CN105869582B

CN105869582B - Lcd白平衡实时切换选择的优化方法与系统

Info

Publication number: CN105869582B
Application number: CN201510027521.0A
Authority: CN
Inventors: 吴鸿居
Original assignee: FocalTech Systems Ltd
Current assignee: FocalTech Systems Ltd
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2018-06-12
Anticipated expiration: 2035-01-20
Also published as: CN105869582A

Abstract

本发明提出一种LCD白平衡实时切换选择的优化方法与系统，包含一RGB至YUV转换单元、一白平衡调整单元、及一YUV至RGB转换单元。所述RGB至YUV转换单元接收一影像信号，并将所述影像信号由一RGB色域转换至一YUV色域，以产生一第一YUV色域影像信号。所述白平衡调整单元连接至所述RGB至YUV转换单元，对所述第一YUV色域影像信号执行白平衡调整，以产生一第二YUV色域影像信号。所述YUV至RGB转换单元将所述第二YUV色域影像信号由所述YUV色域转换至所述RGB色域。

Description

LCD白平衡实时切换选择的优化方法与系统

技术领域

本发明涉及显示面板技术领域，尤其涉及一种LCD白平衡实时切换选择的优化方法与系统。

背景技术

近年来，随着广播通信技术的发展和不断推进，新的信息显示设备不断涌现，其中以液晶显示技术最为突出。液晶显示技术以其独具的低电压、低功耗特性，使液晶显示可以直接与大规模集成电路结合开发出一系列具有显示功能的产品。

在许多显示设备中，如显示器、手机屏幕、数字相机显示屏幕等，都需要进行白平衡的调整。白平衡调整的好坏直接影响到所显示画面的质量。通常采用人工方法调整白平衡，既费时又很难调整。目前生产线都采用个人计算机调整，但个人计算机体积庞大，不方便移动，且生产成本高，并不适合于生产线使用。

白平衡调整是通过设置图像处理集成电路的前端和后端的增益(Gain)和偏移(Offset)，来影响液晶屏幕的颜色输出。调整白平衡的本质就是调整色温，让液晶屏幕的输出达到一个标准的视觉效果。色温是描述光源色谱特性的简单方法。低色温意味暖光(偏黄红)，而高色温意味冷光(偏蓝)，色温的标准单位为Kelvin，简写为k。

在白平衡的调整中，调整液晶屏幕的红绿蓝(RGB)三颜色，使液晶屏幕达到某一要求的色温值、且符合液晶屏幕的参数规范要求。然后把红绿蓝(RGB)等数据存入非挥发性储存装置(例如EEPROM)中，用以作为调整的依据。然而，针对一色温需一组红绿蓝(RGB)数据，会使得储存装置的容量暴增。

美国第8,531,381号公告专利中，其提出一种LED背光调整白平衡的系统与方法，透过量测以及计算修正矩阵来设定新的RGB驱动值。不过此方法并不适用于白平衡实时选择，因为新的一组白点RGB驱动值必须透过重复执行白平衡量测计算来产生。而于美国专利申请第20120188265号公开案中，其提出一种简化的白平衡的调整方式，其通过适用于高灰阶的白平衡调整值GainH与适用于低灰阶的白平调整值GainL，以调整各灰阶的白平衡，不过此方法也只是针对所有屏幕调整好一组白平衡设定值，并没有包含白平衡实时选择的应用。因此，现有白平衡调整技术仍有改善的空间。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一LCD白平衡实时切换选择的优化方法与系统，以在YUV色域中执行白平衡调整程序，可保持亮度信号(Y)不变，并调整色度信号(U/V)，从而维持大部分灰阶的亮度，令其不会因为调整白点坐标而被牺牲。

本发明提出一种LCD白平衡实时切换选择的优化系统，包含RGB至YUV转换单元、白平衡调整单元、及YUV至RGB转换单元。所述RGB至YUV转换单元接收影像信号，并将所述影像信号由RGB色域转换至YUV色域，以产生第一YUV色域影像信号。所述白平衡调整单元连接至所述RGB至YUV转换单元，对所述第一YUV色域影像信号执行白平衡调整，以产生一第二YUV色域影像信号。所述YUV至RGB转换单元将所述第二YUV色域影像信号由所述YUV色域转换至所述RGB色域。所述白平衡调整单元更包含：

