CN113495629A - 笔记本电脑显示屏亮度调节系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种笔记本电脑显示屏亮度调节系统及方法，所述系统包括红外线传感器、环境光传感器、控制单元、数据采集单元、数据存储单元、计算单元以及屏幕采样单元，计算单元从控制单元获取人工亮度控制信息，从屏幕采样单元获取间隔预设时间t的两帧图像数据，从环境光传感器获取环境光强度判断用户是否位于预设范围；根据两帧图像数据判断显示内容的类别，再根据当前的环境光强度、用户是否位于预设范围、显示内容类别以及显示屏亮度调节策略调节显示屏亮度。本发明在传统环境光传感器基础上，增加红外线传感器、显示内容识别及可以根据用户使用习惯调整的显示屏亮度调整算法，能够有效减少用户视觉疲劳、保护用户视力。

Description

笔记本电脑显示屏亮度调节系统及方法
技术领域
本发明涉及显示屏亮度控制技术领域，尤其涉及一种笔记本电脑显示屏亮度调节系统及方法。
背景技术
笔记本显示屏亮度调节方式包括PWM调光、DC调光等。通常由人工点击物理按键或系统内控制按钮的方式调节。自动调节亮度的方案当前主要根据环境光传感器获取的环境亮度进行调节。对于其他显示设备，也有通过红外光传感器判断设备前是否有人，从而点亮\熄灭显示屏的技术。这些方法多采用单一设备（环境光传感器、红外光传感器）、根据固定策略进行显示屏亮度的调节，无法有效适配用户实际的应用情况及使用习惯。
现有笔记本电脑显示屏亮度调节方式主要通过环境光传感器来进行调节，无法做到结合使用者习惯（如观看距离、观看内容、亮度偏好）进行适配。本发明在环境光传感器基础之上，结合使用了红外光传感器、显示内容识别及可以根据用户使用习惯调整的显示屏亮度调整算法，能够根据现场条件及用户使用情况进行智能化的调整。减少由于笔记本电脑显示屏亮度引起的视觉疲劳。
当前笔记本显示屏亮度调节主要依赖单一的环境光传感器。无法结合用户的习惯进行智能化的调节。在长时间使用笔记本电脑的过程中，用户会根据身体条件调整坐姿，改变观看屏幕的距离。在观看距离较近时，显示屏亮度过高会造成眼部不适。同样地，远距离观看显示屏时，显示屏亮度过低也会造成相似的问题。另一方面，在观看不同内容（如文本、图像、视频及游戏）时，当前需要通过人工调节以设置合适的亮度。在笔记本电脑使用过程中，经常要在这几种模式进行切换。本方案在传统环境光传感器基础上，增加红外线传感器、显示内容识别及可以根据用户使用习惯调整的显示屏亮度调整算法，能够有效减少用户视觉疲劳、保护用户视力。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种笔记本电脑显示屏亮度调节系统及方法，以有效减少用户视觉疲劳、保护用户视力。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种笔记本电脑显示屏亮度调节系统，包括用于采集用户距离数据的红外线传感器、用于判断环境光强的环境光传感器和用于人工调节显示屏亮度的控制单元，还包括数据采集单元、数据存储单元、计算单元以及用于获取显示屏上显示画面的屏幕采样单元，
数据采集单元从环境光传感器、红外线传感器获取数据，并将数据传入计算单元；
数据存储单元用于存储显示屏亮度调节策略及显示屏亮度调节历史记录；
计算单元从控制单元获取人工亮度控制信息，从屏幕采样单元获取间隔预设时间t的两帧图像数据，从环境光传感器获取环境光强度，根据红外线传感器采集的信号判断用户是否位于预设范围；
计算单元根据两帧图像数据判断显示内容的类别，再根据当前的环境光强度、用户是否位于预设范围、显示内容类别以及显示屏亮度调节策略调节显示屏亮度。
进一步地，计算单元通过控制单元接收到用户人工调节显示屏亮度后，根据当前的环境光强度、用户是否位于预设范围、显示内容类别调整数据存储单元内存储显示屏亮度调节策略，并将用户的人工调节记录写入数据存储单元。
