一种led节能显示方法、led显示屏系统及lcd显示设备的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种LED节能显示方法、LED显示屏系统及LCD显示设备，该方法包括：根据显示设备的动态范围，获取原图的亮度变化梯度大于某一阈值的多个边界；对多个边界进行不重叠分割，形成多个图像亮度区间；保持多个图像亮度区间中的边缘亮度梯度不变，对图像亮度区间中的亮度高的部分进行衰减处理形成修正后的图像；将修正后的图像发送至显示设备进行显示。本发明利用人眼关注锐利边缘这一错视效应，利用Countershading方法来实现在保持全局感知对比度不变的情况下，达到LED节能的目的。
【专利说明】
-种LED节能显示方法、LED显示屏系统及LCD显示设备
技术领域
[0001] 本发明设及图像处理技术，尤其设及一种L抓节能显示技术、L邸显示屏系统及LCD 显示设备。
【背景技术】
[0002] 大型Lm)全彩显示屏在户外或室内的应用越来越广泛，例如商场、道路交通、公告 板等都广泛使用LED。随着现代化发展，能源不断的消耗，资源不断的缺乏，生产规模不断扩 大，L邸显示屏的进一步节能是当下L邸全彩显示屏行业关注的热点。目前L邸行业提出的节 能方案有：
[0003] 1)从供电电源上着手。在现有的Lm)显示屏上直接采用半桥或全桥高效率开关电 源，再加上同步整流节能效果显著。给驱动1C恒流的状态下尽量的减小电源电压，通过红绿 蓝各管忍分开供电来达到更好的节能效果。当然运种非标准电压电源和新技术的应用成本 必然有所上升。从屏幕驱动1C上看，节能并不明显，减小驱动恒流压差还会带来包括成本在 内的新的问题。部分1C企业宣传驱动节能设计，无非是出于销售策略而已。
[0004] 2)降低显示屏亮度。根据P = UI，显示屏的能耗是直接和图像像素的亮度成正比 的，在电压不变的情况下，亮度越低，电流I越小，能耗越小。但降低显示屏亮度会导致显示 屏最大对比度下降。最大对比度是能客观评价L邸显示屏视频显示效果的重要指标，对显示 效果有很大影响。最大对比度越大意味着显示设备显示的图像可W具备更好的全局对比 度，图像的前景和后景区分度更高，图像层次感更好。最大对比度越小，图像就会显得灰蒙 蒙的，缺乏足够的层次感和对比度，运直接影响了人眼的感知效果。调整显示屏的亮度应该 是基于人类视觉系统的，应该做到对人眼的感知损失最小，因此，降低显示屏亮度并不是一 个很好的解决方案。
[0005] 对于上述两种方案，前者增加了运营成本，而且从屏幕驱动1C上看，节能效果并不 明显；后者在降低亮度的同时，图像对比度下降，显示质量变差。因此，如何很好地实现LED 节能显示的效果就变得及其重要。
【发明内容】
[0006] 因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种LED节能显示方 法、LED显示屏系统及LCD显示设备。
[0007] 本发明提供了一种L邸节能显示方法，包括：
[000引步骤一、根据显示设备的动态范围，获取原图的亮度变化梯度大于某一阔值的多 个边界；
[0009] 步骤二、对所述多个边界进行不重叠分割，形成多个图像亮度区间；
[0010] 步骤Ξ、保持所述多个图像亮度区间中的边缘亮度梯度不变，对所述图像亮度区 间中的亮度高的部分进行衰减处理形成修正后的图像；
[0011] 步骤四、将所述修正后的图像发送至所述显示设备进行显示。
[0012] 在本发明的一个实施例中，所述多个图像亮度区间包括从整体上呈现交替出现的 亮区间和暗区间。
[0013] 在本发明的一个实施例中，步骤Ξ包括：
[0014] 对所述图像亮度区间中的暗区间不进行衰减处理，对所述图像亮度区间中的亮区 间进行衰减处理。
[0015] 在本发明的一个实施例中，步骤Ξ中的衰减处理的公式为：
[0016]
其中，a代表亮度衰减的斜率，d代表图像 中的（i，j)点距离大尺度边缘的最小距离，S为从指定边缘处亮度衰减的梯度，A表示亮区 间，B表不暗区间。
[0017] 在本发明的一个实施例中，所述显示设备为L邸显示屏系统或者LCD显示设备。
[001引本发明又一实施例提供了一种L抓显示屏系统，包括L抓显示屏和L抓显示屏控制 器，所述L邸显示屏控制器根据上述实施例的方法进行节能显示。
[0019] 在本发明的一个实施例中，所述L邸显示屏控制器为同步控制器或者异步控制器。
[0020] 本发明再一实施例提供了一种LCD显示设备，包括Lm)背光源和控制器，所述控制 器根据上述实施例提供的方法对所述L邸背光源进行控制W实现节能显示。
[0021 ]本发明利用人眼关注锐利边缘运一错视效应，利用Countershading方法来实现在 保持全局感知对比度不变的情况下，达到LED节能的目的。Countershading技术是在相邻亮 度梯度处，创造一个逐步衰减的亮度变化，运样人眼感知到的物体轮廓和图像景深不会改 变，而显示屏的整体显示亮度会有所下降，整体耗能也会变少，实现节能。
