CN114019688A - 一种自适应背光调节方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应背光调节方法及系统。所述自适应背光调节方法，包括以下步骤：S1，采集环境光照值和手动调节等级；S2，根据环境光照值确定自动调节亮度值和手动调节范围，其中环境光照值越大，手动调节范围越大；根据手动调节范围和手动调节等级确定手动调节亮度值；根据自动调节亮度值和手动调节亮度值计算背光亮度值大小，对背光亮度进行调节。根据环境光照值自动调节背光亮度值，实现背光亮度值的自动调节；除此之外手动调节范围根据环境光照值确定，在夜晚对光照信息敏感的情况下，避免手动调节过量；设置死区值避免噪声等因素的干扰；变化较大时采用插值计算的方式平滑调节等方式，提高用户的视觉体验。
Description
技术领域
本发明涉及HUD显示领域，具体涉及一种自适应背光调节方法及系统。
背景技术
对于户外的屏幕类显示装置而言，为了使用户达到良好的视觉效果，屏幕的亮度需要随着外界光照强度的变化而变化，现有的自适应背光调节方法可根据外界环境的光照情况调节亮度等级，并可辅助手动调节。但亮度调节迅猛且手动调节存在过度调节的情况，影响用户的视觉体验，不能很好的看清显示内容。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的亮度调节迅猛且手动调节存在过度调节的情况的不足，提供一种自适应背光调节方法及系统。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种自适应背光调节方法，包括以下步骤：
S1，采集环境光照值和手动调节等级；
S2，根据环境光照值确定自动调节亮度值和手动调节范围，其中环境光照值越大，手动调节范围越大；根据手动调节范围和手动调节等级确定手动调节亮度值；根据自动调节亮度值和手动调节亮度值计算背光亮度值大小，对背光亮度进行调节。
优选地，所述步骤S2中背光亮度值采用线性插值调光方式计算，计算公式为Y＝Kx+B，其中Y表示背光亮度值大小，x表示环境光照值，K表示自动调光灵敏度，Kx表示自动调节亮度值，B表示手动调节亮度值。
优选地，所述手动调节亮度值B的计算方式为：
其中b为手动调节等级，k为手动调节范围值与自动调节亮度值的比值，n为手动调节等级总数。
优选地，所述步骤S1还包括数据预处理过程；传感器采集的数据在预处理过程中进行滤波处理，得到的数据记作环境光照值；所述滤波处理包括均值滤波处理和滞后滤波处理。
优选地，所述自适应背光调节方法，还包括步骤S0，判断自动调节方式是否有效，若自动调节方式失效，采用手动调节方式。
优选地，所述步骤S2中，对背光亮度值进行分级，得到多个背光亮度等级，每一个背光亮度等级设置死区；若当前背光亮度值属于前一时刻背光亮度等级对应的死区，根据当前背光亮度值调节背光亮度；若当前背光亮度值不属于前一时刻背光亮度等级对应的死区，采用线性插值的方式将输出的背光亮度值逐步调节至当前背光亮度值。
一种自适应背光调节系统，包括环境光照传感器、人机交互模块、控制器、PWM输出模块以及LED模组；光照传感器与人机交互模块的输出端分别与控制器的输入端连接，控制器的输出端经PWM输出模块与LED模组连接，所述控制器运行权利要求1至6任一项所述的自适应背光调节方法。
优选地，所述环境光照传感器为光敏二极管。
优选地，所述自适应背光调节系统，还包括AD采集器，所述AD采集器设置于环境光照传感器与控制器之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果：根据环境光照值自动调节的LED背光亮度值，实现背光亮度值的自动调节；除此之外手动调节范围根据环境光照值确定，在夜晚对光照信息敏感的情况下，避免手动调节过量；设置死区值避免噪声等因素的干扰；变化较大时采用插值计算的方式平滑调节等方式，提高用户的视觉体验。
附图说明：
图1为本发明示例性实施例1的自适应背光调节方法的流程图；
图2为本发明示例性实施例2的自适应背光调节系统的系统框图。
图3为本发明示例性实施例2的自适应背光调节系统的光敏传感器安装图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种自适应背光调节方法，包括以下步骤：
S1，采集环境光照值和手动调节等级；
S2，根据环境光照值确定自动调节亮度值和手动调节范围，其中环境光照值越大，手动调节范围越大；根据手动调节范围和手动调节等级确定手动调节亮度值；根据自动调节亮度值和手动调节亮度值计算背光亮度值大小，对背光亮度进行调节。
