动态背光控制方法

专利名称：：动态背光控制方法
技术领域：
：本发明涉及^t字显示领域，具体而言，涉及一种动态背光控制方法。
背景技术：
：目前，^口'液曰曰曰电牙见、PC(PersonalComputer)显示器、笔i己本电脑显示面才反，以及其它各种大中小型终端显示器件(如MP3、MP4、PMP(ProtableMediaPlayer,<更携式多J某体4番方文器)、PDA(PersonalDigitalAssistant,个人凄t石马助理)、PSP(PlayStationProtable,)、智能手机等)，可以根据视频图像内容，自适应地同步调节背光亮度与图像数据。现有的动态背光控制(DynamicBacklightControl,简称DBC)方法流程图如图1所示。首先，对各帧图像像素RGB分量的最大值Max(R,G,B)或亮度分量Y进4亍灰度4直分布柱状图(histogram,如图2所示)统^十，统计过禾呈4交为复杂；然后，由histogram,求取出统计帧图像的平均灰度值M、最频繁出现灰度值F,或最大灰度值Max;随后，选择这三个特征数值之一，经FIR滤波后，查表或直接计算出背光衰减比例和与之相应的图傳_数据传递函凄t,但用统计帧图像的平均灰度值M或最频繁出现灰度值F作为统计特征值时，较容易出现大范围高亮过饱和问题，且FIR滤波器性能受阶次的影响较大；最后，用获得的背光衰减比例对背光亮度进行调整，用相应的图傳_数据传递函数对图傳—数据进行调整。发明人发现现有才支术的动态背光控制方法中，存在柱状图(histogram)统计为双向统计，4吏计算过禾呈4交复杂，用统计帧图傳—的平均灰度值M或最频繁出现灰度值F作为统计特征值不能很好地适应图^f象的能量分布特征，容易出现大范围高亮过々包和问题，且用最大灰度值Max作为统计特;f正7f直，节能岁文果有限，同时FIR滤波性能受阶次影响大，需存储大量滤波系数，使运算量较大。
发明内容本发明旨在提供一种动态背光控制方法，能够解决发明人发现现有技术的动态背光控制方法中，存在柱状图(histogram)统计为双向统计，〗吏计算过程寿交复杂，用统计帧图Y象的平均灰度值M或最频繁出现灰度值F作为统计特征值不能很好地适应图像的能量分布特征，容易出现大范围高亮过饱和问题，且用最大灰度值Max作为统计特征值，节能效果有限，同时FIR滤波性能受阶次影响大，需存储大量滤波系数，使运算量较大等问题。在本发明的实施例中，提供了一种动态背光控制方法，包括以下步骤以设定灰阶值作为边界值，统计当前帧中大于灰阶值的视频图像像素，形成视频图像像素的单向统计向量A(0,其中o(w-i),N为视频灰度取值范围内的任意自然数；才艮据单向统计向量与预定的门限和预定的互补门限获取^L频图像像素的第一统计特征值和第二统计特征值&(");根据视频图像像素的第一统计特征值和第二统计特征值W")判断是否发生场景切换，根据判断结果，调整IIR滤波的权重值，对第一特征值实施自适应IIR滤波，得到滤波结果,(")；6根据滤波结果对视频图像的背光衰减和数据增益进行调整。在上述实施例中，通过采用以i殳定灰阶^直作为边界^直，统计当前帧中大于灰阶值的视频图像像素的方式使计算过程简化，应用当前帧中的视频图像像素作为统计特征值可以很好地反映图像的能量分布特征，对高亮过々包和可以实施量化控制，使大范围高亮过々包和问题出现的可能性降低，且增强了节能效果，同时，通过采用才艮据视频图像像素的第一统计特征值和第二统计特征值判断是否发生场景切换，从而根据判断结果，调整IIR滤波的权重值，对第一特征值实施自适应IIR滤波，得到滤波结果的方式，使滤波性能受阶次的影响降低，且需一个滤波系数，滤波性能宽范围可控，在计算时也不需要存储大量的滤波系数，从而相应的解决了现有技术中的上述技术问题。此处所i兌明的附图用来才是供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1示出了相关技术中动态背光控制方法的流程图2示出了相关技术中基于双向统计的柱状图3示出了才艮据本发明的一个实施例的动态背光控制方法流程图4示出了根据本发明的一个实施例的单向统计柱状图；图5示出了根据本发明的一个实施例的动态背光控制像素数据增益传递函凄t示意图6示出了根据本发明的一个优选实施例的动态背光控制像素^:据增益传递函凄t示意图。