进一步地，显示屏亮度调节策略包含显示屏亮度调节策略矩阵和显示屏亮度调节策略约束矩阵。
进一步地，计算单元读取数据存储单元内存储的显示屏亮度调节历史记录，根据记录调整显示屏亮度调节策略。
进一步地，当环境光强发生变化时，计算单元采集当前环境光强度，获得当前环境 光强度L；判断用户是否在预设范围内，得到判断结果D，
Figure 290046DEST_PATH_IMAGE002
，其中，1表示用户在预 设范围内，0表示用户不在预设范围内；计算单元采集显示屏相邻时间t的两帧显示图像的 数据，判断显示内容类别，得到判断结果C，
Figure 568580DEST_PATH_IMAGE004
；计算单元从显示屏亮度调节策 略矩阵中查询对应的元素aCD，将显示屏亮度调节至B，B=aCD*L；其中，显示屏亮度调节策略 矩阵A，A=[a00,…, a0N, a10, …,a1N]；[0,…,N]为显示内容类别的集合，N为显示内容类别 的总数。
进一步地，当用户人工调节显示屏亮度时，计算单元采集当前环境光强度，获得当 前环境光强度L；判断用户是否在预设范围内，得到判断结果G，
Figure 264135DEST_PATH_IMAGE006
，其中，1表示用户 在预设范围内，0表示用户不在预设范围内；计算单元采集显示屏相邻时间t的两帧显示图 像的数据，判断显示内容类别，得到判断结果F，
Figure 678936DEST_PATH_IMAGE008
；
计算单元从显示屏亮度调节策略约束矩阵中查询对应的元素SFG，显示屏亮度调节策略约束矩阵S=[S00,…, S0N, S10,…,S1N]，SFG=[smin,smax]，smin为预设的显示内容类别判别结果为F且用户是否在预设范围内的判断结果为G时的最小亮度值，smax为预设的显示内容类别判别结果为F且用户是否在预设范围内的判断结果为G时的最大亮度值；
计算单元根据下式调整显示屏亮度调节策略矩阵A中对应的元素aFG：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
；
其中，E为用户人工调节的显示屏亮度值。
相应地，本发明实施例还提供了一种笔记本电脑显示屏亮度调节方法，包括：
步骤1：构建显示屏亮度调节策略矩阵A，A=[a00,…, a0N, a10, …,a1N]；构建显示内容类别的集合[0,…,N]；N为显示内容类别的总数；
步骤2：当环境光强发生变化时，进入步骤3；如果用户人工调节显示屏亮度至E，则进入步骤6；
步骤3：采集当前环境光强度，获得当前环境光强度L；判断用户是否在预设范围 内，得到判断结果D，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，其中，1表示用户在预设范围内，0表示用户不在预设范围 内；
步骤4：采集显示屏相邻时间t的两帧显示图像的数据，判断显示内容类别，得到判 断结果C，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
；
步骤5：从显示屏亮度调节策略矩阵中查询对应的元素aCD，将显示屏亮度调节至B，B=aCD*L；
步骤6：根据人工调节结果，将显示屏亮度调节至E。
进一步地，步骤1中，构建显示屏亮度调节策略约束矩阵S，S=[S00,…, S0N,S10,…,S1N]；
步骤6之后还包括：
步骤7：采集当前环境光强度，获得当前环境光强度L；判断用户是否在预设范围 内，得到判断结果G，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
，其中，1表示用户在预设范围内，0表示用户不在预设范围 内；
步骤8：采集显示屏相邻时间t的两帧显示图像的数据，判断显示内容类别，得到判 断结果F，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
；
