CN105306917A - 低灰阶白平衡控制方法、控制系统及显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低灰阶白平衡控制方法、控制系统及显示器，所述低灰阶为低于灰阶阈值n_max的灰阶，所述控制方法包括：S1、将像素的亮度调节到目标亮度；S2、在目标亮度下，计算从0灰阶到n_max灰阶满足色差△E变化程度△E(0)/3K<△E(n)-△E(n+1)<△E(0)/K且△E(n_max)<E₀的所有像素组合的色度(x，y)，其中，色差公式△E＝((x-xtarget)²+(y-ytarget)²)^1/2，K为正整数，255灰阶下像素的色度(x₂₅₅，y₂₅₅)＝(xtarget，ytarget)，E₀为色差阈值；S3、建立像素组合满足色差△E变化程度的白平衡表格，根据白平衡表格进行低灰阶白平衡控制。本发明通过色差公式计算低灰阶的色度(x,y)目标值，可以达到改善低灰阶白平衡的目的。

Description

低灰阶白平衡控制方法、控制系统及显示器

技术领域

本发明涉及图像显示技术领域，特别是涉及一种低灰阶白平衡控制方法、控制系统及显示器。

背景技术

目前的图像处理技术是将液晶面板上的显示区域划分为许多的像素(Pixel)，而每个像素上均具有红、绿、蓝等三原色的子像素。由于所有可见光的颜色均可由红、绿、蓝三色光线混合产生，因此通过控制该些红、绿、蓝子像素的明暗，即可建构出一个像素所要表现的色彩。

为了更适当地描述色彩，国际照明委员会(InternationalCommissiononIllumination，简称CIE)提出了CIE1931XYZ色彩空间(CIEXYZColorSpace)。该色彩空间将红、绿和蓝三种颜色作为三种原色，而所有其他颜色都可以由三种原色混合形成。当标准观察者看到两个由多种不同波长的光混合而成的光源表现出同样的颜色时候，称之为“异谱同色”(metamerism)，则这光源有同样的三色刺激值X、Y和Z，该颜色的三色刺激值X、Y和Z表示三种原色的比重。CIE1931XYZ色彩空间常以CIE1931色度图(CIE1931ChromaticityDiagram)来表示，CIE1931色度图中具有三个参数，其中Y表示亮度(也就是刺激值Y)，而x，y表示色度。x＝X/(X+Y+Z)，y＝Y/(X+Y+Z)，z＝Z/(X+Y+Z)。因为x+y+z＝1，所以z可以用x，y表示。

由于液晶面板的驱动与特性等因素，其白平衡灰阶色彩表现会有相当程度的色偏差异。为使显示器的色彩达到一定的正确性与一致性，因此，必须逐一对显示器进行灰阶白平衡(Grayscalewhitebalance)的调整。现有技术的灰阶白平衡的调整方法是先使显示器的像素在所有灰阶下显示白色影像，然后调整红、绿、蓝三色影像强度的增益值(Gain)，使其显示的白色影像的色度与亮度值接近于一目标白色的色度与明度值，也就是将白色影像调整在一定的色温(Colortemperature)及色偏差(Colorderivation)范围内。

现有技术中低灰阶的调试一种是一个困难点，如申请号为201110419860.5的中国专利申请的白平衡方法中，由于在低灰阶，显示器往往无法达到与全白(对于8bits颜色系统，R＝G＝B＝255灰阶)画面一致的颜色(x,yinCIE1931)。这是因为低灰阶的亮度要满足Gamma＝2.2的曲线，使得其在低亮度状态下，R/G/B的比例关系不论怎么调和都无法达到某些需要的(x,y)。现行的白平衡(ACC)方法对于低灰阶并无较好的处理方法，往往是在计算出较高灰阶以后，手动调试低灰阶的白平衡，以人眼之主观感受来设计R/G/B查找表。这一方面必然增加了开发设计人员的工作量，同时由于人与人之间主观感受的不同，存在较大的误差。