具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细iJi明本发明。图3示出了^4t本发明的一个实施例的动态背光控制方法流程图，包括以下步艰爻S302，以设定灰阶值作为边界值，统计当前帧中大于灰阶值的视频图像像素，形成视频图像像素的单向统计向量""")，其中/=0(W-l),N为视频灰度取值范围内(如256)的任意自然数；S304，4艮据单向统计向量与预定的门限和预定的互补门限获取视频图像像素的第一统计特征值和第二统计特征值^");S306,根据视频图像像素的第一统计特征值和第二统计特征值W")判断是否发生场景切换，根据判断结果，调整IIR滤波的权重值，对第一特征值实施自适应IIR滤波，得到滤波结果^");S308，根据滤波结果^")对视频图像的背光衰减和数据增益进行调整。在本实施例中，通过采用以i殳定灰阶值作为边界Y直，统计当前帧中大于灰阶值的视频图像像素的方式使计算过程简化，应用当前帧中的视频图像像素作为统计特征值可以很好地反映图像的能量200910235789.8分布特征，对高亮过々包和可以实施量化控制，4吏大范围高亮过々包和问题出现的可能性降低，且增强了节能效果，同时，通过采用根据视频图像像素的第一统计特征值和第二统计特征值判断是否发生场景切换，从而根据判断结果，调整IIR滤波的权重值，对第一特征值实施自适应IIR滤波，得到滤波结果的方式，使滤波性能受阶次的影响降低，且需一个滤波系数，滤波性能宽范围可控，在计算时也不需要存储大量的滤波系数，从而相应的解决了现有技术中的上述冲支术问题。以设定灰阶值作为边界值，统计当前帧中大于灰阶值的视频图像像素，形成视频图像像素的单向统计向量W的具体过程如下i殳定门限为main_energy—thd(—帧图像总像素数的百分比)，例如90%,表示统计超过总像素数90%的像素集中的灰度范围。这样，对应的("^)就可以保证90%以上的数据不会因增益而溢出，也就是高亮饱和的程度非常低。互补门限为highlight—energy—thd=100%-main_energy_thd,例如设highlight_energy—thd=10%，表示统计不超过总4象素凄t10%的高亮傳_素数据集中的灰度范围。^"(0为大于各设定灰阶值的像素数的统计值，相当于图2对应统计区间及其右侧统计值的累加，因此是单调递减的，统计结果示意图如图4所示，这样每个范围的统计，将两次比较简化为一次比较，实现成本更4氐。另外，高亮区域的^f象素数据增益可逐步递减至1,如图5所示，可采取折线、抛物线等各种方式的过度，以尽可能〗呆留高亮细节。其拐点可作为单向统计的分界值。图6示出了4艮据本发明的一个优选实施例的动态背光控制像素数据增益传递函数示意图，一组16个对应不同背光衰减"的传递函凄t各拐点依次递增，这些拐点可以作为单向统计的各分界值。根据滤波结果^")对视频图像的背光衰减和数据增益进行调整的具体过程如下像素显示亮度的数学模型如(l)式其中，Z为像素的显示亮度(后文简称像素亮度)，A。，为背光源亮度，^为像素灰度值，""为液晶的漏光常数，7为液晶的伽马值(常数，随环境温度略有变化)。在常背光系统中，背光源亮度￡、'。聽保持不变，像素亮度主要随其灰度值^发生变化。在施加了动态背光控制的系统中，为保证像素亮度与未施加动态背光控制的时候相等，需在衰减背光亮度的同时，对^f象素数据进行增益处理。令背光衰减因子为"，数据增益因子为"，则施加了动态背光控制的像素亮度如(2)式令丄=丄/)抓，4f至lJa.〃y=1即背光衰减与l《据增益的y次幂成反比,(2)(3)令-(4)(5)10<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>需要注意的是，对视频数据作增益处理时，需先进行(5)式的偏置处理。当液晶系统漏光很小时，可以忽略偏置，直接对视频数据x实施"倍增益。优选地，在上述动态背光控制方法中，获取第一统计特征值的步4聚包4舌按i由大到小的顺序，将各H"④与第一数值进行比较，获得第一个超过第一数值的单向统计向量H"(p),其中第一数值为预定的门限与当前帧图^f象的总像素凄丈的乘积；根据仄(P),计算当前帧第一统计特征值W"),其中W")-"+i。