像的低灰部分的灰度值减小且高灰部分的灰度值增大；以及

控制所述显示屏显示所述输出图像。

3.如权利要求2所述的显示屏分时段调节显示优化方法，其特征在于，在对所述输入图像进行灰度变换过程中，当所述环境光亮度小于阈值时不对所述输入图像做对比度增强、而当所述环境光亮度大于所述阈值时对所述输入图像做对比度增强。

4.如权利要求3所述的显示屏分时段调节显示优化方法，其特征在于，所述灰度变换和gamma调节满足以下公式：

I′＝Y^γ

$Y=\frac{e^{2I\left(C\right(T)+1)}-1}{(e^{\left(C\right(T)+1)}-1)(e^{\left(C\right(T)+1)(2I-1)}+1)}$

$C\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}0;& L\_ave\left(T\right)<L_{max}/\mathrm{\&beta;}\\ (\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;L\_ave(T)-L_{max})/L_{max};& L\_ave\left(T\right)\&GreaterEqual;L_{max}/\mathrm{\&beta;}\end{array}\right.$

其中，I′∈[0,1]且表示输出图像的灰度归一化值，γ为gamma值，Y∈[0,1]且表示输入图像进行所述灰度变换后的输出，I∈[0,1]且表示输入图像的灰度归一化值，C(T)为对比度增强因子，L_ave(T)表示所述预先设置的环境光亮度，L_max表示显示屏的最大可调节亮度，β为亮度调节因子且0.1<β<10，L_max/β表示所述阈值。

5.如权利要求1所述的显示屏分时段调节显示优化方法，其特征在于，所述二元一次方程式为：

ct(T)＝α·ct_ave(T)+Δct

其中，T表示时间段，ct(T)表示显示屏在时间段T内的色温调节目标值，ct_ave(T)表示时间段T内的环境光色温，α∈[0.5,1.2]且为色温调节因子，Δct用于对色温进行微调且为零或者非零的常数。

6.如权利要求1所述的显示屏分时段调节显示优化方法，其特征在于，所述分段函数为：

$L_{adj}\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;L\_ave\left(T\right);& L\_ave\left(T\right)<L_{max}/\mathrm{\&beta;}\\ L_{max};& L\_ave\left(T\right)\&GreaterEqual;L_{max}/\mathrm{\&beta;}\end{array}\right.$

其中，T表示时间段，L_adj(T)表示显示屏在时间段T内的亮度调节目标值，L_ave(T)表示在时间段T内的环境光亮度，L_max表示显示屏的最大可调节亮度，β为亮度调节因子且0.1<β<10。

7.如权利要求1所述的显示屏分时段调节显示优化方法，其特征在于，所述环境光色温和环境光亮度分别为当前时间所处时间段内测量得到的历史环境光色温平均值和历史环境光亮度平均值。

8.一种显示屏分时段调节显示优化方法，包括步骤：

(i)根据当前时间查找出所述当前时间所处时间段对应的预先设置的环境光亮度；

(ii)基于所述环境光亮度计算所述显示屏的亮度调节目标值，其中，当所述环境光亮度小于阈值时所述亮度调节目标值与所述环境光亮度呈正比例关系、而当所述环境光亮度大于或等于所述阈值时所述亮度调节目标值设为所述显示屏的最大可调节亮度；

(iii)根据所述亮度调节目标值控制调节所述显示屏的亮度；

(iv)对输入图像进行灰度变换以用于调节对比度并在灰度变换后进行gamma调节以得到输出图像，其中在对所述输入图像进行灰度变换过程中，当所述环境光亮度小于所述阈值时不对所述输入图像做对比度增强、而当所述环境光亮度大于所述阈值时对所述输入图像做对比度增强；以及

(v)控制所述显示屏显示所述输出图像。

9.如权利要求8所述的显示屏分时段调节显示优化方法，其特征在于，步骤(ii)具体为利用以下分段函数计算所述显示屏的亮度调节目标值，

$L_{adj}\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;L\_ave\left(T\right);& L\_ave\left(T\right)<L_{max}/\mathrm{\&beta;}\\ L_{max};& L\_ave\left(T\right)\&GreaterEqual;L_{max}/\mathrm{\&beta;}\end{array}\right.$

其中，T表示时间段，L_adj(T)表示显示屏在时间段T内的亮度调节目标值，L_ave(T)表示在时间段T内的环境光亮度，L_max表示显示屏的最大可调节亮度，β为亮度调节因子且0.1<β<10，L_max/β表示所述阈值。

10.如权利要求8所述的显示屏分时段调节显示优化方法，其特征在于，在步骤(iv)中，所述灰度变换和gamma调节满足以下公式：

I′＝Y^γ

$Y=\frac{e^{2I\left(C\right(T)+1)}-1}{(e^{\left(C\right(T)+1)}-1)(e^{\left(C\right(T)+1)(2I-1)}+1)}$

$C\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}0;& L\_ave\left(T\right)<L_{max}/\mathrm{\&beta;}\\ (\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;L\_ave(T)-L_{max})/L_{max};& L\_ave\left(T\right)\&GreaterEqual;L_{max}/\mathrm{\&beta;}\end{array}\right.$

其中，I′∈[0,1]且表示输出图像的灰度归一化值，γ为gamma值，Y∈[0,1]且表示输入图像进行所述灰度变换后的输出，I∈[0,1]且表示输入图像的灰度归一化值，C(T)为对比度增强因子，L_ave(T)表示环境光亮度，L_max表示显示屏的最大可调节亮度，β为亮度调节因子且0.1<β<10，L_max/β表示所述阈值。

11.一种显示屏分时段调节显示优化方法，包括步骤：

根据当前时间在预先建立的查询表中查找出所述当前时间所处时间段对应的亮度调节目标值、以及可选地查找出所述当前时间所处时间段对应的色温调节目标值；

根据所述亮度调节目标值控制调节显示屏的亮度、以及可选地根据所述色温调节目标值控制调节显示屏的色温；

对输入图像进行灰度变换以用于调节对比度并在灰度变换后进行gamma调节以得到输出图像，其中在对所述输入图像进行灰度变换过程中，当根据所述当前时间在所述预先建立的查询表中查找出所述当前时间所处时间段对应的环境光亮度小于阈值时不对所述输入图像做对比度增强、而当所述环境光亮度大于所述阈值时对所述输入图像做对比度增强；以及

控制所述显示屏显示所述输出图像。

12.一种显示屏分时段调节显示优化方法，包括步骤：

根据当前时间在预先建立的查询表中查找出所述当前时间所处时间段对应的亮度调节目标值、以及可选地查找出所述当前时间所处时间段对应的色温调节目标值；

根据所述亮度调节目标值控制调节显示屏的亮度、以及可选地根据所述色温调节目标值控制调节显示屏的色温；

根据输入图像的每一个像素的初始灰度值在预先建立的查询表中查找出所述当前时间所处时间段对应的目标灰度值得到输出图像以实现对比度调节，其中所述目标灰度值是预先通过对所述初始灰度值进行灰度变换后再进行gamma调节而得到，当所述初始灰度值处于所述输入图像的低灰部分时所述目标灰度值小于与其对应的初始灰度值，而当所述初始灰度值处于所述输入图像的高灰部分时所述目标灰度值大于与其对应的初始灰度值；以及

控制所述显示屏显示所述输出图像。