CN113096614A - 屏下光感环境光亮度的确定方法及其确定装置、终端设备 - Google Patents

屏下光感环境光亮度的确定方法及其确定装置、终端设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种屏下光感环境光亮度的确定方法及其确定装置、终端设备，该确定方法包括：根据屏幕特性确定设定阈值；获取屏幕当前的屏幕亮度；判断屏幕亮度是否小于设定阈值；如果判断结果为屏幕亮度小于设定阈值，则根据环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值；如果判断结果为屏幕亮度不小于设定阈值，则根据光感传感器在当前时间点采集的光感测量值、屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值。能够针对屏幕在不同时间的屏幕亮度，选择采用“筛选低值”或“算法估算”方式来确定终端设备当前所在环境的环境光亮度值，以得到更准确的环境光亮度值。

Description

屏下光感环境光亮度的确定方法及其确定装置、终端设备
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种屏下光感环境光亮度的确定方法及其确定装置、终端设备。
背景技术
随着真全面屏手机的推出，整个屏幕都是显示部分，原有的将环境光传感器放置在屏幕前额玻璃盖板下方的设计方案不再适用。对于真全面屏手机有两种常见的光感设计方案：其一为将环境光传感器放置在前额听筒狭缝位置，其二为将环境光传感器放置在屏幕显示区域下方(俗称：屏下光感方案)。
在屏下光感的设计方案中，在确定外部环境光的亮度时，在屏幕显示内容刷新过程中有规律的插入一帧或者一块纯黑色的图像。对于OLED(Organic Light-EmittingDiode，有机发光二极管)屏幕而言，显示纯黑的图像就是屏幕关闭不显示，此时屏幕下方的环境光传感器进行测量，而不会受到屏幕显示的干扰，环境光传感器的测量值即为外部环境的环境亮度值。当屏幕图像刷新频率远高于人眼能感知的频率时，插入的黑色图像不会被肉眼察觉，不影响实际显示效果。但是该方案的适用范围较窄，仅适用于图像刷新频率达到120HZ及以上的OLED屏。在图像刷新频率低于120HZ时，插入的黑帧容易被肉眼感知，从而影响用户的观感。且该方案无法适用于LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示屏)屏幕，由于LCD屏幕的特性决定其在显示纯黑色图像时，背光板依然在发光，放置其下方的环境光传感器仍然会受到背光干扰，从而影响所确定的外部环境的光亮度。
发明内容
本发明提供了一种屏下光感环境光亮度的确定方法及其确定装置、终端设备，以得到更准确的环境光亮度值。
第一方面，本发明提供了一种屏下光感环境光亮度的确定方法，该确定方法应用于终端设备，其中，该终端设备包括屏幕、以及位于屏幕下方的环境光传感器。该确定方法包括：根据屏幕特性确定设定阈值；获取屏幕当前的屏幕亮度；判断屏幕亮度是否小于设定阈值；如果判断结果为屏幕亮度小于设定阈值，则根据环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值；如果判断结果为屏幕亮度不小于设定阈值，则根据环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值、以及屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值。
在上述的方案中，在屏幕当前的屏幕亮度小于设定阈值时，根据环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值，即通过“筛选低值”方式确定当前终端设备所在环境的环境光亮度值。在屏幕当前的屏幕亮度不小于设定阈值时，根据环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值、以及屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值，即通过“算法估算”方式确定当前终端设备所在环境的环境光亮度值。从而能够针对屏幕在不同时间下的屏幕亮度，选择采用“筛选低值”或“算法估算”方式来确定终端设备当前所在环境的环境光亮度值，以得到更准确的环境光亮度值。
在一个具体的实施方式中，根据屏幕特性确定设定阈值包括：如果屏幕为LCD屏幕、或只采用DC调光方式调节屏幕亮度的OLED屏幕，则设置设定阈值为0；如果屏幕为只采用PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)调光方式、或采用PWM及DC混合的调光方式调节屏幕亮度的OLED屏幕，且PWM调光方式的脉冲间隔小于设定脉冲间隔时，则设置设定阈值为0；如果屏幕为只采用PWM调光方式、或采用PWM及DC混合的调光方式调节屏幕亮度的OLED屏幕，且PWM调光方式的脉冲间隔不小于设定脉冲间隔时，则设置设定阈值大于0。防止LCD屏幕的背光影响最后所得到的环境光亮度值的准确性，也防止由于PWM调光方式的脉冲间隔过短而影响最后所得到的环境光亮度值的准确性。
在一个具体的实施方式中，屏幕采用PWM调光方式。根据环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值包括：获取环境光传感器在连续时间段内以高于PWM调光方式的脉冲频率的采集频率所采集的多组光感测量值；选取多组光感测量值中的低谷值作为环境光亮度值。通过使环境光传感器以高于PWM调光方式的脉冲频率的采集频率采集数据，使采集到的数据中包含有屏幕亮起和屏幕熄灭时的光感值，环境光传感器在熄灭时采集到的光感测量值，反映的只是纯粹的终端设备所在环境的环境光亮度，从而能够从多组光感测量值中选取低谷值作为环境光亮度值。
