[发明专利]一种基于图像内容自适应的动态背光控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于数字电视与数字视频处理领域，具体涉及一种基于图像内容自适应的动态背光控制系统及方法。

背景技术

传统数字电视都采用恒定亮度的面光源，电能消耗大，是数字电视系统中能量消耗最大的部分，且液晶单元的透过率难以控制为零，即存在漏光现象，造成图像对比度下降。降低背光的功耗就降低了整机的功耗。这其中的技术包括改善背光源的驱动电路、改善LED的发光效率、开发新的LED种类以及动态背光等。动态背光恰好可以弥补面光源所造成的不足，是这些技术中最易实现、效果最明显的一项技术。尤其是直下式LED背光系统搭配动态背光技术，可大幅度降低整机耗电量、提高显示画面对比度、灰阶数、及减少残影等。

为了降低功耗和提高液晶显示器的对比度，产生了自适应动态背光技术。动态背光控制技术包括零维全局调光、一维分区调光和二维局域调光三种。零维全局调光即根据环境亮度调节画面整体亮度，对降低功耗以及提高观看舒适度有一定的效果，但效果甚微；一维分区调光即根据具体场景以及应用将背光块按水平或者垂直方向分成若干块，不同区域可以独立控制背光强度，尽管其控制简单，但应用场景极其有限；二维局域调光由于将背光块分成若干阵列，控制灵活，应用场景广泛，适应性强，在降低整机功耗增强静态对比度上具有明显的优势。

二维动态背光调节控制的核心问题是如何根据各区域图像内容确定各区域合适的背光亮度。目前最常见的用于确定背光源亮度方法有平均值法、最大值法以及平均值与最大值加权平均法。平均值法所确定的背光强度偏暗，虽然可有效降低功耗，但同时图像对比度也有所下降，而且图像失真较严重。最大值法虽然可以较大程度的保留图像细节，但却在降低功耗以及减少漏光等方面的作用微乎其微。平均值与最大值加权平均的方法虽然克服了平均值法与最大值法单独存在的问题，但是没有针对原始视频内容做相应补偿，依然没有解决图像内容失真的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服传统显示器背光方式所存在的问题，提供一种基于图像内容自适应的动态背光控制系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于图像内容自适应的动态背光控制系统，包括用于获得相应区域的背光亮度值的背光计算模块和用于对相应的像素点亮度值进行补偿的液晶补偿模块；其中，背光计算模块包括：

直方图统计模块用于计算各个背光块所覆盖的像素点的平均值与方差；

均值与最值加权平均模块用于根据图像细节丰富程度计算当前背光块的亮度值；

RAM读写模块用于控制背光亮度信息存入与读出；

串行数据流时序控制模块用于背光亮度信息的发送；

当视频信号输入时，视频流被分为两路，一路经过背光计算模块获得相应区域的背光亮度值，并通过串行数据流时序控制模块输出，另一路经过液晶补偿模块，根据背光亮度信息对相应的像素点亮度值进行补偿并输出显示。

本发明还公开了一种基于图像内容自适应的动态背光控制方法，包括以下步骤：

1)背光亮度计算：

SR01)根据输入视频的背光块覆盖的像素点的亮度平均值与方差值预计算相应的背光亮度，获得区域图像的直方图结果；

SR02)获得区域图像的直方图结果后，统计灰阶介于阈值与最大值之间的像素点个数；

SR03)将步骤SR02所获得的统计结果与预先设定的阈值Y_Gt进行比较，比较结果作为背光计算的判断条件；

SR04)将步骤SR03获得的比较结果与步骤SR01预计算获得的背光亮度进行计算获得最终的背光亮度值，并通过时序可编程的串行接口输出驱动背光阵列；

2)补偿各个背光块所覆盖的原始像素亮度值：

SL01)根据液晶补偿判断条件进行判断，是否进行液晶补偿；若进行液晶补偿，则执行步骤SL02；若不进行液晶补偿，则视频流直接输出；

SL02)补偿原始图像亮度，对视频流亮度信息进行补偿，以抵消背光变暗带来的图像内容失真，然后输出补偿后的视频流。

进一步的，步骤SR01)中，预计算相应的背光亮度的具体方法如下：

输入视频的背光块被分成了M×N个子块，每个子背光块所覆盖的像素点个数为P×Q；视频信号在进入背光计算通道后首先对P×Q个像素点进行直方图统计，获得当前块的平均值与方差值；

其中方差的计算采下式计算：