[发明专利]一种图像灰度感知的LCD高效能自适应全局背光调节方法

说明书

本发明公开一种图像灰度感知的LCD高效能自适应全局背光调节方法，属于图像处理以及LCD屏背光调节领域。该方法首先根据当前帧与下一帧待显示图像的灰度最大值和平均值检测背光亮度是否需要改变；若需改变，则根据待显示图像的灰度最大值和平均值，分析图像中高灰度级像素的贡献程度K，并根据灰度均值和K值大小动态调节背光亮度和背光控制信号的占空比PWM；然后将PWM的方根作为像素补偿系数γ，对待显示图像中每个像素进行像素补偿，弥补背光亮度降低引起的图像失真和提高图像对比度。本发明通过图像灰度感知自适应调节LCD屏的背光亮度，有效降低了显示功耗，同时提高了图像对比度，减小了图像高灰度细节显示失真。

技术领域

本发明提出的一种图像灰度感知的LCD高效能自适应全局背光调节方法，属于图像处理以及LCD屏背光调节领域。

背景技术

目前，LCD广泛应用于手机、平板、移动终端等嵌入式移动设备上，其显示功耗已成为这些设备耗电的主要原因。由于LCD屏幕本身不会发光，因此需要背光源为其提供显示的背景亮度。目前LCD屏幕一般由液晶显示模块和背光模块两个部分组成。前者负责图像数据的显示，而后者负责调节显示屏的亮度。根据图像内容调节背光模块中背光源的亮度，与使其保持恒定最大亮度相比，将大大降低显示功耗。

嵌入式移动设备中，一般采用全局背光调节算法。但现有的背光调节算法大多比较复杂，且未考虑前后帧图像内容关联，无论每帧图像内容是否发生变化，均重复执行背光调节和像素补偿的过程，计算效率低下。尤为重要的是，现有算法仅关注图像特征参数的灰度最大值和平均值，二者相同时，未考虑高灰度级像素对图像灰度的贡献，对低灰度图像和高灰度图像采用相同的背光亮度值和相同的像素补偿措施。因此，导致背光调节之后，图像显示功耗偏大、对比度较差，图像高灰度细节显示失真严重，影响人眼的视觉体验效果。本发明专利是针对上述问题的一种有效的背光调节设计方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，提出一种图像灰度感知的LCD高效能自适应全局背光调节方法，能自动感知图像灰度的变化，并自适应调节背光亮度。本发明可以在降低图像显示功耗的同时，提高图像对比度，并减小图像高灰度细节显示失真；且算法简单，实现代价低，计算效率高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种图像灰度感知的LCD高效能自适应全局背光调节方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

(1)将下一帧待显示图像由RGB色彩空间转换到YCbCr色彩空间，并将Y分量数据作为灰度感知的依据，计算其特征参数：灰度最大值Max_new和灰度平均值Avg_new；

(2)分别将Max_new和Avg_new与当前显示图像帧的特征参数Max_old和Avg_old进行比较，确定是否需要调节背光亮度：若Max_new＝Max_old，且Avg_new＝Avg_old，则说明不需要改变背光亮度和像素补偿校正系数，直接转步骤(1)；

(3)根据Max_new和Avg_new，分析高灰度级像素灰度分布范围及其对图像的贡献度K，根据Avg_new和K动态确定背光亮度BL，基于图像内容通过灰度感知自适应调节背光亮度，实现图像显示功耗的降低和图像高灰度细节显示失真的减小；

(4)根据步骤(3)所得背光亮度BL和原始背光亮度BL’，计算背光控制信号的占空比PWM，并将其方根作为像素补偿校正系数γ，对待显示图像中每个像素进行补偿，弥补背光亮度降低引起的图像失真和提高图像对比度；

(5)将增强后的Y分量数据与保留的CbCr分量数据融合，并将其由YCbCr色彩空间转换到RGB色彩空间；输出转换后图像和背光控制信号；