参图1所示，现有技术在完成人工手动的白平衡调试后，低灰阶的色度(x,y)无法不可能达到与高灰阶的色度(x,y)相接近的水平，换言之，这是由于gamma＝2.2的亮度曲线的限制而注定的结果。同时对于全黑画面(R＝G＝B＝0灰阶)来说，其(x,y)往往在0.2左右，而全白画面的(x,y)目标往往在0.26—0.29范围，这一差异决定了对于<20灰阶的信号来说，如何平滑地从0灰阶的颜色过渡到255灰阶白色的目标颜色(x,y)的过程是决定低灰阶白平衡好坏的最重要因素。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种低灰阶白平衡控制方法、控制系统及显示器。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低灰阶白平衡控制方法、控制系统及显示器。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种低灰阶白平衡控制方法，所述低灰阶为低于灰阶阈值n_max的灰阶，所述控制方法包括：

S1、将像素的亮度调节到目标亮度；

S2、在目标亮度下，计算从0灰阶到n_max灰阶满足色差△E变化程度△E(0)/3K<△E(n)-△E(n+1)<△E(0)/K且△E(n_max)<E₀的所有像素组合的色度(x，y)，其中，色差公式△E＝((x-xtarget)²+(y-ytarget)²)^1/2，K为正整数，255灰阶下像素的色度(x₂₅₅，y₂₅₅)＝(xtarget，ytarget)，E₀为色差阈值；

S3、建立像素组合满足色差△E变化程度的白平衡表格，根据白平衡表格进行低灰阶白平衡控制。

作为本发明的进一步改进，所述灰阶阈值n_max为20，低灰阶为大于0小于20的灰阶。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中的目标亮度为低灰阶在GAMMA＝2.2亮度曲线中的亮度值。

作为本发明的进一步改进，所述色差阈值E₀为0.005，即△E(n₂₀)<0.005。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2还可以为：

根据白平衡调节的图形建立拟合方程，得到相应的色差曲线。

相应地，一种低灰阶白平衡控制系统，所述低灰阶为低于灰阶阈值n_max的灰阶，所述控制系统包括：

亮度调节单元，用于将像素的亮度调节到目标亮度；

色差判断单元，用于计算从0灰阶到n_max灰阶满足色差△E变化程度△E(0)/3K<△E(n)-△E(n+1)<△E(0)/K且△E(n_max)<E₀的所有像素组合的色度(x，y)，其中，色差公式△E＝((x-xtarget)²+(y-ytarget)²)^1/2，K为正整数，255灰阶下像素的色度(x₂₅₅，y₂₅₅)＝(xtarget，ytarget)，E₀为色差阈值；

数据存储单元，用于建立像素组合满足色差△E变化程度并进行低灰阶白平衡控制的白平衡表格。

作为本发明的进一步改进，所述灰阶阈值n_max为20，低灰阶为大于0小于20的灰阶。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中的目标亮度为低灰阶在GAMMA＝2.2亮度曲线中的亮度值。

作为本发明的进一步改进，所述色差阈值E₀为0.005，即△E(n₂₀)<0.005。

相应地，一种显示器，所述显示器包括一液晶面板，该液晶面板包含多个像素，每一像素包含多个子像素，所述显示器还包括上述所述的低灰阶白平衡控制系统。

本发明通过色差公式计算低灰阶的色度(x,y)目标值，可以达到改善低灰阶白平衡的目的。

附图说明

图1为现有技术中白平衡调试后的色度曲线。

图2为本发明一具体实施方式中低灰阶白平衡的控制方法流程图。

图3a为本发明一具体实施方式中GAMMA＝2.2时白平衡需要达到的亮度曲线，图3b为图3a中的局部放大图。

图4a为本发明一具体实施方式中白平衡人工调节完成(ON)与未完成(OFF)时的色差△E曲线图，图4b为图4a中白平衡人工调节完成(ON)的色差△E曲线的局部放大图。

图5为本发明另一具体实施方式中低灰阶白平衡的色度拟合图。

图6为本发明另一具体实施方式中白平衡调试设备的示意图。

图7为本发明一具体实施方式中低灰阶白平衡的控制系统的模块示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参图2所示，本发明公开了一种低灰阶白平衡(ACC)控制方法，低灰阶为低于灰阶阈值n_max的灰阶，该白平衡控制方法包括：