步骤9：从显示屏亮度调节策略约束矩阵中查询对应的元素SFG，SFG=[smin,smax]，smin为预设的显示内容类别判别结果为F且用户是否在预设范围内的判断结果为G时的最小亮度值，smax为预设的显示内容类别判别结果为F且用户是否在预设范围内的判断结果为G时的最大亮度值；
步骤10：根据下式调整显示屏亮度调节策略矩阵A中对应的元素aFG：
Figure 447915DEST_PATH_IMAGE018
。
进一步地，步骤1中，读取用户人工调节的显示屏亮度调节历史记录，根据记录调整显示屏亮度调节策略矩阵A和显示屏亮度调节策略约束矩阵S，所述显示屏亮度调节历史记录包含用户人工调节的显示屏亮度值以及用户人工调节时的环境光强度、用户是否位于预设范围、显示内容类别数据。
本发明的有益效果为：本发明在传统环境光传感器基础上，增加红外线传感器、显示内容识别及可以根据用户使用习惯调整的显示屏亮度调整算法，能够有效减少用户视觉疲劳、保护用户视力。
附图说明
图1是本发明实施例的笔记本电脑显示屏亮度调节系统的结构示意图。
图2是本发明实施例的显示内容的类别的判断流程图。
图3是本发明实施例的显示屏亮度调节策略的调整流程图。
图4是本发明实施例的笔记本电脑显示屏亮度调节方法的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
请参照图1，本发明实施例的笔记本电脑显示屏亮度调节系统包括红外线传感器、环境光传感器、控制单元、数据采集单元、数据存储单元、计算单元以及屏幕采样单元。
红外线传感器、环境光传感器可安装在显示屏上方。红外线传感器用于采集用户距离数据，判断用户是否位于预设距离（如75cm）内。环境光传感器用于判断环境光强，采集显示屏周围的环境亮度信息。控制单元采集用户人工调节的显示屏亮度值。控制单元用于人工调节显示屏亮度的装置，可以是亮度调节物理按键，或者是亮度调节软件。屏幕采样单元用于获取显示屏上显示的画面，可以是视频采集卡，或者操作系统提供的截屏接口。
数据采集单元从环境光传感器、红外线传感器获取数据，并将数据传入计算单元。
数据存储单元用于存储显示屏亮度调节策略及显示屏亮度调节历史记录。显示屏亮度调节历史记录包含用户人工调节的显示屏亮度值以及用户人工调节时的环境光强度、用户是否位于预设范围、显示内容类别的历史记录。
计算单元从控制单元获取人工亮度控制信息，从屏幕采样单元获取间隔预设时间t（如100ms）的两帧图像数据，从环境光传感器获取环境光强度，根据红外线传感器采集的信号判断用户是否位于预设范围。
计算单元根据两帧图像数据判断显示内容的类别，再根据当前的环境光强度、用户是否位于预设范围、显示内容类别以及显示屏亮度调节策略调节显示屏亮度。例如，显示内容类别包括文字、图片、视频及游戏等；若显示内容类别为文字、图片、视频及游戏4种，则显示内容类别的集合[0,…,N]中N=4，集合[0,…,N]为[0,1,2,3,4]。计算单元通过笔记本电脑的显示屏调光单元实现显示屏亮度调节。
请参照图2，计算单元判断步骤为：计算单元先对两帧图像数据分别进行将采样，再进行差值计算后提取差值特征以及分别进行图像特征提取，最好导入分类器得到显示内容的类别。其中，图像特征提取、差值特征提取可以采用现有的SIFT、ORB等算法实现，分类器可以采用现有的支持向量机、多层感知机、随机森林等算法实现。具体实施时，计算单元可以使用笔记本电脑计算资源（CPU、GPU）或独立硬件芯片实现。
作为一种实施方式，计算单元通过控制单元接收到用户人工调节显示屏亮度后，根据当前的环境光强度、用户是否位于预设范围、显示内容类别调整数据存储单元内存储显示屏亮度调节策略，并将用户的人工调节记录写入数据存储单元。
作为一种实施方式，显示屏亮度调节策略包含显示屏亮度调节策略矩阵和显示屏亮度调节策略约束矩阵。