在一个具体的实施方式中，根据环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值、以及屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值包括：获取当前时间点环境光传感器采集的光感测量值；获取屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值；将当前时间点采集的光感测量值减去光感影响值后的差值作为环境光亮度值。即通过从环境光传感器当前时间点采集的光感测量值中，减去当前时间点下屏幕显示对环境光传感器的光感影响值，得出环境光亮度值，以排除屏幕显示对环境光传感器的干扰影响。
在一个具体的实施方式中，获取屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值包括：拟合屏幕显示—光感影响值公式曲线；采集屏幕的设定显示区域在当前时间点的屏幕显示信息，其中，该设定显示区域位于环境光传感器的上方位置；根据所采集的屏幕显示信息、以及屏幕显示—光感影响值公式曲线，得出屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值。通过预先拟合屏幕显示—光感影响值公式曲线，之后采集设定显示区域的屏幕显示信息，根据屏幕显示信息及预先拟合好的幕显示—光感影响值公式曲线，得出屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值，以便于准确的计算出屏幕显示对环境光传感器的光感影响值。
在一个具体的实施方式中，拟合屏幕显示—光感影响值公式曲线包括：将屏幕放置在无光环境下；使屏幕显示不同色亮的纯红图像，调节屏幕在不同亮度，使环境光传感器采集多组纯红色光感数据；使屏幕显示不同色亮的纯绿图像，调节屏幕在不同亮度，使环境光传感器采集多组纯绿色光感数据；使屏幕显示不同色亮的纯蓝图像，调节屏幕在不同亮度，使环境光传感器采集多组纯蓝色光感数据；分别根据所采集的纯红色光感数据、纯绿色光感数据、纯蓝色光感数据，均以色亮、屏幕亮度为变量，分别拟合出红色显示—光感影响值公式曲线、绿色显示—光感影响值公式曲线、蓝色显示—光感影响值公式曲线，得到屏幕显示参数—光感影响值公式曲线；叠加红色显示—光感影响值公式曲线、绿色显示—光感影响值公式曲线、蓝色显示—光感影响值公式曲线，得到屏幕显示—光感影响值公式曲线。通过对红、绿、蓝三个基础颜色，先均色亮、屏幕亮度为自变量，光感影响值为因变量，分别拟合对应颜色显示—光感影响值公式曲线，之后将三者颜色显示—光感影响值公式曲线叠加，得到屏幕显示参数—光感影响值公式曲线，以提高所拟合的屏幕显示参数—光感影响值公式曲线的准确性。
在一个具体的实施方式中，采集屏幕的设定显示区域在当前时间点的屏幕显示信息包括：采集设定显示区域的所有像素点在当前时间点的R/G/B色亮均值。根据所采集的屏幕显示信息、以及屏幕显示—光感影响值公式曲线，得出屏幕显示对环境光传感器的光感影响值包括：将采集的R/G/B色亮均值、和屏幕在当前时间点的屏幕亮度，代入屏幕显示—光感影响值公式曲线，得出屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值。通过将采集设定显示区域的R/G/B色亮均值作为屏幕显示信息，之后和屏幕在当前时间点的屏幕亮度，一起代入上述拟合好的屏幕显示—光感影响值公式曲线，得出屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值，以提高所得到的环境光亮度值的准确性。
在一个具体的实施方式中，分别根据所采集的纯红色光感数据、纯绿色光感数据、纯蓝色光感数据，均以色亮、屏幕亮度为变量，分别拟合出红色显示—光感影响值公式曲线、绿色显示—光感影响值公式曲线、蓝色显示—光感影响值公式曲线包括：
分别建立红色、绿色、蓝色对应的光感拟合曲线模型：
Figure BDA0003022502840000031
其中，f(x)为拟合出的光感影响值，
Figure BDA0003022502840000032
和ωj分别表示拟合曲线中色亮和屏幕亮度，aj和bj分别表示不同阶数的色亮和屏幕亮度；
对所建立的曲线模型求取如下的损失函数：
Figure BDA0003022502840000033
其中，i为采样要满足拟合的曲线模型与实际曲线尽可能保持一致；
对所述损失函数求最小值，得到如下的梯度下降的迭代公式：
Figure BDA0003022502840000034
对所述损失函数求导化简可得：
Figure BDA0003022502840000035
其中，α为学习率；
对参数进行梯度下降迭代学习，当学习次数大于等于N时，迭代停止；
将梯度下降迭代得到的参数回代到建立的曲线模型中，分别得到红色显示—光感影响值公式曲线、绿色显示—光感影响值公式曲线、蓝色显示—光感影响值公式曲线。以提高拟合的三种颜色显示—光感影响值公式曲线的准确性，同时减小数据量及计算量，减少硬件资源消耗。
