[發明專利]一種基于改進混洗蛙跳算法的區域背光動態調光方法

有效

• 申請號: 201710644423.0
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107342056B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 張濤;巫紅英;趙鑫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G09G3/34
• 分類號: G09G3/34;G09G3/36
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種基于改進混洗蛙跳算法的區域背光動態調光方法，在基于圖像亮度典型特征值的基礎上將區域背光動態調光問題轉化為一個最優化問題，并將一種改進的混洗蛙跳算法應用于求解這一問題，以在所有的分區亮度分布方案中找到一種滿足在不大于某一能耗的情況下使區域調光后的圖像擁有最高的顯示質量。即，先是通過基于圖像亮度特征參數統計的方法確定一組初始背光亮度，然后通過一種改進的混洗蛙跳算法來求解各分區的最佳背光亮度，從而獲得最優的分區背光亮度分配方案。本發明確定的區域背光亮度分布方案能降低調光后圖像出現的失真從保證圖像顯示質量，同時還能較大程度地降低能耗，較好地平衡了圖像顯示質量與能耗之間的相互制約的關系。

技術領域

本發明涉及一種區域背光動態調光方法。特別是涉及一種基于改進混洗蛙跳算法的區域背光動態調光方法。

背景技術

1、區域背光亮度調節問題

背光模組是液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)的主要耗能部件，幾乎90％的電量能消耗在背光板上。傳統的LCD的背光源采用恒定亮度的面光源，背光亮度不能根據顯示圖像的內容而動態變化，即使在顯示暗景圖像時背光源亮度也始終處于常亮狀態，這導致能耗浪費較大。同時，這種背光模式使得液晶存在嚴重的漏光現象而限制了LCD對比度的提高，這導致顯示畫面對比度低進而影響到顯示質量。為了降低功耗同時提高畫面顯示質量，區域背光動態調光技術被提出。該技術可以實時地根據顯示內容動態調節相應分區的背光亮度。即對于暗區域，降低其背光亮度；而對于高亮區域，其背光亮度與初始亮度保持不變或稍有所降低。這樣不僅有效地降低了功耗，還有效地提高了LCD的對比度進而提升顯示質量。

對于區域背光的LCD背光模組來說，關鍵是確定各分區的背光亮度。我們知道，分區背光亮度降低的越多越有利于節能，但過度地降低背光亮度可能影響到圖像的顯示質量，因此，在確定分區背光亮度時應該綜合考慮這兩方面的因素。能耗和顯示質量這兩者之間不是完全對立的關系，在一定程度上，它們之前存在相互促進的作用。為更好地平衡這兩個因素對確定分區背光亮度的影響，可以將確定分區背光亮度看作是一個尋優的過程，即找到滿足能耗與顯示質量都達到最佳狀態下的折衷點，如圖1所示。因此，可以將區域背光動態調光問題轉化為一個最優化問題，即在所有的分區亮度分布方案中，一定存在一種方案滿足在顯示質量一定的情況下能耗最低或是能耗一定的情況擁有最高的顯示質量。

假設背光模組采用區域背光模式的LCD系統，其液晶面板大小為m×n，對于像素點ii，人眼從液晶屏上所感受的亮度為y_ii，則它表示為：

y_ii＝a_ii·b_ii

寫成Hadamard積矩陣的形式：

式中，a_ii和b_ii分別是對應于像素i的液晶面板光透射系數和背光亮度。a∈R^m×n是液晶面板中每個液晶像素光透射系數構成的矩陣，b∈R^m×n所有像素點背光亮度組成的矩陣。如果b_ii＝0，則說明像素ii的背光亮度為0，此時沒有光照射到該像素上；如果b_ii＝1，則說明此時對應于像素ii的背光是全開的。由于液晶本身的漏光特性，a_ii的值不可能為0。

理論上，背光模組可以做到每一個像素點對應于一個背光分區，即每個像素都對應一個背光源LED燈，但考慮到成本、散熱性能等多方面的因素，實際應用中都是一個分區包含成百上千個像素點，這種情況下就存在分區之間光的串擾問題，即像素點ii的實際背光亮度不僅受來自它自身所在分區背光亮度的影響，還受其他背光分區亮度的影響。所以，在模擬光擴散的過程中，可以將所有分區背光亮度對像素i背光亮度的貢獻表示為點擴散函數(Point Spread Function，PSF)系數矩陣H，則b_i即是矩陣H中對應的點擴散函數向量h與相應的LED燈發光強度乘積的總和，故有：