[发明专利]一种基于S曲线和对数曲线的液晶像素补偿两步法

说明书

一种基于S曲线和对数曲线的液晶像素补偿两步法：将原始的RGB图像转化为灰度图像；采用LED区域背光算法计算分区背光亮度；利用模糊‑扩散法对分区背光亮度值进行背光平滑；将原始图像的RGB色彩空间转换为YUV色彩空间；对YUV色彩空间的图像进行液晶像素补偿；计算各像素的调整系数；根据调整系数，对各像素的U、V分量作相应的补偿；最后将补偿后的YUV色彩空间转换为RGB色彩空间。本发明的一种基于S曲线和对数曲线的液晶像素补偿两步法，不但能有效地提高图像对比度，还可以避免像素溢出失真，从而增强了调光后的图像的显示质量。

技术领域

本发明涉及一种液晶像素补偿方法。特别是涉及一种基于S曲线和对数曲线的液晶像素补偿两步法。

背景技术

与以往进步缓慢的节奏不同，近两年LCD显示器行业迎来了高速发展期，2K甚至4K分辨率逐渐普及的同时，高动态范围(High Dynamic Range，HDR)显示技术也正成为显示领域的研究热点。自然界中蕴含大量的信息，人们通过获取外部信息来了解整个世界，而在人类获取这些信息的途径中大约83％是来自于视觉。在科技日新月异的时代，人们对图像/视频的要求越来越高，为满足人们能获得绝佳的视觉体验，HDR图像/视频开始大量涌现，它可以提供更多的动态范围和图像细节，它所呈现的画面最接近于人眼观看到的真实的自然场景，但现行的显示视频多为低动态范围(Low Dynamic Range，LDR)显示设备，由于其动态范围受限无法真正显示HDR图像/视频，人们从显示器上看到的仅仅是一个屏幕表现，而非自然场景的真实再现，这就会造成观看质量下降进而出现不真实感。而HDR显示器能够最大程度的再现真实场景的动态范围，所带来的最直接效果就是黑色表现得更加深邃且呈现出更多的细节，而在亮度方面能够提升至更加真实的亮度表现，为用户带来更具层次感的画面以及更多LDR显示器所看不到的细节，给人以最直接的临场感受。所以，开发HDR显示系统正成为显示研究领域的主流。

LCD属于非自发光显示设备，为最大程度地提高LCD的动态范围以达到或接近人眼所能感受到的亮度范围，一个有效途径就是重新设计LCD的背光模组。传统LCD采用全局背光技术，其动态范围只有0～255，远远小于人眼可感知的自然场景的动态范围，而且全局背光还存在较为严重的漏光现象，这也是限制了液晶显示器对比度提高的一个主要原因。为了解决上述问题并尽可能大的提高动态范围，人们提出了LED区域背光动态调光技术。背光单元属于低分辨率面板，它控制图像各分区的背光亮度，液晶单元是高分辨率单元，可以较好地保持图像细节。根据光学理论，光学系统总的动态范围是每部分光学系统动态范围的乘积。

LED区域背光动态调光技术主要分为两个部分：背光亮度提取和液晶像素补偿。其中，背光亮度提取是指将背光模组分成若干矩形区域，根据各分区图像内容动态提取能表征分区亮度信息的特征参数，然后根据该特征参数动态地改变各背光单元的亮度以控制对应区域光源的亮暗。液晶像素补偿是区域背光动态调光技术的一个重要步骤，它保证了当背光亮度降低时，调光后的图像经过补偿后其整体亮度和色彩与背光全亮时基本保持不变。液晶像素补偿就是根据背光亮度对输入图像的像素值进行一些必要的变换以得到预期的显示效果的过程。在区域背光动态调光算法中，像素补偿除了可以提升调光后图像的显示质量外，还可以提高图像对比度。

通过查看大量文献，我们发现大家普遍在确定分区背光亮度上做了很多研究工作，很少有人会去深入研究液晶像素补偿方法。一种性能优良的区域背光算法应该是分区背光亮度提取与液晶像素补偿相互配合共同作用显示画面的。

目前普遍的液晶像素补偿算法主要分为线性补偿方法和非线性补偿方法。性能补偿方法认为液晶显示器的显示亮度是背光部分和液晶显示屏部分的亮度相乘的结果，即：

Y_i,j×BL_full＝Y′_i,j×BL′_i,j