第二方面，本发明还提供了一种屏下光感环境光亮度的确定装置，该确定装置应用于终端设备，其中，该终端设备包括屏幕、以及位于屏幕下方的环境光传感器。该确定装置包括：阈值设定单元、获取单元、判断单元、第一环境光亮度求取单元及第二环境光亮度求取单元。其中，阈值设定单元用于根据屏幕特性确定设定阈值；获取单元用于获取屏幕当前的屏幕亮度；判断单元用于判断屏幕亮度是否小于设定阈值；第一环境光亮度求取单元，用于在判断结果为屏幕亮度小于所述设定阈值时，根据环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值；第二环境光亮度求取单元，用于在判断结果为屏幕亮度不小于设定阈值时，根据环境光传感器在当前时间点采集的光感影响值、以及屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值。
在上述的方案中，在屏幕当前的屏幕亮度小于设定阈值时，根据环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值，即通过“筛选低值”方式确定当前终端设备所在环境的环境光亮度值。在屏幕当前的屏幕亮度不小于设定阈值时，根据环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值、以及屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值，即通过“算法估算”方式确定当前终端设备所在环境的环境光亮度值。从而能够针对屏幕在不同时间下的屏幕亮度，选择采用“筛选低值”或“算法估算”方式来确定终端设备当前所在环境的环境光亮度值，以得到更准确的环境光亮度值。
第三方面，本发明还提供了一种终端设备，该终端设备包括屏幕、位于屏幕下方的环境光传感器、以及前述屏下光感环境光亮度的确定装置。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种屏下光感环境光亮度的确定方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种屏下光感环境光亮度的确定方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种采用筛选低值的确定方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的采用多组光感测量值后所绘制的曲线的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种采用算法估算的确定方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的一种拟合屏幕显示—光感影响值的流程图；
图7为本发明实施例提供的一种拟合不同颜色显示—光感影响值的公式曲线的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本发明保护的范围。
为了方便理解本发明实施例提供的屏下光感环境光亮度的确定方法，下面首先说明一下本发明实施例提供的屏下光感环境光亮度的确定方法的应用场景，该屏下光感环境光亮度的确定方法应用于诸如手机、平板电脑等的终端设备中。其中，该终端设备包括屏幕、以及位于屏幕下方的环境光传感器。下面结合附图对该屏下光感环境光亮度的确定方法进行详细的叙述。
参考图1，本发明实施例提供的屏下光感环境光亮度的确定方法包括：
Step10：根据屏幕特性确定设定阈值；
Step20：获取屏幕当前的屏幕亮度；
Step30：判断屏幕亮度是否小于设定阈值；
Step40：如果判断结果为屏幕亮度小于设定阈值，则根据环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值；
Step50：如果判断结果为屏幕亮度不小于设定阈值，则根据环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值、以及屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值。
在上述的方案中，在屏幕当前的屏幕亮度小于设定阈值时，根据环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值，即通过“筛选低值”方式确定当前终端设备所在环境的环境光亮度值。在屏幕当前的屏幕亮度不小于设定阈值时，根据环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值、以及屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值，即通过“算法估算”方式确定当前终端设备所在环境的环境光亮度值。从而能够针对屏幕在不同时间下的屏幕亮度，选择采用“筛选低值”或“算法估算”方式来确定终端设备当前所在环境的环境光亮度值，以得到更准确的环境光亮度值。下面结合附图对上述各个步骤进行详细的说明。
首先，如图1及图2所示，根据屏幕特性确定设定阈值，即根据不同类型的屏幕、以及不同的调光方式设置不同的设定阈值。具体的，如果屏幕为LCD屏幕、或只采用DC调光方式调节屏幕亮度的OLED屏幕，则设置设定阈值为0。即在屏幕为LCD屏幕时，整个过程都使用“算法估算”方案确定终端设备所在环境的环境光亮度值，从而防止LCD屏幕的背光影响最后所得到的环境光亮度值的准确性。在只采用DC调光方式调节屏幕亮度的OLED屏幕时，由于DC调光方式并非采用亮起和熄灭交替进行的调光方式，使屏幕的亮度变化不是很明显，通过“筛选低值”方案所得到的终端设备所在环境的环境光亮度值并不能排除屏幕显示带来的影响，从而可以通过设定阈值为0，使所有的只采用DC调光方式调节屏幕亮度的OLED屏幕都采用“算法估算”方案确定终端设备所在环境的环境光亮度值，提高最后所得到的环境光亮度值的准确性。需要说明的是，DC调节方式是OLED屏幕调节显示亮度的两种方法之一，通过控制OLED屏幕工作功率来调节显示亮度。通过调整工作电压或电流来控制OLED屏幕的工作功率，工作功率越高，屏幕亮度也就越亮。
