[發明專利]一種基于S曲線和對數曲線的液晶像素補償兩步法

有效

• 申請號: 201711315807.4
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107895566B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 張濤;王伊飛;巫紅英
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G09G3/36
• 分類號: 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S曲線和對數曲線的液晶像素補償兩步法：將原始的RGB圖像轉化為灰度圖像；采用LED區域背光算法計算分區背光亮度；利用模糊?擴散法對分區背光亮度值進行背光平滑；將原始圖像的RGB色彩空間轉換為YUV色彩空間；對YUV色彩空間的圖像進行液晶像素補償；計算各像素的調整系數；根據調整系數，對各像素的U、V分量作相應的補償；最后將補償后的YUV色彩空間轉換為RGB色彩空間。本發明的一種基于S曲線和對數曲線的液晶像素補償兩步法，不但能有效地提高圖像對比度，還可以避免像素溢出失真，從而增強了調光后的圖像的顯示質量。

技術領域

本發明涉及一種液晶像素補償方法。特別是涉及一種基于S曲線和對數曲線的液晶像素補償兩步法。

背景技術

與以往進步緩慢的節奏不同，近兩年LCD顯示器行業迎來了高速發展期，2K甚至4K分辨率逐漸普及的同時，高動態范圍(High Dynamic Range，HDR)顯示技術也正成為顯示領域的研究熱點。自然界中蘊含大量的信息，人們通過獲取外部信息來了解整個世界，而在人類獲取這些信息的途徑中大約83％是來自于視覺。在科技日新月異的時代，人們對圖像/視頻的要求越來越高，為滿足人們能獲得絕佳的視覺體驗，HDR圖像/視頻開始大量涌現，它可以提供更多的動態范圍和圖像細節，它所呈現的畫面最接近于人眼觀看到的真實的自然場景，但現行的顯示視頻多為低動態范圍(Low Dynamic Range，LDR)顯示設備，由于其動態范圍受限無法真正顯示HDR圖像/視頻，人們從顯示器上看到的僅僅是一個屏幕表現，而非自然場景的真實再現，這就會造成觀看質量下降進而出現不真實感。而HDR顯示器能夠最大程度的再現真實場景的動態范圍，所帶來的最直接效果就是黑色表現得更加深邃且呈現出更多的細節，而在亮度方面能夠提升至更加真實的亮度表現，為用戶帶來更具層次感的畫面以及更多LDR顯示器所看不到的細節，給人以最直接的臨場感受。所以，開發HDR顯示系統正成為顯示研究領域的主流。

LCD屬于非自發光顯示設備，為最大程度地提高LCD的動態范圍以達到或接近人眼所能感受到的亮度范圍，一個有效途徑就是重新設計LCD的背光模組。傳統LCD采用全局背光技術，其動態范圍只有0～255，遠遠小于人眼可感知的自然場景的動態范圍，而且全局背光還存在較為嚴重的漏光現象，這也是限制了液晶顯示器對比度提高的一個主要原因。為了解決上述問題并盡可能大的提高動態范圍，人們提出了LED區域背光動態調光技術。背光單元屬于低分辨率面板，它控制圖像各分區的背光亮度，液晶單元是高分辨率單元，可以較好地保持圖像細節。根據光學理論，光學系統總的動態范圍是每部分光學系統動態范圍的乘積。

LED區域背光動態調光技術主要分為兩個部分：背光亮度提取和液晶像素補償。其中，背光亮度提取是指將背光模組分成若干矩形區域，根據各分區圖像內容動態提取能表征分區亮度信息的特征參數，然后根據該特征參數動態地改變各背光單元的亮度以控制對應區域光源的亮暗。液晶像素補償是區域背光動態調光技術的一個重要步驟，它保證了當背光亮度降低時，調光后的圖像經過補償后其整體亮度和色彩與背光全亮時基本保持不變。液晶像素補償就是根據背光亮度對輸入圖像的像素值進行一些必要的變換以得到預期的顯示效果的過程。在區域背光動態調光算法中，像素補償除了可以提升調光后圖像的顯示質量外，還可以提高圖像對比度。

通過查看大量文獻，我們發現大家普遍在確定分區背光亮度上做了很多研究工作，很少有人會去深入研究液晶像素補償方法。一種性能優良的區域背光算法應該是分區背光亮度提取與液晶像素補償相互配合共同作用顯示畫面的。

目前普遍的液晶像素補償算法主要分為線性補償方法和非線性補償方法。性能補償方法認為液晶顯示器的顯示亮度是背光部分和液晶顯示屏部分的亮度相乘的結果，即：

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