S1、将像素的亮度调节到目标亮度；

S2、在目标亮度下，计算从0灰阶到n_max灰阶满足色差△E变化程度△E(0)/3K<△E(n)-△E(n+1)<△E(0)/K且△E(n_max)<E₀的所有像素组合的色度(x，y)，其中，色差公式△E＝((x-xtarget)²+(y-ytarget)²)^1/2，K为正整数，255灰阶下像素的色度(x₂₅₅，y₂₅₅)＝(xtarget，ytarget)，E₀为色差阈值；

S3、建立像素组合满足色差△E变化程度的白平衡表格，根据白平衡表格进行低灰阶白平衡控制。其中，白平衡表格为色度(x，y)与RGB三原色刺激值之间的关系表格，具体可参现有技术中例如申请号为201110419860.5的中国专利申请。

在本发明的一具体实施方式中，灰阶阈值n_max设为20，即低灰阶为大于0小于20的灰阶属于低灰阶。

本实施方式中，对于小于20的灰阶，从0灰阶开始，在一定的亮度范围内，可以计算出每一灰阶与255灰阶目标(x,y)的色差。若亮度的设计已经固定，如图3a、3b所示为GAMMA＝2.2时白平衡需要达到的亮度曲线，该亮度曲线已经固定，那么色度(x,y)可变动的范围并不大。

一般的白平衡控制方法都会兼顾亮度和色度都达到目标值附近，本实施方式假设亮度已经被调节到目标亮度附近(GAMMA＝2.2)，现在需要在一定的亮度范围内调整R/G/B的配比从而调节色度，本发明中引入一个色差公式△E＝((x-xtarget)²+(y-ytarget)²)^1/2，其中，255灰阶下像素的色度(x₂₅₅，y₂₅₅)＝(xtarget，ytarget)。这个色差公式中没有亮度项，那么对于每一个需要调整的低灰阶，其色度(x,y)就是需要调节到的目标。

通过白平衡自动调节系统，在某一个亮度范围内其可以自动尝试所有的R/G/B组合，而选取什么样的组合作为该灰阶的白平衡表取决于如下关系：

△E(0)/3K<△E(n)-△E(n+1)<△E(0)/K，且

△E(n_max)<E₀；

其中，K为正整数，其实际取值应当根据不同的实际情况选取；E₀为色差阈值，本实施方式中色差阈值E₀为0.005。

参图4a、4b所示，可以发现一个完成白平衡调整的△E在低灰阶是非常平滑地下降到0附近。

本实施方式中低灰阶白平衡的过程，其计算方法就是在一定的亮度范围内选取所有的R/G/B组合，来保证其满足△E(0)/3K<△E(n)-△E(n+1)<△E(0)/K及△E(n_max)<E₀这两个关系，这样一种穷举的方法对于计算机来说运算量并不大，因为20个灰阶在亮度限制的条件下其组合方式极其有限。

进一步地，在本发明的另一实施方式中，步骤S2还可以为：根据白平衡调节的图形建立拟合方程，得到相应的色差曲线。

基于图4a、4b，本实施方式中采用穷举方式外的另一方法，采用图6中所示的白平衡调试设备进行LCD显示器的白平衡调节，该白平衡调试设备包括位于LCD上的探头、与探头相连且进行信号传输的PC端，调节后再根据得到的图形建立拟合方程，如图5所示即为低灰阶白平衡的色度拟合图。由图6可知使用相适应的拟合方程可以有效地得到匹配度良好的色度曲线，那么在亮度处于可接受范围内时，调节颜色可依赖于但不限于如下的拟合方程：