优选地，在上述动态背光控制方法中，获取第二统计特征值的步艰《包4舌按i由大到小的顺序，将各乂,(o与第二数值进行比较，获得第一个超过第二#^直的单向统计向量//(《)，其中第二凄t值为预定的互补门限与当前帧图像的总像素数的乘积；才艮据//(《)，计算当前帧第二统计特4正^A(")，其中&(")1。优选地，在上述动态背光控制方法中，判断是否发生场景切换包括获耳又当前帧和前一帧的所诉第一统计特4正4直和第二统计特征值W")、A(")和&("-1);若满足条件A(")("-1)或^(")^A("-1),判定发生场景切换。在自适应IIR滤波器中背光和数据的调整只能慢变，这对于场景切换的情况，是不合适的。例如前些帧是暗场景("小，"大)突然切换成亮场景(需要"大，"小)，如果不及时调整("，")值，会造成大量像素数据饱和溢出，较亮细节严重丢失(如团状的白云，会变成一大片白，无任何层次感)。因此，估文好场景切换处理也4艮重要。矛J用main—energy—thd和highlight—energy—thd这两个i殳定门卩艮与i殳定互补门限统计出当前帧和前一帧的主能量集中范围，如果两者无交叠，则判定发生场景切换。侈'J^口"i殳main—energy—thd=90y。，highlight—energy一thd-10y。，如果前一帧的主能量(90%以上)集中在灰度100以下，且当前帧的主能量(90%以上)集中在灰度120以上，二者无交叠，则必然发生了场景切换。这种方法可以正确判定绝大多数明显的场景切换情况，如黑白之间的切换。在发生场景切换时，需加快上述自适应IIR滤波，即增大增量权重"，同时不再受最大允许变化幅度^^的限制。理论上，场景切换的度量需要用到向量距离。记^"G')为当前统计帧的histogram分布向量，如图2所示，""-'(/)为前一纟克i十帧的histogram分布向量，则二者的3巨离为l(//，//_)=H;E""K(0—仏-!")_仏-'(力l(7)/=1/=1其中，,=(/—力，化。,W,，U的大小表征了前后两帧图像的差异程度。虽然可以用A。'(A，A一)大于设定值确定发生场景切换，但是从式(7)中可以看出上式的计算过于复杂，不适宜集成电路实现。而采用本发明实施例中的判别方法，判别过程较为简单，适合于集成电3各实玉见。优选地，在上述动态背光控制方法中，调整^L重值的步骤包括当判断发生场景切换时，增大纟又重值，如将纟又重值从l/8增大到1/4。优选地，在上述动态背光控制方法中，对第一特征值进行IIR自适应滤波的步艰《包才舌根据/(")=/("-1)+"_/("-1)]计算滤波结果/(")，其中为当前帧第一统计特征值，/("一0前一帧的滤波值，"为当前统计值的权重。只要调控这一参数，即可实现对/(")变化幅度的控制，即实现'隄变调控。这相比FIR滤波要简单得多，且物理意义更明确。优选地，在上述动态背光控制方法中，对第一特征值进行IIR自适应滤波的步4f还包^":根据前一帧滤波值八"—D,根据+/("-1)]/("-1)]|<厶/匪/(")=/("一1)+AAiax,"'一/("一l)]》/("-1)-A/max，'/".[/z(")-/("-l)]《-(对当前帧的最大允许变化幅度A/,做自适应调整。^f牛学研究已经i正明，人类一见觉的分辨能力具有如下特性记人眼在环境亮度为L时的"恰能分辨差别"(JustNoticeableDifference,JND)为AZ，则^"1%。即人眼能分辨的亮度差别为环境亮度的1%以上，再小的差别人眼无法分辨；越暗的环境人眼的分辨能力越强，越亮的环境人眼的分辨能力越差。为了适应人类一见觉系统的分辨能力特性，可以才艮据前一帧滤波值/("-",对当前帧的最大允许变化幅度A/皿做自适应调整,("-1)越小，A/:腐越小；反之，/("-0越大，A/,越大。这样使人眼无法分辨动态背光的亮度变化，达到消除闪烁的目的。例如，可以按/("—0的大小，将A/皿区分为8个等级，设最低的A/腿为A/max0)，贝ljA/max(乂)=■/A/maxG),=1~8。