作为一种实施方式，计算单元将显示屏亮度调节历史记录写入数据存储单元。；计算单元读取数据存储单元内存储的显示屏亮度调节历史记录，根据记录调整显示屏亮度调节策略。请参照图3，计算单元读取显示屏亮度调节历史记录，判断是否满足当前显示屏亮度调节策略，若是则删除该历史记录；若否，则根据记录修改对应的显示屏亮度调节策略，修改成功后，删除该历史记录。
作为一种实施方式，当环境光强发生变化时，计算单元采集当前环境光强度，获得 当前环境光强度L；判断用户是否在预设范围内，得到判断结果D，
Figure 682587DEST_PATH_IMAGE020
，其中，1表示用 户在预设范围内，0表示用户不在预设范围内；计算单元采集显示屏相邻时间t的两帧显示 图像的数据，判断显示内容类别，得到判断结果C，
Figure 650675DEST_PATH_IMAGE022
；计算单元从显示屏亮度调 节策略矩阵中查询对应的元素aCD，将显示屏亮度调节至B，B=aCD*L；其中，显示屏亮度调节 策略矩阵A，A=[a00,…, a0N, a10, …,a1N]；[0,…,N]为显示内容类别的集合，N为显示内容 类别的总数。
作为一种实施方式，当用户人工调节显示屏亮度时，计算单元采集当前环境光强 度，获得当前环境光强度L；判断用户是否在预设范围内，得到判断结果G，
Figure 185561DEST_PATH_IMAGE024
，其中， 1表示用户在预设范围内，0表示用户不在预设范围内；计算单元采集显示屏相邻时间t的两 帧显示图像的数据，判断显示内容类别，得到判断结果F，
Figure 95748DEST_PATH_IMAGE026
；
计算单元从显示屏亮度调节策略约束矩阵中查询对应的元素SFG，显示屏亮度调节策略约束矩阵S=[S00,…, S0N, S10,…,S1N]，SFG=[smin,smax]，smin为预设的显示内容类别判别结果为F且用户是否在预设范围内的判断结果为G时的最小亮度值，smax为预设的显示内容类别判别结果为F且用户是否在预设范围内的判断结果为G时的最大亮度值；
计算单元根据下式调整显示屏亮度调节策略矩阵A中对应的元素aFG：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
；
其中，E为用户人工调节的显示屏亮度值。
请参照图4，本发明实施例的笔记本电脑显示屏亮度调节方法包括：
步骤1：构建显示屏亮度调节策略矩阵A，A=[a00,…, a0N, a10, …,a1N]；构建显示内容类别的集合[0,…,N]；N为显示内容类别的总数；
步骤2：当环境光强发生变化时，进入步骤3；如果用户人工调节显示屏亮度至E，则进入步骤6；
步骤3：采集当前环境光强度，获得当前环境光强度L；判断用户是否在预设范围 内，得到判断结果D，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
，其中，1表示用户在预设范围内，0表示用户不在预设范围内；
步骤4：采集显示屏相邻时间t的两帧显示图像的数据，判断显示内容类别，得到判 断结果C，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
；
步骤5：从显示屏亮度调节策略矩阵中查询对应的元素aCD，将显示屏亮度调节至B，B=aCD*L；
步骤6：根据人工调节结果，将显示屏亮度调节至E。
作为一种实施方式，步骤1中，构建显示屏亮度调节策略约束矩阵S，S=[S00,…,S0N, S10,…,S1N]；
步骤6之后还包括：
步骤7：采集当前环境光强度，获得当前环境光强度L；判断用户是否在预设范围 内，得到判断结果G，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
，其中，1表示用户在预设范围内，0表示用户不在预设范围 内；
步骤8：采集显示屏相邻时间t的两帧显示图像的数据，判断显示内容类别，得到判 断结果F，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
；