本实施例主要根据环境光照值自动调节背光亮度值，实现背光亮度值的自动调节；除此之外，根据环境光照值确定手动调节范围，将手动调节范围分为不同等级，根据手动调节等级确定手动调节亮度值；本实施例采用以自动调节为主，手动调节为辅的背光亮度方案，实现了屏幕的亮度需要随着外界光照强度的变化而变化。同时手动调节微调时，手动调节范围值根据环境光照值确定，避免手动调节过度造成的亮度迅猛变化，提高了用户体验。本实施例所述的自适应背光调节适用于ARHUD、LED显示屏、LCD显示屏等。
进一步地，步骤S2中背光亮度值采用线性插值调光方式计算，计算公式为Y＝Kx+B，其中Y表示背光亮度值大小，x表示环境光照值，K表示自动调光灵敏度，Kx表示自动调节亮度值，B表示手动调节亮度值。本实施例中，若发光元件为LED，采用PWM调节方式调整LED背光亮度值，则Y可以表示输出的PWM值，通过PWM值确定PWM占空比，进而调节LED背光亮度；x表示根据环境光照传感器转换的数字信号得到的环境光照值。
进一步地，手动调节亮度值B的计算方式为：
其中b为手动调节等级，k为手动调节范围值与自动调节亮度值的比值，n为手动调节等级总数。其中，手动调节范围值与自动调节亮度值的比值k和手动调节等级总数n均需根据实际应用情况预先设置。通过采集用户选择的手动调节等级b，计算得到手动调节亮度值B，以结合自动调节亮度值得到最终的背光亮度值大小，以对背光亮度进行调节。除此之外，本实施所述的手动调节等级为正数表示亮度值增加，也可以为负数，表示亮度值降低。例如，k为20％，n为5，则表示手动调节范围值为自动调节亮度值的20％，一共五级，每一级调节的亮度值为自动调节亮度值的4％，当b为1时，表示亮度值增加4％，b为-1时，表示亮度值降低4％。本实施中手动调节范围值与自动调节亮度值有关，在环境光照值较小的情况时，人对光照变化较敏感，此时手动调节范围值也较低，避免手动调节亮度值的过度变化造成的对用户的刺激。
进一步地，步骤S1还包括数据预处理过程，传感器采集的数据在预处理过程中进行滤波处理，得到的数据记作环境光照值；所述滤波处理包括均值滤波处理和滞后滤波处理；
均值滤波处理中求取采样周期内最大值和最小值的均值，作为第一滤波数据；滞后滤波处理对上一次的环境光照值和当前的第一滤波值进行加权求和，得到的结果记作当前的环境光照值。
示例性的，本实施中，对环境光照传感器采集的光敏信号进行两次滤波处理。第一次滤波处理为均值滤波处理：周期性采集60次光敏信号，在这60个数据中找到最大值和最小值，取二者的均值，得到一个稳定的结果，记作第一滤波值Current；第二次滤波处理为滞后滤波处理：将上一次的环境光照值Last和本次的第一滤波值Current各取不同的比例求和，以得到当前的环境光照值x，示例性的，以第一滤波值Current占比0.3为例，x＝Current*0.3+Last*(1-0.3)。通过两次滤波得到最终的采样值，记作环境光照值；然后将环境光照值用于步骤S2的计算过程中，对背光亮度值进行调节。
进一步地，所述自适应背光调节方法还包括步骤S0，判断自动调节方式是否有效，当自动调节方式失效时，采用手动调节方式。当自动调节方式有效时，手动调节方式用于辅助调整，当自动调节方式失效时K值为0，此时采用手动调节方式。自动调节有效时，环境光照传感器对光照敏感，会产生变化，若环境光照传感器采集的数据在一段时间内持续不变，且保持在短路或开路时的值，则此时自动调节失效。当自动调节方式失效时，通过手动调节选择手动调节等级来控制背光在最大亮度范围区间内进行调整。
进一步地，步骤S2中，对背光亮度值进行分级，得到多个背光亮度等级，每一个背光亮度等级设置死区；若当前背光亮度值属于前一时刻背光亮度等级对应的死区，根据当前背光亮度值调节背光亮度；若当前背光亮度值不属于前一时刻背光亮度等级对应的死区，采用线性插值的方式将输出的背光亮度值逐步调节至当前背光亮度值。在不同LED背光亮度等级设置死区值，当Y值变化较大，计算的当前背光亮度值不属于前一时刻背光亮度等级对应的死区时，采用线性插值的方式逐步调节，以达到平滑调光的目的。例如计算出的当前背光亮度值为1000，且前一时刻背光亮度等级对应的死区为(950～1050)，那么当前背光亮度值属于前一时刻背光亮度等级对应的死区，根据当前背光亮度值1000直接调节背光亮度；如果死区仍为(950～1050)，计算的当前背光亮度值为1200，在1000到1200之间通过调节时间要求插入不同的亮度值进行逐步调节。本实施例中，若成功设置LED背光亮度，则延时处理后重新采集环境光照值，以进行下一次LED背光亮度调节；若未成功设置LED背光亮度，则改为手动调节方式，若手动调节方式仍不能成功设置LED背光亮度，则提示当前显示异常，便于及时维修处理。