如果屏幕为只采用PWM调光方式、或采用PWM及DC混合的调光方式调节屏幕亮度的OLED屏幕时，上述设定阈值不仅与是否采用PWM调光方式有关，还与采用PWM调光过程中的脉冲间隔有关。首先需要解释的是，PWM调光方式是OLED屏幕调节显示亮度的两种方法之一，使用PWM波方式调节显示亮度。通过控制脉冲中高电平的持续时间来调节显示亮度，高电平持续的时间越长，人眼感知屏幕越亮。在屏幕只采用PWM调光方式时，该屏幕可以仅仅通过PWM调光方式将屏幕亮度在0％～100％之间进行任意调节。在屏幕采用PWM及DC混合的调光方式时，根据屏幕亮度的亮暗程度，会采用不同的调节方式。在屏幕亮度较暗时，使用PWM调光方式调节屏幕亮度；在屏幕亮度较亮时，使用DC调光方式调节亮度。由于PWM调光方式存在点亮和熄灭之间的交替，可以选择PWM调光方式在熄灭的瞬间由环境光传感器采集光感测量值，此时，环境光传感器在熄灭时采集到的光感测量值，反映的只是纯粹的终端设备所在环境的环境光亮度，从而能够作为终端设备所在环境的环境光亮度值。具体操作时，可以由环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值，从多组光感测量值中选取低谷值作为环境光亮度值。
但是如果PWM调光过程中的脉冲间隔过小，脉冲频率过大时，采用PWM调光方式中的灭屏状态时间较短，亮屏时间越长，屏幕越亮。且屏幕由亮变灭会有一定的耗时，从而在脉冲间隔小于一定值之后，环境光传感器已经无法采集到屏幕熄灭状态下的值，使“筛选低值”方案会随着OLED屏幕变亮而逐渐失效，需切换为“算法估算”处理方案，防止由于PWM调光方式的脉冲间隔过短而影响确定的外部环境的光亮度的准确性，以提高确定的外部环境的光亮度的准确性。所以在采用PWM调光方式调节屏幕亮度的过程中，在设置设定阈值时，可以根据PWM调光方式中的脉冲间隔的大小选择不同使用“筛选低值”方案，还是使用“算法估算”方案。具体的，如果PWM调光方式的脉冲间隔小于设定脉冲间隔时，则可以设置设定阈值为0，即全部采用“算法估算”方案确定外部环境的光亮度。
当然，如果PWM调光方式的脉冲间隔不小于设定脉冲间隔，则可以设置设定阈值大于0，从而存在采用“筛选低值”方案确定外部环境的光亮度的可能性。具体的，如果屏幕只采用PWM调光方式调节，且PWM调光方式的脉冲间隔不小于设定脉冲间隔，可以设置设定阈值为100％，即全部采用“筛选低值”的处理方案。当然只采用PWM调光方式调节的屏幕，即使符合PWM调光方式的脉冲间隔不小于设定脉冲间隔的条件，也可以选择设定阈值小于100％，存在采用“算法估算”的处理方案的情况。如果屏幕采用PWM及DC混合的调光方式，可以将区分采用PWM调光方式，还是采用DC调光方式的临界处的屏幕亮度作为设定阈值。例如，在屏幕亮度低于50％时，采用PWM调光方式；在屏幕亮度高于50％时，采用DC调光方式，则可以将设定阈值设置为50％。进一步，如果在采用PWM调光方式时，PWM调光方式的脉冲间隔小于设定脉冲间隔，则可以设置设定阈值为0，使所有的情况都采用“算法估算”的处理方案。需要解释的是，上述具体确定设定脉冲间隔的大小，可以通过实验观察选取合适的设定脉冲间隔。该设定脉冲间隔可以由环境光传感器设定。
接下来，获取屏幕当前的屏幕亮度。具体的，可以通过软件读取终端设备获取屏幕当前的屏幕亮度。例如，通过软件读取终端设备的屏幕当前的屏幕亮度可能为0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％等介于0％～100％之间的任意值。
接下来，参考图1及图2，判断当前的屏幕亮度是否小于设定阈值。可以通过软件根据屏幕亮度决定执行那条处理流程，无需用户额外操作。根据不同的判断结果，后续采用不同的处理方式。
具体的，参考图1及图2，如果判断结果为：当前的屏幕亮度小于设定阈值，则后续在处理时，采用“筛选低值”的处理方式，根据环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值。具体测量时，参考图3及图4，可通过获取环境光传感器在连续时间段内以高于PWM调光方式的脉冲频率的采集频率所采集的多组光感测量值，即控制环境光传感器以高于PWM调光方式的脉冲频率的采集频率采集多组光感测量值。之后，选取多组光感测量值中的低谷值作为环境光亮度值。对于以PWM调光方式控制亮度的OLED屏幕，其显示过程会高频率的亮起和熄灭。基于这个原理，环境光传感器以高于屏幕亮灭的频率采集数据，采集到的数据中会包含有屏幕亮起和屏幕熄灭时的值，选取一段连续的测量光感值进行处理，筛选其中正常值的最小值作为低谷值，认定该值即为终端设备当前所在环境的环境光亮度值。其中M以实际项目调整，需包含多组屏幕熄灭和亮起的数据。如图4为模拟环境光传感器在PWM调光模式工作的OLED屏幕下方的情况，图中波形有固定频率的高低起伏，高峰值即为屏幕亮起时环境光传感器采集的数据，低谷值即为屏幕熄灭时环境光传感器采集的数据，筛选其中的低谷值即可作为终端设备当前所在环境的环境光亮度值。通过使环境光传感器以高于PWM调光方式的脉冲频率的采集频率采集数据，使采集到的数据中包含有屏幕亮起和屏幕熄灭时的光感值，环境光传感器在熄灭时采集到的光感测量值，反映的只是纯粹的终端设备所在环境的环境光亮度，从而能够从多组光感测量值中选取低谷值作为环境光亮度值。需要说明的是，“筛选低值”的处理方案并不受OLED屏幕的图像刷新频率限制。