步骤9：从显示屏亮度调节策略约束矩阵中查询对应的元素SFG，SFG=[smin,smax]，smin为预设的显示内容类别判别结果为F且用户是否在预设范围内的判断结果为G时的最小亮度值，smax为预设的显示内容类别判别结果为F且用户是否在预设范围内的判断结果为G时的最大亮度值；
步骤10：根据下式调整显示屏亮度调节策略矩阵A中对应的元素aFG：
Figure DEST_PATH_IMAGE037
。
作为一种实施方式，步骤1中，读取用户人工调节的显示屏亮度调节历史记录，根据记录调整显示屏亮度调节策略矩阵A和显示屏亮度调节策略约束矩阵S，所述显示屏亮度调节历史记录包含用户人工调节的显示屏亮度值以及用户人工调节时的环境光强度、用户是否位于预设范围、显示内容类别的历史记录。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (9)

1.一种笔记本电脑显示屏亮度调节系统，包括用于采集用户距离数据的红外线传感器、用于判断环境光强的环境光传感器和用于人工调节显示屏亮度的控制单元，其特征在于，还包括数据采集单元、数据存储单元、计算单元以及用于获取显示屏上显示画面的屏幕采样单元，
数据采集单元从环境光传感器、红外线传感器获取数据，并将数据传入计算单元；
数据存储单元用于存储显示屏亮度调节策略及显示屏亮度调节历史记录；
计算单元从控制单元获取人工亮度控制信息，从屏幕采样单元获取间隔预设时间t的两帧图像数据，从环境光传感器获取环境光强度，根据红外线传感器采集的信号判断用户是否位于预设范围；
计算单元根据两帧图像数据判断显示内容的类别，再根据当前的环境光强度、用户是否位于预设范围、显示内容类别以及显示屏亮度调节策略调节显示屏亮度。
2.如权利要求1所述的笔记本电脑显示屏亮度调节系统，其特征在于，计算单元通过控制单元接收到用户人工调节显示屏亮度后，根据当前的环境光强度、用户是否位于预设范围、显示内容类别调整数据存储单元内存储显示屏亮度调节策略，并将用户的人工调节记录写入数据存储单元。
3.如权利要求1所述的笔记本电脑显示屏亮度调节系统，其特征在于，显示屏亮度调节策略包含显示屏亮度调节策略矩阵和显示屏亮度调节策略约束矩阵。
4.如权利要求3所述的笔记本电脑显示屏亮度调节系统，其特征在于，计算单元读取数据存储单元内存储的显示屏亮度调节历史记录，根据记录调整显示屏亮度调节策略。
5.如权利要求3所述的笔记本电脑显示屏亮度调节系统，其特征在于，当环境光强发生 变化时，计算单元采集当前环境光强度，获得当前环境光强度L；判断用户是否在预设范围 内，得到判断结果D，
Figure 477204DEST_PATH_IMAGE001
，其中，1表示用户在预设范围内，0表示用户不在预设范围 内；计算单元采集显示屏相邻时间t的两帧显示图像的数据，判断显示内容类别，得到判断 结果C，
Figure 485743DEST_PATH_IMAGE002
；计算单元从显示屏亮度调节策略矩阵中查询对应的元素aCD，将显示 屏亮度调节至B，B=aCD*L；其中，显示屏亮度调节策略矩阵A，A=[a00,…, a0N, a10, …,a1N]； [0,…,N]为显示内容类别的集合，N为显示内容类别的总数。
6.如权利要求5所述的笔记本电脑显示屏亮度调节系统，其特征在于，当用户人工调节 显示屏亮度时，计算单元采集当前环境光强度，获得当前环境光强度L；判断用户是否在预 设范围内，得到判断结果G，
Figure 587691DEST_PATH_IMAGE003
，其中，1表示用户在预设范围内，0表示用户不在预设 范围内；计算单元采集显示屏相邻时间t的两帧显示图像的数据，判断显示内容类别，得到 判断结果F，
Figure 422792DEST_PATH_IMAGE004
；