本实施例采用自适应背光调节方法，相比于固定背光亮度的方案，能够在白天光照较强时提供较高的曝光补偿，在夜晚光照强度较弱时提供最合适的对比度，使驾驶员不管在哪种环境下都能清晰看清抬头显示仪上的信息。除此之外手动调节范围根据环境光照值确定，在夜晚对光照信息敏感的情况下，避免手动调节过量；设置死区值避免噪声等因素的干扰；变化较大时采用插值计算的方式平滑调节等方式，提高用户的视觉体验。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种自适应背光调节系统，包括环境光照传感器、人机交互模块、控制器、PWM输出模块以及LED模组；环境光照传感器与人机交互模块的输出端分别与控制器的输入端连接，控制器的输出端经PWM输出模块与LED模组连接，所述控制器运行实施例1所述的自适应背光调节方法。
环境光照传感器用于采集环境光照值，人机交互模块用于采集手动调节等级；控制器根据环境光照值确定自动调节亮度值和手动调节范围，根据手动调节范围和手动调节等级确定手动调节亮度值，再根据自动调节亮度值和手动调节亮度值输出PWM值；PWM输出模块根据PWM值确定PWM占空比，进而调节LED模组的背光亮度值大小。本实施例所述的人机交互模块可以为按键，通过按键选择手动调节等级。
进一步地，所述环境光照传感器为光敏二极管。通过光敏二极管采集环境光照值，方案简单便于设计实施。示例性的，自适应背光调节系统在汽车上的安装位置如图3所示，光敏二极管(又称作光敏传感器)安装与挡风玻璃上侧用于采集环境光照值。
进一步地，自适应背光调节系统还包括AD采集器，AD采集器设置于环境光照传感器与控制器之间。AD采集器将光敏二极管采集的模拟信号转换为数字信号，便于控制器计算PWM值。
以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自适应背光调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，采集环境光照值和手动调节等级；
S2，根据环境光照值确定自动调节亮度值和手动调节范围，其中环境光照值越大，手动调节范围越大；根据手动调节范围和手动调节等级确定手动调节亮度值；根据自动调节亮度值和手动调节亮度值计算背光亮度值大小，对背光亮度进行调节。
2.根据权利要求1所述的自适应背光调节方法，其特征在于，所述步骤S2中背光亮度值采用线性插值调光方式计算，计算公式为Y＝Kx+B，其中Y表示背光亮度值大小，x表示环境光照值，K表示自动调光灵敏度，Kx表示自动调节亮度值，B表示手动调节亮度值。
3.根据权利要求2所述的自适应背光调节方法，其特征在于，所述手动调节亮度值B的计算方式为：
其中b为手动调节等级，k为手动调节范围值与自动调节亮度值的比值，n为手动调节等级总数。
4.根据权利要求1所述的自适应背光调节方法，其特征在于，所述步骤S1还包括数据预处理过程；传感器采集的数据在预处理过程中进行滤波处理，得到的数据记作环境光照值；所述滤波处理包括均值滤波处理和滞后滤波处理。
5.根据权利要求1所述的自适应背光调节方法，其特征在于，还包括步骤S0，判断自动调节方式是否有效，若自动调节方式失效，采用手动调节方式。
6.根据权利要求1所述的自适应背光调节方法，其特征在于，所述步骤S2中，对背光亮度值进行分级，得到多个背光亮度等级，每一个背光亮度等级设置死区；若当前背光亮度值属于前一时刻背光亮度等级对应的死区，根据当前背光亮度值调节背光亮度；若当前背光亮度值不属于前一时刻背光亮度等级对应的死区，采用线性插值的方式将输出的背光亮度值逐步调节至当前背光亮度值。
7.一种自适应背光调节系统，其特征在于，包括环境光照传感器、人机交互模块、控制器、PWM输出模块以及LED模组；光照传感器与人机交互模块的输出端分别与控制器的输入端连接，控制器的输出端经PWM输出模块与LED模组连接，所述控制器运行权利要求1至6任一项所述的自适应背光调节方法。
8.根据权利要求7所述的自适应背光调节系统，其特征在于，所述环境光照传感器为光敏二极管。
9.根据权利要求8所述的自适应背光调节系统，其特征在于，还包括AD采集器，所述AD采集器设置于环境光照传感器与控制器之间。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
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| CN114019688B (zh) | 2024-04-12 |
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