如图1及图2所示，如果判断结果为：当前的屏幕亮度不小于设定阈值，则后续需要采用“算法估算”的处理方式进行处理，根据环境光传感器在当前时间节点测得的光感测量值、屏幕显示在当前时间节点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值。即“筛选低值”处理方案会随着OLED屏幕变亮而逐渐失效，屏幕越亮，灭屏状态时间越短，且屏幕由亮变灭会有一定的耗时。当环境光传感器已经无法采集到屏幕熄灭状态下的值时，需切换为“算法估算”处理方案，在该状态临界点的屏幕亮度记为设定阈值。对应的，该状态临界点的屏幕亮度下的脉冲间隔即为设定脉冲间隔。
在具体根据环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值、以及屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值时，不仅需要获取环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值，还需要获取屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值。之后将环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值减去光感影响值后的差值作为环境光亮度值。即终端设备所在环境的环境光亮度值＝环境光传感器在当前时间节点测得的光感测量值–屏幕显示在当前时间节点对环境光传感器的光感影响值。通过从环境光传感器测得的光感测量值中，减去屏幕显示对环境光传感器的光感影响值，得出当前时间节点的环境光亮度值，以排除屏幕显示在当前时间节点下对环境光传感器的干扰影响。
在具体获取屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值时，参考图5，可以通过拟合屏幕显示—光感影响值公式曲线，采集屏幕亮度和屏幕显示内容信息(例如可以为屏幕显示内容RDB信息)，之后将采集的屏幕亮度和屏幕显示内容信息代入拟合好的屏幕显示—光感影响值公式曲线，计算出屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值，之后将环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值减去光感影响值的差值作为最后确定的终端设备当前所在环境的环境光亮度值。具体的，可以先拟合屏幕显示—光感影响值公式曲线。之后采集屏幕的设定显示区域在该当前时间点的屏幕显示信息，其中，该设定显示区域位于环境光传感器的上位位置。再后来，根据所采集的屏幕显示信息、以及屏幕显示—光感影响值公式曲线，得出屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值。通过预先拟合屏幕显示—光感影响值公式曲线，之后采集设定显示区域的屏幕显示信息，根据屏幕显示信息及预先拟合好的幕显示—光感影响值公式曲线，得出屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值，以便于准确的计算出屏幕显示对环境光传感器的光感影响值。
在具体拟合屏幕显示—光感影响值公式曲线时，可以将屏幕显示对环境光传感器的光感测量值的影响可分解为屏幕亮度、屏幕显示色彩、显示色彩色亮三个因素对环境光传感器的影响。由于三基色可组合成任意颜色，显示色彩对光感的影响可以分解成三基色中各色对环境光传感器的影响。具体的，可以将“屏幕显示——光感影响值”公式曲线将由“红色显示——光感影响值”公式曲线、“绿色显示——光感影响值”公式曲线、“蓝色显示——光感影响值”公式曲线组成。参考图6，可以在无光环境下采集一组不同色亮的纯红、纯绿、纯蓝色图片在不同屏幕亮度下对环境光传感器的光感影响值，之后来拟合出“红色显示——光感影响值”公式曲线、“绿色显示——光感影响值”公式曲线、“蓝色显示——光感影响值”公式曲线，按颜色比例组合得到“屏幕显示——光感影响值”公式曲线。
具体的，可以先将屏幕放置在无光环境下，即外部环境的光亮度为0。之后，先后依次使屏幕显示不同色亮的纯红图像，调节屏幕在不同亮度，使环境光传感器采集多组纯红色光感数据；使屏幕显示不同色亮的纯绿图像，调节屏幕在不同亮度，使环境光传感器采集多组纯绿色光感数据；使屏幕显示不同色亮的纯蓝图像，调节屏幕在不同亮度，使环境光传感器采集多组纯蓝色光感数。
例如，选取的不同色亮的纯红色图像的RGB信息可以为R64G0B0、R128G0B0、R192G0B0、R255G0B0，这四组不同色亮的纯红色图像。其中，R/G/B分别是红/绿/蓝的简写，R/G/B后面的0/64/128/192/255为图像的色亮。拟合过程在无光的外部环境下执行，选定一张纯红色图像(例如可以为R64G0B0)由屏幕显示之后，依次调整屏幕亮度为25％、50％、75％、100％的屏幕亮度，记录显示该张纯红色图片时的四组不同屏幕亮度的环境光传感器测量的光感数据。然后由屏幕切换到下一张不同色亮的纯红色图像(例如可以为R128G0B0)，通过环境光传感器进行光感数据采集，依次类推，直到将四组不同色亮的纯红色图像，在不同的屏幕亮度下的光感数据都采集完，一共采集16组光感数据。
之后采集纯绿色图像的光感数据，具体的，可以选取不同色亮的纯绿色图像的RGB信息可以为R0G64B0、R0G128B0、R0G192B0、R0G255B0，这四组不同色亮的纯绿色图像。拟合过程可以同样在无光的外部环境下执行，选定一张纯绿色图像(例如可以为R0G64B0)由屏幕显示之后，依次调整屏幕亮度为25％、50％、75％、100％的屏幕亮度，记录显示该张纯绿色图片时的四组不同屏幕亮度的环境光传感器测量的光感数据。然后由屏幕切换到下一张不同色亮的纯绿色图像(例如可以为R0G128B0)，通过环境光传感器进行光感数据采集，依次类推，直到将四组不同色亮的纯绿色图像，在不同的屏幕亮度下的光感数据都采集完，一共采集16组光感数据。
