显示屏分时段调节显示优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及显示控制技术领域，特别涉及一种显示屏分时段调节显示优化方法。
【背景技术】
[0002] 由LED点阵组成的显示屏具有较高的发光效率、使用寿命长、大视角范围等一些 突出的优点，适合于户外显示的应用。然而，户外LED显示屏所处的环境光的变化对显示屏 画面的显示效果产生了不同程度的影响，这一问题在一定程度上限制了户外LED显示屏的 深入推广与应用。
[0003] 众所周知，从白天到夜晚，不同时间的环境亮度变化极大。在光照度较弱的夜晚， 如果LED显示屏的播放亮度过高，就会明显感觉眼睛的不适应，造成光污染；而在光照度较 强的中午，如果LED显示屏的播放亮度低于环境光亮度，就会明显感觉显示屏画面暗淡，造 成显示信息模糊不清，显示屏显示画面对比度下降。
[0004] 另外，一天之内，不同时间的光照色温同样在变化：日出后40分钟光色较黄，色温 约3000K ;正午阳光亮白，色温上升至4800K-5800K ;日落前光色偏红，色温又降至约2200K。 色温的变化会影响人的视觉对颜色的判断，就如在早晨日出或傍晚日落时刻，会看到天空 和大地被染上一层金黄色，这使人眼无法获知事物精确的颜色。并且，白天光线较强，环境 光色温较高，如果LED显示屏的色温较低，就会感觉太暗，将眼睛与LED显示屏的距离拉近 才能看清楚；而夜晚色温下降，如果LED显示屏的色温调得过高，就会太刺眼。长时间观察 未正确调校色温的LED显示屏，会对人的眼睛造成危害。
[0005] 现有技术通常通过调节LED显示屏的亮度来适应周围环境的变化，使用较多的亮 度控制方式为时间程控法和自动亮度法：
[0006] a)时间程控法：读取当前时间点，通过判断其所处的时间段来自动控制LED显示 屏亮度使其适应当前环境光照度的变化，此方法完全是基于软件实现的。基本原理是：按照 时间的推移，二十四小时内的天空亮度常规变化，将二十四个小时划分为多个时间段，依据 常规的环境光照度变化规律：早晨，傍晚光照度较弱；中午和下午的光照度相对较强，夜晚 环境光照度最暗。按照以上的分类方式对时间进行划分，根据这些时间段所对应的环境光 照度选取相应的LED显示屏亮度控制参数。具体实现过程为：PC机控制软件首先读取当前 的时间，并判断其所处的时间段，进而得到相应时间段所应选取的LED显示屏亮度控制参 数，进而发送给硬件控制器控制LED显示屏的亮度的强弱，最终实现亮度自适应环境光照 度的变化。用户可以根据需要在控制软件上对时间段进行手动设置，以满足不同的控制需 求；也可以通过增加时间段的数量，细化二十四小时亮度的变化区间，以期达到较好的控制 效果。
[0007] b)自动亮度法：此种控制方式主要由光探头和串口软件模块组成。光探头安装 在LED显示屏屏体之上，用于探测显示屏周围环境光照度，如果使用场合亮度不均匀，可在 LED显示屏四个顶角处各安装一个光探头，选取四个光探头光照度的平均值作为当前环境 的光照度。光探头通过串口将探测到的环境光照度传送给PC机控制软件，PC机控制软件 获取到环境光照度之后，按照一定的约束规则得到某一合适的控制亮度值，并传送给控制 系统，进而控制LED显示屏的亮度调节以适应外界的环境亮度的变化。
[0008] 上述方法虽然可有效地提高LED显示屏显示质量，但是这些方法，
[0009] 1)没有考虑光照色温的变化对LED显示屏显示效果的影响；
[0010] 2)仅对LED显示屏的亮度进行调节，不仅会带来功耗的问题，降低LED显示屏的使 用年限，而且在阳光直射的场景下，LED显示屏显示效果无法显著提高。
【发明内容】
[0011] 因此，为克服现有技术中的缺陷和不足，本发明提出一种显示屏分时段调节显示 优化方法，以在调节显示屏亮度的同时对显示屏的色温和/或对比度等参数进行控制，以 更好地适应显示屏周围环境光的变化。
[0012] 具体地，本发明实施例提出的一种显示屏分时段调节显示优化方法，包括步骤： (a)根据当前时间查找出所述当前时间所处时间段对应的预先设置的环境光色温和环境光 亮度；(b)基于所述环境光色温利用二元一次方程式计算所述显示屏的色温调节目标值； (c)基于所述环境光亮度利用分段函数计算所述显示屏的亮度调节目标值；以及（d)根据 所述色温调节目标值和所述亮度调节目标值控制调节所述显示屏的色温和亮度。
[0013] 在本发明的一个实施例中，上述显示屏分时段调节显示优化方法还包括步骤：对 输入图像进行灰度变换以用于调节对比度并在灰度变换后进行gamma调节以得到输出图 像，其中所述灰度变换使得所述输入图像的低灰部分的灰度值减小且高灰部分的灰度值增 大；以及控制所述显示屏显示所述输出图像。
[0014] 在本发明的一个实施例中，上述在对所述输入图像进行灰度变换过程中，当所述 环境光亮度小于阈值时不对所述输入图像做对比度增强、而当所述环境光亮度大于所述阈 值时对所述输入图像做对比度增强。
[0015] 在本发明的一个实施例中，上述灰度变换和gamma调节满足以下公式：
[0019] 其中，U e [0, 1]且表示输出图像的灰度归一化值，γ为gamma值，Y e [0, 1] 且表示输入图像进行所述灰度变换后的输出，I e [0，1]且表示输入图像的灰度归一化值， C(T)为对比度增强因子，L_ave(T)表示环境光亮度，L_表示显示屏的最大可调节亮度，β 为亮度调节因子且〇. 1〈 β〈10, L_/ β表示所述阈值。
[0020] 在本发明的一个实施例中，上述二元一次方程式为：
[0021] ct(T) = α · ct_ave (T) + Δ ct
[0022] 其中，T表示时间段，ct⑴表示显示屏在时间段T内的色温调节目标值，ct_ ave (T)表示时间段T内的环境光色温，a e [0. 5, 1. 2]且为色温调节因子，Δ ct用于对色 温进行微调且为零或者非零的常数。
[0023] 在本发明的一个实施例中，上述分段函数为：
[0025] 其中，T表示时间段，Lad](T)表示显示屏在时间段T内的亮度调节目标值，L_ ave (T)表示在时间段T内的环境光亮度，L_表示显示屏的最大可调节亮度，β为亮度调 节因子且〇. 1〈β〈1〇。
[0026] 在本发明的一个实施例中，上述环境光色温和环境光亮度分别为当前时间所处时 间段内测量得到的历史环境光色温平均值和历史环境光亮度平均值。
[0027] 此外，本发明另一实施例提出的一种显示屏分时段调节显示优化方法，包括步骤： (i)根据当前时间查找出所述当前时间所处时间段对应的预先设置的环境光亮度；（ii)基 于所述环境光亮度计算所述显示屏的亮度调节目标值，其中，当所述环境光亮度小于阈值 时所述亮度调节目标值与所述环境光亮度呈正比例关系、而当所述环境光亮度大于或等于 所述阈值时所述亮度调节目标值设为所述显示屏的最大可调节亮度；（iii)根据所述亮度 调节目标值控制调节所述显示屏的亮度；（iv)对输入图像进行灰度变换以用于调节对比 度并在灰度变换后进行gamma调节以得到输出图像，其中在对所述输入图像进行灰