计算单元从显示屏亮度调节策略约束矩阵中查询对应的元素SFG，显示屏亮度调节策略约束矩阵S=[S00,…, S0N, S10,…,S1N]，SFG=[smin,smax]，smin为预设的显示内容类别判别结果为F且用户是否在预设范围内的判断结果为G时的最小亮度值，smax为预设的显示内容类别判别结果为F且用户是否在预设范围内的判断结果为G时的最大亮度值；
计算单元根据下式调整显示屏亮度调节策略矩阵A中对应的元素aFG：
Figure 304772DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，E为用户人工调节的显示屏亮度值。
7.一种笔记本电脑显示屏亮度调节方法，其特征在于，包括：
步骤1：构建显示屏亮度调节策略矩阵A，A=[a00,…, a0N, a10, …,a1N]；构建显示内容类别的集合[0,…,N]；N为显示内容类别的总数；
步骤2：当环境光强发生变化时，进入步骤3；如果用户人工调节显示屏亮度至E，则进入步骤6；
步骤3：采集当前环境光强度，获得当前环境光强度L；判断用户是否在预设范围内，得 到判断结果D，
Figure 512025DEST_PATH_IMAGE006
，其中，1表示用户在预设范围内，0表示用户不在预设范围内；
步骤4：采集显示屏相邻时间t的两帧显示图像的数据，判断显示内容类别，得到判断结 果C，
Figure 971825DEST_PATH_IMAGE007
；
步骤5：从显示屏亮度调节策略矩阵中查询对应的元素aCD，将显示屏亮度调节至B，B=aCD*L；
步骤6：根据人工调节结果，将显示屏亮度调节至E。
8.如权利要求7所述的笔记本电脑显示屏亮度调节方法，其特征在于，步骤1中，构建显示屏亮度调节策略约束矩阵S，S=[S00,…, S0N, S10,…,S1N]；
步骤6之后还包括：
步骤7：采集当前环境光强度，获得当前环境光强度L；判断用户是否在预设范围内，得 到判断结果G，
Figure 323916DEST_PATH_IMAGE008
，其中，1表示用户在预设范围内，0表示用户不在预设范围内；
步骤8：采集显示屏相邻时间t的两帧显示图像的数据，判断显示内容类别，得到判断结 果F，
Figure 324102DEST_PATH_IMAGE009
；
步骤9：从显示屏亮度调节策略约束矩阵中查询对应的元素SFG，SFG=[smin,smax]，smin为预设的显示内容类别判别结果为F且用户是否在预设范围内的判断结果为G时的最小亮度值，smax为预设的显示内容类别判别结果为F且用户是否在预设范围内的判断结果为G时的最大亮度值；
步骤10：根据下式调整显示屏亮度调节策略矩阵A中对应的元素aFG：
Figure 120282DEST_PATH_IMAGE010
。
9.如权利要求8所述的笔记本电脑显示屏亮度调节方法，其特征在于，步骤1中，读取用户人工调节的显示屏亮度调节历史记录，根据记录调整显示屏亮度调节策略矩阵A和显示屏亮度调节策略约束矩阵S，所述显示屏亮度调节历史记录包含用户人工调节的显示屏亮度值以及用户人工调节时的环境光强度、用户是否位于预设范围、显示内容类别数据。
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Denomination of invention: Brightness adjustment system and method of notebook computer display screen

Effective date of registration: 20221107

Granted publication date: 20211130

Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Shenzhen gaoxinyuan sub branch

Pledgor: ABACUS INFO (SHENZHEN) Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980020919