之后采集纯蓝色图像的光感数据，具体的，可以选取不同色亮的纯蓝色图像的RGB信息可以为R0G0B64、ROG0B128、R0G0B192、R0G0B255，这四组不同色亮的纯蓝色图像。拟合过程可以同样在无光的外部环境下执行，选定一张纯蓝色图像(例如可以为R0G0B64)由屏幕显示之后，依次调整屏幕亮度为25％、50％、75％、100％的屏幕亮度，记录显示该张纯蓝色图片时的四组不同屏幕亮度的环境光传感器测量的光感数据。然后由屏幕切换到下一张不同色亮的纯蓝色图像(例如可以为ROG0B128)，通过环境光传感器进行光感数据采集，依次类推，直到将四组不同色亮的纯蓝色图像，在不同的屏幕亮度下的光感数据都采集完，一共采集16组光感数据。
按照上述的采集方式，一共12张纯色图片，整个过程需采集48组光感数据。需要解释的是，采集顺序并不限于上述示出的依次纯红、纯绿、纯蓝的采集顺序，实际执行过程也可选取其它色亮的纯色照片进行数据采集。
数据采集完后，进行“屏幕显示——光感影响值”公式曲线拟合。具体的，分别根据所采集的纯红色光感数据、纯绿色光感数据、纯蓝色光感数据，均以色亮、屏幕亮度为变量，分别拟合出红色显示—光感影响值公式曲线、绿色显示—光感影响值公式曲线、蓝色显示—光感影响值公式曲线，得到屏幕显示参数—光感影响值公式曲线。
如图7描述的是“颜色显示——光感影响值”曲线模型拟合的详细过程，模型的参数对模型的准确性具有重要影响。传统求解多项式模型参数通过对目标函数求导，令导函数为零，得到参数。这种方法在实际应用中有两个缺点，第一，这种方法通过矩阵方法求解导函数，而实际数据构成的矩阵并不一定存在逆矩阵；第二，当数据量过大时，会增加矩阵的维数，消耗大量资源去求解逆矩阵，导致资源浪费。本发明实施例可以采用上述示出的传统求解多项式模型参数的方式进行曲线模型拟合，还可以采用如下示出的梯度下降训练法进行曲线模型拟合。梯度下降法通过多次迭代使得目标函数收敛，在求解过程中，只需要求解损失函数的一阶导数，具有精度高、对硬件资源消耗小等优点。需要说明的是，梯度下降训练是指：在多元函数中，存在一个向量值，使得某点沿着该向量方向变化最快，该向量称为该点的梯度。通过逐步迭代训练的方法，求解沿梯度下降(负梯度)方向的极小值，以得到最小化的损失函数和模型参数的方法。损失函数是将随机变量的取值映射为非负实数以表示该随机事件的“风险”或“损失”的函数。通常情况下，实际应用中一个最佳化问题的目标是将损失函数求极值。
具体的，先分别建立红色、绿色、蓝色对应的光感拟合曲线模型：
Figure BDA0003022502840000091
其中，f(x)为拟合出的光感影响值，
Figure BDA0003022502840000092
和ωj分别表示拟合曲线中色亮和屏幕亮度，aj和bj分别表示不同阶数的色亮和屏幕亮度。
之后，对所建立的曲线模型求取如下的损失函数：
Figure BDA0003022502840000093
其中，i为采样要满足拟合的曲线模型与实际曲线尽可能保持一致。
接下来，对所述损失函数求最小值，得到如下的梯度下降的迭代公式：
Figure BDA0003022502840000094
对所述损失函数求导化简可得：
Figure BDA0003022502840000095
其中，α为学习率。
之后，对参数进行梯度下降迭代学习，当学习次数大于等于N时，迭代停止。其中，N的取值可以通过Matlab拟合结果与试验数值对比获得。
接下来，将梯度下降迭代得到的参数回代到建立的曲线模型中，分别得到红色显示—光感影响值公式曲线、绿色显示—光感影响值公式曲线、蓝色显示—光感影响值公式曲线。以提高拟合的三种颜色显示—光感影响值公式曲线的准确性，同时减小数据量及计算量，减少硬件资源消耗。在实践过程中，选取的可以是四阶多项式进行光感拟合，拟合精度可到达95％以上。
在分别拟合好红色显示—光感影响值公式曲线、绿色显示—光感影响值公式曲线、蓝色显示—光感影响值公式曲线之后，可以叠加红色显示—光感影响值公式曲线、绿色显示—光感影响值公式曲线、蓝色显示—光感影响值公式曲线，得到屏幕显示—光感影响值公式曲线。通过对红、绿、蓝三个基础颜色，先均色亮、屏幕亮度为自变量，光感影响值为因变量，分别拟合对应颜色显示—光感影响值公式曲线，之后将三者颜色显示—光感影响值公式曲线叠加，得到屏幕显示参数—光感影响值公式曲线，以提高所拟合的屏幕显示参数—光感影响值公式曲线的准确性。
另外，需要注意的是，在拟合曲线模型过程中，所采用的不同色亮的纯红、纯绿、纯蓝色图片在不同屏幕亮度下对环境光传感器的光感影响值，并不限于在无光环境下采集，还可以在事先测量出的已知外部环境的光亮度的环境下，来采集不同色亮的纯红、纯绿、纯蓝色图片在不同亮度下对环境光传感器的光感影响值，之后在拟合过程中，消除已知的外部环境的光亮度值即可。
在采用上述拟合好的屏幕显示—光感影响值公式曲线进行计算时，需要事先采集屏幕在当前时间节点的屏幕显示信息，具体包括屏幕显示内容RGB信息。具体的，可以采集设定显示区域的所有像素点在当前时间节点的R/G/B色亮均值，即获取该设定显示区域内所有像素点的R/G/B均值和R/G/B色亮均值作为屏幕显示内容RGB信息。该设定显示区域可以为环境光传感器上方的一下块显示区域，从而无需计算整个屏幕显示内容RGB信息。当然，该设定显示区域也可以为整个屏幕的显示内容RGB信息。