白点设定子单元，其存有多组白点设定，每一组包含复数个第一色度偏移信号及复数个第二色度偏移信号；

设定产生子单元，连接至所述白点设定单元，接收多组白点设定的复数个第一色度偏移信号、所述复数个第二色度偏移信号及一白平衡位准选择信号，进而产生N个第一色度偏移插补信号及N个第二色度偏移插补信号，所述N为任意自然数；

色度偏移值产生子单元，连接至所述设定产生单元，用以接收所述N个第一色度偏移插补信号及所述N个第二色度偏移插补信号，进而产生一第一色度信号偏移值及一第二色度信号偏移值；以及

白点调整子单元，连接至所述色度偏移值产生单元及所述RGB至YUV转换单元，用以依据所述第一色度信号偏移值及所述第二色度信号偏移值，进而调整所述第一YUV色域影像信号，产生所述第二YUV色域影像信号。

本发明提出一种LCD白平衡实时切换选择的优化方法，应用于影像显示设备，所述优化方法包含：(A)将一影像信号由一预定色域转换至YUV色域，用以产生一第一YUV色域影像信号；(B)对所述第一YUV色域影像信号执行白平衡调整，以产生一第二YUV色域影像信号；(C)将所述第二YUV色域影像信号由YUV色域转换至所述预定色域。步骤(B)具体包含：

(B1)接收多组白点设定，所述多组白点设定包含复数个第一色度偏移信号及复数个第二色度偏移信号；

(B2)依据其中两组白点设定的复数个第一色度偏移信号及复数个第二色度偏移信号及白平衡位准选择信号，以产生N个第一色度偏移插补信号及N个第二色度偏移插补信号，N为任意自然数；

(B3)根据所述N个第一色度偏移插补信号及所述N个第二色度偏移插补信号，以产生第一色度信号偏移值及第二色度信号偏移值；以及

(B4)依据所述第一色度信号偏移值及所述第二色度信号偏移值，用以调整所述第一YUV色域影像信号，进而产生所述第二YUV色域影像信号。

本发明和现有技术使用RGB进行白平衡调整并不相同，可以不同于现有的RGB调整的观念。同时，以YUV色域来简化白平衡调整的程序，其保持亮度信号(Y)不变，而去调整色度信号(U/V)，亦可维持大部分灰阶的亮度，而不会因为调整白点坐标而牺牲。又，本发明可配合自动量测系统来加速调整所需的时间，可实时计算产生介于最暖与最冷色的间的白平衡设定，立即生效。

附图说明

图1为本发明一种LCD白平衡实时切换选择的优化系统的方块图。

图2为本发明白平衡调整单元的方块图。

图3为本发明所述复数个第一色度偏移信号及所述复数个第二色度偏移信号的产生示意图。

图4为本发明一种LCD白平衡实时切换选择的优化方法的流程图。

图5为本发明LCD白平衡实时切换选择的优化方法的应用程序的用户接口的示意图。

【符号说明】

LCD白平衡实时切换选择的优化系统100

RGB至YUV转换单元110 白平衡调整单元120

YUV至RGB转换单元130

白点设定子单元210 设定产生子单元220

色度偏移值产生子单元230 白点调整子单元240

色彩分析仪310 屏幕320

处理单元330 数据提供单元340

白色调整装置350

步骤(A)～(C) 步骤(B1)～(B4)

具体实施方式

图1为本发明一种LCD白平衡实时切换选择的优化系统100的方块图。所述优化系统100包含RGB至YUV转换单元110、白平衡调整单元120、及YUV至RGB转换单元130。

所述RGB至YUV转换单元110接收影像信号，并将所述影像信号由RGB色域转换至YUV色域，以产生第一YUV色域影像信号，其中，相较于现有技术是在RGB色域中进行白平衡校正，本发明则是在YUV色域中进行白平衡校正，因此需先转换至YUV色域。

所述白平衡调整单元120连接至所述RGB至YUV转换单元110，对所述第一YUV色域影像信号执行白平衡调整，以产生第二YUV色域影像信号。

所述YUV至RGB转换单元130将所述第二YUV色域影像信号由所述YUV色域转换至所述RGB色域。由于需驱动屏幕，故将所述第二YUV色域影像信号由所述YUV色域转换至所述RGB色域。

图2为本发明白平衡调整单元120的方块图。所述白平衡调整单元120包含白点设定子单元(white point setting unit)210、设定产生子单元(setting generator)220、色度偏移值产生子单元(U/V shift value generator)230、及白点调整子单元(white pointadjustment unit)240。