从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下冲支术效果采用统计方法为简单易4亍的单向统计，^使统计的專交为简单；用像素数据主要集中的灰度范围，即能量集中范围作为统计特征值，对高亮过饱和实施量化控制，在高亮过饱和与节能效果间实现了可编程的最佳权衡；采用自适应IIR滤波，仅需一个滤波系数，滤波性能宽范围可控；结合场景切换^r测，使动态背光控制适用于各种浮见频显示内容。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所組成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电14路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的^_件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。权利要求1.一种动态背光控制方法，其特征在于，包括以下步骤以设定灰阶值作为边界值，统计当前帧中大于所述灰阶值的视频图像像素，形成所述视频图像像素的单向统计向量Hn(i)，其中i＝0～(N-1)，N为视频灰度取值范围内的任意自然数；根据所述单向统计向量与预定的门限和预定的互补门限获取所述视频图像像素的第一统计特征值h1(n)和第二统计特征值h2(n)；根据所述视频图像像素的第一统计特征值h1(n)和第二统计特征值h2(n)判断是否发生场景切换，根据判断结果，调整IIR滤波的权重值，对所述第一特征值实施自适应IIR滤波，得到滤波结果f(n)；根据所述滤波结果f(n)对所述视频图像的背光衰减和数据增益进行调整。2.根据权利要求1所述的动态背光控制方法，其特征在于，获取所述第一统计特4正值的步艰《包括按i由大到小的顺序，将各//(/)与第一数值进行比较，获得第一个超过第一数值的单向统计向量//(内，其中第一数值为所述预定的门限与当前帧图像的总像素数的乘积；才艮据计算当前帧第一统计特征值&(")，其中/]=p+1°3.根据权利要求1所述的动态背光控制方法，其特征在于，获取所述第二统计特4正值的步艰A包括按i由大到小的顺序，将各仏(!')与第二凄t值进行比较，获得第一个超过第二数值的单向统计向量，其中第二数值为所述预定的互补门限与当前帧图像的总像素数的乘积；才艮据A(g),计算当前帧第二统计特征值&("),其中4.根据权利要求1所述的动态背光控制方法，其特征在于，判断是否发生场景切换包括获耳又当前帧和前一帧的所述第一统计特4正值和所述第二统计特征值W")、D和&("-0;若满足条件力'(")("_0或&(")》W"-1)，判定发生场景切换。5.根据权利要求4所述的动态背光控制方法，其特征在于，调整所述一又重值的步骤包括当判断发生场景切换时，增大权重值。6.根据权利要求1所述的动态背光控制方法，其特征在于，对所述第一特征值进行IIR自适应滤波的步骤包括才艮才居/(")=/("-1)+"[/7(")—/("—1)]计算滤;皮结果,(")，其中W")为当前帧第一统计特征值，y("-"前一帧的滤波值，"为当前统计值的权重。7.根据权利要求6所述的动态背光控制方法，其特征在于，对所述第一特征值进行IIR自适应滤波的步骤还包括根据前一帧滤波值一0<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>对当前帧的最大允许变化幅度A/,做自适应调整'全文摘要本发明提供了一种动态背光控制方法，包括以下步骤以设定灰阶值作为边界值，统计当前帧中大于灰阶值的视频图像像素，形成视频图像像素的单向统计向量H_n(i)，其中i＝0～(N-1)，N为视频灰度取值范围内的任意自然数；根据单向统计向量与预定的门限和预定的互补门限获取视频图像像素的第一统计特征值h₁(n)和第二统计特征值h₂(n)；根据视频图像像素的第一统计特征值h₁(n)和第二统计特征值h₂(n)判断是否发生场景切换，根据判断结果，调整IIR滤波的权重值，对第一特征值实施自适应IIR滤波，得到滤波结果f(n)；根据滤波结果f(n)对视频图像的背光衰减和数据增益进行调整。文档编号G09G3/34GK101673515SQ200910235789公开日2010年3月17日申请日期2009年10月15日优先权日2009年10月15日发明者张秀峰申请人:硅谷数模半导体(北京)有限公司