在根据所采集的屏幕显示信息、以及屏幕显示—光感影响值公式曲线，得出屏幕显示对环境光传感器的光感影响值时，将采集的R/G/B色亮均值、和屏幕在当前时间点的屏幕亮度，代入屏幕显示—光感影响值公式曲线，得出屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值。通过将采集设定显示区域的R/G/B色亮均值作为屏幕显示信息，之后和屏幕在当前时间点的屏幕亮度，一起代入上述拟合好的屏幕显示—光感影响值公式曲线，得出屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值，以提高所得到的环境光亮度值的准确性。
在应用上述确定方法来确定屏下光感环境光亮度时，可以每隔一段时间来确定一次屏下光感环境光亮度。具体的，可以每隔5s、10s、20s等的时间间隔来进行确定一次环境光亮度值。由于屏幕特性属于屏幕的固有属性，在屏幕特性不改变的情况下，可以在初始调整时，确定一次设定阈值。在之后确定屏下光感环境光亮度的过程中，可以直接引用初始确定的设定阈值，无需再次确定设定阈值，直接每隔一段时间来获取一次屏幕当前的屏幕亮度，并按照上述示出的方法，得到当前时间节点下的环境光亮度值。之后，每隔一段时间按照上述示出的步骤进行循环操作一次。
通过在屏幕当前的屏幕亮度小于设定阈值时，根据环境光传感器在连续时间段内采集的多组第二光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值，即通过“筛选低值”方式确定当前终端设备所在环境的环境光亮度值。在屏幕当前的屏幕亮度不小于设定阈值时，根据环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值、以及屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值，即通过“算法估算”方式确定当前终端设备所在环境的环境光亮度值。从而能够针对屏幕在不同时间下的屏幕亮度，选择采用“筛选低值”或“算法估算”方式来确定终端设备当前所在环境的环境光亮度值，以得到更准确的环境光亮度值。
另外，本发明实施例还提供了一种屏下光感环境光亮度的确定装置，该确定装置应用于终端设备，其中，该终端设备包括屏幕、以及位于屏幕下方的环境光传感器。该确定装置包括：阈值设定单元、获取单元、判断单元、第一环境光亮度求取单元及第二环境光亮度求取单元。其中，阈值设定单元用于根据所述屏幕特性确定设定阈值；获取单元用于获取屏幕当前的屏幕亮度；判断单元用于判断所述屏幕亮度是否小于设定阈值；第一环境光亮度求取单元，用于在判断结果为屏幕亮度小于设定阈值时，根据环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值；第二环境光亮度求取单元，用于在判断结果为屏幕亮度不小于设定阈值时，根据环境光传感器在当前时间点采集的光感影响值、以及屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值。
在上述的方案中，在屏幕当前的屏幕亮度小于设定阈值时，根据环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值，即通过“筛选低值”方式确定当前装订设备所在环境的环境光亮度值。在屏幕当前的屏幕亮度不小于设定阈值时，根据环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值、以及屏幕显示在当前时间点对环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值，即通过“算法估算”方式确定当前终端设备所在环境的环境光亮度值。从而能够针对屏幕在不同时间下的屏幕亮度，选择采用“筛选低值”或“算法估算”方式来确定终端设备当前所在环境的环境光亮度值，以得到更准确的环境光亮度值。
需要解释的，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，该存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM)等。
另外，本发明还提供了一种终端设备，该终端设备包括屏幕、位于屏幕下方的环境光传感器、以及前述屏下光感环境光亮度的确定装置。该终端设备可以为手机、平板电脑等具有屏幕的电子设备。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种屏下光感环境光亮度的确定方法，应用于终端设备，其中，所述终端设备包含屏幕、以及位于屏幕下方的环境光传感器，其特征在于，所述确定方法包括：
根据所述屏幕特性确定设定阈值；
获取所述屏幕当前的屏幕亮度；
判断所述屏幕亮度是否小于所述设定阈值；
如果判断结果为所述屏幕亮度小于所述设定阈值，则根据所述环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值；
如果判断结果为所述屏幕亮度不小于所述设定阈值，则根据所述环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值、以及所述屏幕显示在当前时间点对所述环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值。
2.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述屏幕特性确定设定阈值包括：
如果所述屏幕为LCD屏幕、或只采用DC调光方式调节屏幕亮度的OLED屏幕，则设置所述设定阈值为0；