[0022] 通过W下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知 道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，运是因为其应当参考 附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念 地说明此处描述的结构和流程。
【附图说明】
[0023] 为了更清晰地说明本发明或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描 述中所需要使用的附图作一简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运些附 图获得其他附图。下面将结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行详细的说明。
[0024] 图la-图化为视觉错视现象的对比图；
[0025] 图2为本发明实施例提供的一种L邸节能显示方法；
[0026] 图3a为本发明实施例提供的一种Lm)节能显示方法使用前的部分原始图像的亮度 变化图；
[0027] 图3b为本发明实施例提供的一种Lm)节能显示方法使用前的人眼感知到的亮度对 比度范围；
[0028] 图4a为本发明实施例提供的一种L抓节能显示方法使用后的同一部分原图亮度变 化图；
[0029] 图4b为本发明实施例提供的一种Lm)节能显示方法使用后的人眼感知到的亮度对 比度范围。
[0030] 图5为本发明实施例提供的一种Lm)节能显示方法使用前和使用后的实际效果对 比图。
【具体实施方式】
[0031] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发 明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不 是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0032] 请参见图la和图Ib，图la-图lb为视觉错视现象的对比图。视觉错视的研究发现， 人类视觉对于对比度的感知主要依靠两个物体的边缘梯度，如果边缘梯度能够被保留，图 像就拥有足够的层次感和对比度。W图中的错视现象为例，图la可W看到由中屯、向外圆环 的亮度越来越大，感知到的亮度变化近似为1:2:4(由内及外）形成了一种强烈的对比度变 化的感觉，人眼可W感受到很强的层次感。而实际上，图la和图化的亮度是一样的。用黑色 的圆圈覆盖上等亮度圆环的邻近的边缘如图lb会看到所有的圆环都是等亮度的，感知亮度 变化为1:1:1。
[0033] 本发明利用视觉错觉的现象，通过Countershading方法来实现在保持全局感知对 比度不变的情况下，即通过寻找图像的大尺度边缘，在图像亮度出现较大差异，即大尺度边 缘梯度处开始，对亮度大的区域做一个逐渐衰减的亮度变化，得到部分显示亮度降低，全局 感知对比度不变的图像，从而达到Lm)节能的目的。请参见图2,图2为本发明实施例提供的 一种L邸节能显示方法，具体做法如下：
[0034] 步骤一、根据显示设备的动态范围，获取原图的亮度变化梯度大于某一阔值的多 个边界；
[0035] 步骤二、对所述多个边界进行不重叠分割，形成多个图像亮度区间；其中，所述多 个图像亮度区间包括从整体上呈现交替出现的亮区间和暗区间。
[0036] 步骤Ξ、保持所述多个图像亮度区间中的边缘亮度梯度不变，对所述图像亮度区 间中的亮度高的部分进行衰减处理形成修正后的图像;其中，对所述图像亮度区间中的暗 区间不进行衰减处理，对所述图像亮度区间中的亮区间进行衰减处理。
[0037] 其中，衰减处理的公式为：
[0038]
其中，a代表亮度衰减的斜率，d代表图像 中的（i，j)点距离大尺度边缘的最小距离，S为从指定边缘处亮度衰减的梯度，A表示亮区 间，B表不暗区间。
[0039] 步骤四、将所述修正后的图像发送至所述显示设备进行显示。其中，该显示设备可 W是Lm)显示屏系统，也可W是包括Lm)背光源的LCD显示设备，此处不做任何限制，只要是 显示设备中包括LED即可。
[0040] 本发明利用人眼关注锐利边缘运一错视效应，利用Countershading方法来实现在 保持全局感知对比度不变的情况下，达到LED节能的目的。Countershading技术是在相邻亮 度梯度处，创造一个逐步衰减的亮度变化，运样人眼感知到的物体轮廓和图像景深不会改 变，而显示屏的整体显示亮度会有所下降，整体耗能也会变少，实现节能。
[0041] 实施例二
[0042] 为了更进一步地对本发明的技术方案进行详细描述，请参见图3a-图3b、图4a-图 4b和图5,图3a为本发明实施例提供的一种L邸节能显示方法使用前的部分原始图像的亮度 变化图；图3b为本发明实施例提供的一种Lm)节能显示方法使用前的人眼感知到的亮度对 比度范围；图4a为本发明实施例提供的一种L抓节能显示方法使用后的同一部分原图亮度 变化图；图4b为本发明实施例提供的一种Lm)节能显示方法使用后的人眼感知到的亮度对 比度范围。图5为本发明实施例提供的一种L邸节能显示方法使用前和使用后的实际效果对 比图。该方法包括如下步骤：