所述白点设定子单元(white point setting unit)210存有复数个第一色度偏移信号(U_shift)及复数个第二色度偏移信号(V_shift)。

图3为本发明所述复数个第一色度偏移信号(U_shift)及所述复数个第二色度偏移信号(V_shift)的产生示意图。如图3所示，其使用一色彩分析仪(colorimeter)310以对一屏幕320进行色彩分析。所述色彩分析仪310用来帮助调整所述屏幕320的白平衡。所述色彩分析仪310以一测量探头(图未示)来量测所述屏幕320发射的光线，并输出(x,y,Y)信号，当中，x、y为一色域的色坐标值，而Y代表的是亮度值。

所述色彩分析仪310的测量探头离所述屏幕320的面板(LCD Panel)约20cm后进行微调，面板发射的光线就由测量探头所测量。测量值可以显示为x和y(色坐标值)、Y(亮度值)，测量值亦可为T(相关色温)、Δuv(与黑体轨迹的色差)、Y(亮度值)。

可以事先在所述色彩分析仪310中存入所要色温的标准色数据，例如，9300K色温时，色坐标值及亮度值分别为x＝0.296、y＝0.311、Y＝135cd/m2，或6500K色温时，色坐标值及亮度值分别为x＝0.313、y＝0.329、Y＝135cd/m2。

处理单元(Processing Unit)330接收所述色彩分析仪310的输出，并搜寻在一亮度节点(Y node)时最佳匹配的一第一色度偏移信号(U_shift)及一第二色度偏移信号(V_shift)。

数据提供单元340连接至所述处理单元330，以提供目标白平衡色坐标(whitebalance target color coordinate)。所述处理单元330依据所述色彩分析仪310的输出及所述目标白平衡色坐标，用以搜寻在所述亮度节点(Y node)时最佳匹配的所述第一色度偏移信号(U_shift)及所述第二色度偏移信号(V_shift)。所述处理单元330获得所述亮度节点(Y node)时的所述第一色度偏移信号(U_shift)及所述第二色度偏移信号(V_shift)后，则搜寻一亮度节点(Y node)时最佳匹配的一第一色度偏移信号(U_shift)及一第二色度偏移信号(V_shift)。

进行下一亮度节点时，所述处理单元330依据数据提供单元340提供的目标白平衡色坐标(white balance target color coordinate)，用以设定一白色调整装置(Whiteadjustment apparatus)350，俾让所述白色调整装置350驱动所述屏幕320，进而显示在下一亮度节点时的白色画面。

此步骤重复数次，即可获得一组包含复数个第一色度偏移信号(U_shift)及复数个第二色度偏移信号(V_shift)的白点设定。一较佳实施例中，可重复12次，而产生与12亮度节点对应的复数个第一色度偏移信号(U_shift)及复数个第二色度偏移信号(V_shift)。

所述设定产生子单元220连接至所述白点设定子单元210，接收多组包含复数个第一色度偏移信号(U_shift)、复数个第二色度偏移信号(V_shift)的白点设定及一白平衡位准选择信号(white balance level selection)，并据以产生N个第一色度偏移插补信号(U_shift_1～U_shift_12)及N个第二色度偏移插补信号(V_shift_1～V_shift_12)，当中，N为节点数目，N为任意自然数。

具体地，所述设定产生子单元220依据其中两组包含复数个第一色度偏移信号(U_shift)、复数个第二色度偏移信号(V_shift)的白点设定及一白平衡位准选择信号(whitebalance level selection)，并据以产生N个第一色度偏移插补信号(U_shift_1～U_shift_12)及N个第二色度偏移插补信号(V_shift_1～V_shift_12)。

所述设定产生子单元220以内差法，用以产生对应特定白平衡位准的所述N个第一色度偏移插补信号(U_shift_1～U_shift_12)及所述N个第二色度偏移插补信号(V_shift_1～V_shift_12)。

可将色温4500K至8500K的间分成256等分。与12亮度节点对应的复数个第一色度偏移信号(U_shift)及复数个第二色度偏移信号(V_shift)所对应的色温即可作为内差法的依据。举例来说，色温4500K时，有一组(U_shift45,V_shift45)，色温6500K时，有一组(U_shift65,V_shift65)，以及色温8500K时，有一组(U_shift85,V_shift85)，其中，当欲获得色温5500K时的第一色度偏移插补信号(U_shift_1～U_shift_12)及第二色度偏移插补信号(V_shift_1～V_shift_12)，利用(U_shift45,V_shift45)以及(U_shift65,V_shift65)，采内差法即可获得。