如果所述屏幕为只采用PWM调光方式、或采用PWM及DC混合的调光方式调节屏幕亮度的OLED屏幕，且所述PWM调光方式的脉冲间隔小于设定脉冲间隔时，则设置所述设定阈值为0；
如果所述屏幕为只采用PWM调光方式、或采用PWM及DC混合的调光方式调节屏幕亮度的OLED屏幕，且所述PWM调光方式的脉冲间隔不小于所述设定脉冲间隔时，则设置所述设定阈值大于0。
3.如权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述屏幕采用PWM调光方式；
所述根据所述环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值包括：
获取所述环境光传感器在连续时间段内以高于所述PWM调光方式的脉冲频率的采集频率所采集的所述多组光感测量值；
选取所述多组光感测量值中的低谷值作为环境光亮度值。
4.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值、以及所述屏幕显示在当前时间点对所述环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值包括：
获取当前时间点所述环境光传感器采集的光感测量值；
获取所述屏幕显示在当前时间点对所述环境光传感器的光感影响值；
将当前时间点采集的所述光感测量值减去所述光感影响值后的差值作为环境光亮度值。
5.如权利要求4所述的确定方法，其特征在于，所述获取所述屏幕显示在当前时间点对所述环境光传感器的光感影响值包括：
拟合屏幕显示—光感影响值公式曲线；
采集所述屏幕的设定显示区域在当前时间点的屏幕显示信息，其中，所述设定显示区域位于所述环境光传感器的上方位置；
根据所采集的屏幕显示信息、以及所述屏幕显示—光感影响值公式曲线，得出所述屏幕显示在当前时间点对所述环境光传感器的光感影响值。
6.如权利要求5所述的确定方法，其特征在于，所述拟合屏幕显示—光感影响值公式曲线包括：
将所述屏幕放置在无光环境下；
使所述屏幕显示不同色亮的纯红图像，调节所述屏幕在不同亮度，使所述环境光传感器采集多组纯红色光感数据；
使所述屏幕显示不同色亮的纯绿图像，调节所述屏幕在不同亮度，使所述环境光传感器采集多组纯绿色光感数据；
使所述屏幕显示不同色亮的纯蓝图像，调节所述屏幕在不同亮度，使所述环境光传感器采集多组纯蓝色光感数据；
分别根据所采集的纯红色光感数据、纯绿色光感数据、纯蓝色光感数据，均以色亮、屏幕亮度为变量，分别拟合出红色显示—光感影响值公式曲线、绿色显示—光感影响值公式曲线、蓝色显示—光感影响值公式曲线；
叠加所述红色显示—光感影响值公式曲线、绿色显示—光感影响值公式曲线、蓝色显示—光感影响值公式曲线，得到所述屏幕显示—光感影响值公式曲线。
7.如权利要求6所述的确定方法，其特征在于，所述采集所述屏幕的设定显示区域在当前时间点的屏幕显示信息包括：
采集所述设定显示区域的所有像素点在当前时间点的R/G/B色亮均值；
所述根据所采集的屏幕显示信息、以及所述屏幕显示—光感影响值公式曲线，得出所述屏幕显示对所述环境光传感器的光感影响值包括：
将采集的所述R/G/B色亮均值、和所述屏幕在当前时间点的屏幕亮度，代入所述屏幕显示参数—光感影响值公式曲线，得出所述屏幕显示在当前时间点对所述环境光传感器的光感影响值。
8.如权利要求6所述的确定方法，其特征在于，所述分别根据所采集的纯红色光感数据、纯绿色光感数据、纯蓝色光感数据，均以色亮、屏幕亮度为变量，分别拟合出红色显示—光感影响值公式曲线、绿色显示—光感影响值公式曲线、蓝色显示—光感影响值公式曲线包括：
分别建立红色、绿色、蓝色对应的光感拟合曲线模型：
Figure FDA0003022502830000021
其中，f(x)为拟合出的光感影响值，
Figure FDA0003022502830000022
和ωj分别表示拟合曲线中色亮和屏幕亮度，aj和bj分别表示不同阶数的色亮和屏幕亮度；
对所建立的曲线模型求取如下的损失函数：
Figure FDA0003022502830000023
其中，i为采样要满足拟合的曲线模型与实际曲线尽可能保持一致；
对所述损失函数求最小值，得到如下的梯度下降的迭代公式：
Figure FDA0003022502830000024
对所述损失函数求导化简可得：
Figure FDA0003022502830000031
其中，α为学习率；
对参数进行梯度下降迭代学习，当学习次数大于等于N时，迭代停止；
将梯度下降迭代得到的参数回代到建立的曲线模型中，分别得到红色显示—光感影响值公式曲线、绿色显示—光感影响值公式曲线、蓝色显示—光感影响值公式曲线。
9.一种屏下光感环境光亮度的确定装置，应用于终端设备，其中，所述终端设备包含屏幕、以及位于屏幕下方的环境光传感器，其特征在于，所述确定装置包括：
阈值设定单元，用于根据所述屏幕特性确定设定阈值；
获取单元，用于获取所述屏幕当前的屏幕亮度；
判断单元，用于判断所述屏幕亮度是否小于所述设定阈值；
第一环境光亮度求取单元，用于在判断结果为所述屏幕亮度小于所述设定阈值时，根据所述环境光传感器在连续时间段内采集的多组光感测量值中的低谷值确定环境光亮度值；
第二环境光亮度求取单元，用于在判断结果为所述屏幕亮度不小于所述设定阈值时，根据所述环境光传感器在当前时间点采集的光感测量值、以及所述屏幕显示在当前时间点对所述环境光传感器的光感影响值确定环境光亮度值。
10.一种终端设备，其特征在于，包括：
屏幕；
位于所述屏幕下方的环境光传感器；
如权利要求9所述的环境光亮度的确定装置。
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