f(x)＝25.48/(n³-5.183*n²+34.29*n+239)，

那么直接根据原始的每一灰阶R/G/B对应的X、Y、Z可以计算出在亮度满足GAMMA＝2.2要求时的满足色度拟合函数的R/G/B白平衡表格。

参图7所示，本发明还公开了一种低灰阶白平衡控制系统，低灰阶为低于灰阶阈值n_max的灰阶，优选地，灰阶阈值n_max为20，该白平衡控制系统包括：

亮度调节单元10，用于将像素的亮度调节到目标亮度，优选地，本实施方式中目标亮度为低灰阶在GAMMA＝2.2亮度曲线中的亮度值；

色差判断单元20，用于计算从0灰阶到n_max灰阶满足色差△E变化程度△E(0)/3K<△E(n)-△E(n+1)<△E(0)/K且△E(n_max)<E₀的所有像素组合的色度(x，y)，其中，色差公式△E＝((x-xtarget)²+(y-ytarget)²)^1/2，K为正整数，255灰阶下像素的色度(x₂₅₅，y₂₅₅)＝(xtarget，ytarget)，E₀为色差阈值，优选地，本实施方式中色差阈值E₀为0.005，即△E(n₂₀)<0.005；

数据存储单元30，用于建立像素组合满足色差△E变化程度并进行低灰阶白平衡控制的白平衡表格。

应当理解的是，上述实施方式的白平衡控制方法及控制系统以三色子像素系统为例进行说明，在其他实施方式中也可以应用于四色子像素系统等。

由以上技术方案可以看出，本发明通过色差公式计算低灰阶的色度(x,y)目标值，可以达到改善低灰阶白平衡的目的。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种低灰阶白平衡控制方法，所述低灰阶为低于灰阶阈值n_max的灰阶，其特征在于，所述控制方法包括：

S1、将像素的亮度调节到目标亮度；

S2、在目标亮度下，计算从0灰阶到n_max灰阶满足色差△E变化程度△E(0)/3K<△E(n)-△E(n+1)<△E(0)/K且△E(n_max)<E₀的所有像素组合的色度(x，y)，其中，色差公式△E＝((x-xtarget)²+(y-ytarget)²)^1/2，K为正整数，255灰阶下像素的色度(x₂₅₅，y₂₅₅)＝(xtarget，ytarget)，E₀为色差阈值；

S3、建立像素组合满足色差△E变化程度的白平衡表格，根据白平衡表格进行低灰阶白平衡控制。

2.根据权利要求1所述的低灰阶白平衡控制方法，其特征在于，所述灰阶阈值n_max为20，低灰阶为大于0小于20的灰阶。

3.根据权利要求2所述的低灰阶白平衡控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的目标亮度为低灰阶在GAMMA＝2.2亮度曲线中的亮度值。

4.根据权利要求2所述的低灰阶白平衡控制方法，其特征在于，所述色差阈值E₀为0.005，即△E(n₂₀)<0.005。

5.根据权利要求1所述的低灰阶白平衡控制方法，其特征在于，所述步骤S2还可以为：

根据白平衡调节的图形建立拟合方程，得到相应的色差曲线。

6.一种低灰阶白平衡控制系统，所述低灰阶为低于灰阶阈值n_max的灰阶，其特征在于，所述控制系统包括：

亮度调节单元，用于将像素的亮度调节到目标亮度；

色差判断单元，用于计算从0灰阶到n_max灰阶满足色差△E变化程度△E(0)/3K<△E(n)-△E(n+1)<△E(0)/K且△E(n_max)<E₀的所有像素组合的色度(x，y)，其中，色差公式△E＝((x-xtarget)²+(y-ytarget)²)^1/2，K为正整数，255灰阶下像素的色度(x₂₅₅，y₂₅₅)＝(xtarget，ytarget)，E₀为色差阈值；

数据存储单元，用于建立像素组合满足色差△E变化程度并进行低灰阶白平衡控制的白平衡表格。

7.根据权利要求6所述的低灰阶白平衡控制系统，其特征在于，所述灰阶阈值n_max为20，低灰阶为大于0小于20的灰阶。

8.根据权利要求7所述的低灰阶白平衡控制系统，其特征在于，所述步骤S1中的目标亮度为低灰阶在GAMMA＝2.2亮度曲线中的亮度值。

9.根据权利要求7所述的低灰阶白平衡控制系统其特征在于，所述色差阈值E₀为0.005，即△E(n₂₀)<0.005。

10.一种显示器，所述显示器包括一液晶面板，该液晶面板包含多个像素，每一像素包含多个子像素，其特征在于，所述显示器还包括权利要求6-9中任一项所述的低灰阶白平衡控制系统。