所述色度偏移值产生子单元230连接至所述设定产生子单元220，接收所述N个第一色度偏移插补信号(U_shift_1～U_shift_12)及所述N个第二色度偏移插补信号(V_shift_1～V_shift_12)，以产生一第一色度信号偏移值(U_shift(Y))及一第二色度信号偏移值(V_shift(Y))。

所述色度偏移值产生子单元230以内差法以产生所述第一色度信号偏移值(U_shift(Y))及所述第二色度信号偏移值(V_shift(Y))。所述色度偏移值产生子单元230依据一亮度信号Y进行内差，进而产生所述第一色度信号偏移值(U_shift(Y))及所述第二色度信号偏移值(V_shift(Y))。

所述白点调整子单元(white point adjustment unit)240连接至所述色度偏移值产生子单元230及所述RGB至YUV转换单元110，用以接收所述第一YUV色域影像信号、所述第一色度信号偏移值(U_shift(Y))及所述第二色度信号偏移值(V_shift(Y))，进而依据所述第一色度信号偏移值(U_shift(Y))及所述第二色度信号偏移值(V_shift(Y))，调整所述第一YUV色域影像信号，从而，产生所述第二YUV色域影像信号。

所述白点调整子啊单元240将所述第一YUV色域影像信号中的第一色度信号(U)与所述第一色度信号偏移值(U_shift(Y))相加，以及将所述第一YUV色域影像信号中的第二色度信号(V)与所述所述第二色度信号偏移值(V_shift(Y))相加。

图4为本发明一种LCD白平衡实时切换选择的优化方法的流程图，其应用于一影像显示设备中，请一并参照图1至图3，所述优化方法首先于步骤(A)中将影像信号由RGB色域转换至YUV色域，用以产生第一YUV色域影像信号。其次，于步骤(B)中，对所述第YUV色域影像信号执行白平衡调整，以产生第二YUV色域影像信号。

所述步骤(B)可细分为步骤(B1)至步骤(B4)。

于步骤(B1)中，接收多组白点设定，每一组白点设定包含复数个第一色度偏移信号(U_shift)及复数个第二色度偏移信号(V_shift)。

于步骤(B2)中，依据其中两组白点设定的复数个第一色度偏移信号(U_shift)及复数个第二色度偏移信号(V_shift)及一白平衡位准选择信号(white balance levelselection)，以产生N个第一色度偏移插补信号(U_shift_1～U_shift_12)及N个第二色度偏移插补信号(V_shift_1～V_shift_12)。其中，所述步骤(B2)系以内差法来产生所述N个第一色度偏移插补信号(U_shift_1～U_shift_12)及所述N个第二色度偏移插补信号(V_shift_1～V_shift_12)。

于步骤(B3)中，根据所述N个第一色度偏移插补信号(U_shift_1～U_shift_12)及所述N个第二色度偏移插补信号(V_shift_1～V_shift_12)，以产生一第一色度信号偏移值(U_shift(Y))及一第二色度信号偏移值(V_shift(Y))。其中，所述步骤(B3)以内差法来产生所述第一色度信号偏移值(U_shift(Y))及所述第二色度信号偏移值(V_shift(Y))。

于步骤(B4)中，依据所述第一色度信号偏移值(U_shift(Y))及所述第二色度信号偏移值(V_shift(Y))，以调整所述第一YUV色域影像信号，俾产生所述第二YUV色域影像信号。其中，所述步骤(B4)系将所述第一YUV色域影像信号中的第一色度信号(U)与所述第一色度信号偏移值(U_shift(Y))相加，将所述第一YUV色域影像信号中的第二色度信号(V)与所述第二色度信号偏移值(V_shift(Y))相加。

于步骤(C)中，将所述第二YUV色域影像信号由YUV色域转换至所述预定色域。

前述的LCD白平衡实时切换选择的优化方法可经由程序语言编码成一使用于手机或其他手持式装置上的应用程序(App)。此可使手机或其他手持式装置具有实时(real-time)白平衡的调整功能。图5为本发明LCD白平衡实时切换选择的优化方法的应用程序(App)的用户界面，其使用一滚动条(scrolling bar)，可让使用者选择想要的白平衡。如图5所示，其中Cold对应最冷色白平衡设定，Warm对应最暖色白平衡设定。而在Cold及Warm中间，任一位准(level)的白平衡参数，则可根据最暖色与最冷色的白平衡设定值实时计算产生，因此白平衡调整可拓展成任意位准(level)。