[0043] 第一步、输入原图，得到和显示设备动态范围一致的图像，并获取图像大尺度的边 缘。
[0044] 第二步、根据获取的大尺度边缘对图像进行不重叠的分块，然后对分块的图像进 行处理，使得从大尺度边缘处开始，对较亮的部分亮度做衰减变化，亮度暗的部分基本保持 不变，运样边缘台阶也是保持不变的。
[0045] 实现运样处理的方法可W有多种，其中一种处理方法为：
[0046]
其中，a代表亮度衰减的斜 率，d代表图像中的（i，j)点距离大尺度边缘的最小距离，δ为从指定边缘处亮度衰减的梯 度，A表不見区间，Β表不暗区间。
[0047] 图3a表示原始图像某一部分亮度变化曲线图，图3b表示人眼感知到亮度对比度范 围，图4a是该部分经过上述步骤处理之后的亮度变化曲线图，图4b是该部分经过上述步骤 处理之后的人眼对该部分感知到的亮度对比度范围。可W看到，处理之后边缘梯度保持不 变，在亮度高的部分做亮度衰减的同时，人眼感知到的对比度并没有发生变化。
[004引第Ξ步:得到感知对比度不变，显示亮度下降的图像。
[0049] 图5是应用本方法的原图和效果图的对比。左边的视图为原图，右边的视图是应用 本方法对原图处理之后的效果图。处理后的图较原图节省耗能6.7%，且经过比较可知，人 眼对两幅图像的感知并无差异，本方法实现了在节能的同时，又不降低图像的显示质量。
[0050] 本发明要利用人眼关注锐利边缘，对图像亮度做逐步衰减，并不影响人眼感知到 的全局对比度运一视觉错觉，在保持图像全局感知对比度不变的情况下，达到节能减排的 目的。同时，降低了应用成本和硬件难度。
[0051] 另外，本发明还提供了实施该方法的显示设备。具体地，该显示设备可W是Lm)显 示屏系统或者LCD显示设备。对于LED显示屏系统，包括LED显示屏和LED显示屏控制器，该 L邸显示屏控制器例如是同步控制器或者异步控制器。
[0052] 综上所述，本文中应用了具体个例对本发明注水井测试调配系统的原理及实施方 式进行了阐述，W上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核屯、思想；同时，对 于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变 之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应W所附的 权利要求为准。
【主权项】
1. 一种LED节能显示方法，其特征在于，包括： 步骤一、根据显示设备的动态范围，获取原图的亮度变化梯度大于某一阈值的多个边 界； 步骤二、对所述多个边界进行不重叠分割，形成多个图像亮度区间； 步骤三、保持所述多个图像亮度区间中的边缘亮度梯度不变，对所述图像亮度区间中 的亮度高的部分进行衰减处理形成修正后的图像； 步骤四、将所述修正后的图像发送至所述显示设备进行显示。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个图像亮度区间包括从整体上呈现交 替出现的亮区间和暗区间。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤三包括： 对所述图像亮度区间中的暗区间不进行衰减处理，对所述图像亮度区间中的亮区间进 行衰减处理。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤三中的衰减处理的公式为：，其中，a代表亮度衰减的斜率，d代表图像中的 (i，j)点距离大尺度边缘的最小距离，S为从指定边缘处亮度衰减的梯度，A表示亮区间，B表 示暗区间。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显示设备为LED显示屏系统或者LCD显示 设备。6. -种LED显示屏系统，包括LED显示屏和LED显示屏控制器，其特征在于，所述LED显 示屏控制器根据权利要求1-4任一项所述的方法进行节能显示。7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述LED显示屏控制器为同步控制器或者异 步控制器。8. -种LCD显示设备，包括LED背光源和控制器，其特征在于，所述控制器根据权利要求 1-4任一项所述的方法对所述LED背光源进行控制以实现节能显示。
【文档编号】G09G5/10GK105825805SQ201610349641
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】赵小明, 宗靖国, 常文静, 李佳, 苏奕月, 邵帅
【申请人】西安电子科技大学