亮度节点数目最少需要12个来确保白平衡调整的精确度，增加节点数目可以提升个别灰阶的白平衡精确度。

由前述说明可知，本发明和现有使用RGB进行白平衡调整并不相同，不同于现有RGB调整的观念。同时，以YUV色域来简化白平衡调整的程序，其保持亮度信号(Y)不变，而去调整色度信号(U/V)，亦可维持大部分灰阶的亮度，而不会因为调整白点坐标而牺牲。又，本案技术可配合自动量测系统来加速调整所需的时间，可实时计算产生介于最暖与最冷色之间的白平衡设定，立即生效。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围的内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种LCD白平衡实时切换选择的优化系统，其特征在于，包含：

RGB至YUV转换单元，用以接收影像信号，并将所述影像信号由RGB色域转换至YUV色域，进而产生第一YUV色域影像信号；

白平衡调整单元，其连接至所述RGB至YUV转换单元，用以对所述第一YUV色域影像信号执行白平衡调整，进而产生第二YUV色域影像信号，所述白平衡调整单元更包含：

设定产生子单元，连接至所述白点设定子单元，接收多组白点设定的复数个第一色度偏移信号、所述复数个第二色度偏移信号及一白平衡位准选择信号，进而产生N个第一色度偏移插补信号及N个第二色度偏移插补信号，所述N为任意自然数；

色度偏移值产生子单元，连接至所述设定产生子单元，用以接收所述N个第一色度偏移插补信号及所述N个第二色度偏移插补信号，进而产生一第一色度信号偏移值及一第二色度信号偏移值；以及

白点调整子单元，连接至所述色度偏移值产生子单元及所述RGB至YUV转换单元，用以依据所述第一色度信号偏移值及所述第二色度信号偏移值，进而调整所述第一YUV色域影像信号，产生所述第二YUV色域影像信号；以及

YUV至RGB转换单元，将所述第二YUV色域影像信号由所述YUV色域转换至所述RGB色域。

2.如权利要求1所述的LCD白平衡实时切换选择的优化系统，其特征在于，所述设定产生子单元以内差法产生所述N个第一色度偏移插补信号及所述N个第二色度偏移插补信号。

3.如权利要求2项所述的LCD白平衡实时切换选择的优化系统，其特征在于，所述色度偏移值产生子单元以内差法产生所述第一色度信号偏移值及所述第二色度信号偏移值。

4.如权利要求3项所述的LCD白平衡实时切换选择的优化系统，其特征在于，所述白点调整子单元将所述第一YUV色域影像信号中的第一色度信号与所述第一色度信号偏移值相加，以及将所述第一YUV色域影像信号中的第二色度信号(V)与所述第二色度信号偏移值相加。

5.如权利要求4项所述的LCD白平衡实时切换选择的优化系统，其特征在于，所述设定产生子单元依据其中两组白点设定的复数个第一色度偏移信号、所述复数个第二色度偏移信号及一白平衡位准选择信号，进而产生N个第一色度偏移插补信号及N个第二色度偏移插补信号。

6.一种LCD白平衡实时切换选择的优化方法，其应用于影像显示设备中，其特征在于，所述方法包含：

(A)将影像信号由RGB色域转换至YUV色域，用以产生第一YUV色域影像信号；

(B)所述第一YUV色域影像信号执行白平衡调整，用以产生第二YUV色域影像信号，步骤(B)具体包含：

(B4)依据所述第一色度信号偏移值及所述第二色度信号偏移值，用以调整所述第一YUV色域影像信号，进而产生所述第二YUV色域影像信号；以及

(C)将所述第二YUV色域影像信号由YUV色域转换至所述RGB色域。

7.如权利要求6所述的LCD白平衡实时切换选择的优化方法，其特征在于，所述步骤(B2)以内差法来产生所述N个第一色度偏移插补信号及所述N个第二色度偏移插补信号。

8.如权利要求7所述的LCD白平衡实时切换选择的优化方法，其特征在于，所述步骤(B3)以内差法来产生所述第一色度信号偏移值及所述第二色度信号偏移值。

9.如权利要求8所述的LCD白平衡实时切换选择的优化方法，其特征在于，所述步骤(B4)将所述第一YUV色域影像信号中的第一色度信号与所述第一色度信号偏移值相加，将所述第一YUV色域影像信号中的第二色度信号(V)与所述第二色度信号偏移值相加。