CN101826282B - 一种液晶显示装置和数字图像信号的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液晶显示装置，包括液晶驱动模块、背光驱动模块、液晶面板和LED背光，其特征在于，还包括：图像信号接收模块、图像缓存模块、图像分析模块、背光亮度计算模块、液晶灰度计算模块，本发明还公开了该液晶显示装置的数字图像信号处理方法，本发明采用整屏背光调整方法并配合液晶灰度补偿方法，使背光亮度根据画面内容变化，降低了功耗，提高了显示对比度，保证了显示画面的效果。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及的是使用LED背光的液晶显示装置，以及数字图像信号的处理方法。
背景技术
在显示器中，阴极射线管(CRT)曾经一度占据整个市场，但由于其重量和体积上的限制，无法满足电子产品小型化和轻量化的趋势，当前需要一种体积小巧的显示装置来替代CRT显示器。之后随着对显示技术的研究，液晶显示器(LCD)以其体积小、重量轻和低功耗等优点，可以实现替代CRT的显示功能，随着对LCD的深入研究，已经大量应用于平板显示器和个人电脑等显示终端设备中，且市场对LCD的需求呈现逐年增长趋势。
由于LCD为被动显示，本身是不会发光的，需要有一背光单元来照射LCD面板，靠透过的光线来显示图像，因此LCD需要一个背光单元作为其光源，以供图像显示用。
目前的LCD背光主要有冷阴极灯管(CCFL)和发光二极管(LED)两种类型。
CCFL背光一度成为主流，以其成本低廉，技术简单被推崇。但其使用寿命短、易损，在亮度和色彩还原上具有先天的不足，难以满足高质量的图像显示要求，且CCFL含有对环境危害巨大的金属汞，世界各地已经陆续出台了对含有汞的产品的诸多的限制。为此LED背光应运而生。相对传统CCFL背光，采用LED做背光的LCD，亮度更高色彩表现力更强，其色彩还原范围可达NTSC的105％，远优于CCFL背光的70％～85％的表现水准，更容易做到广色域。另外LED的使用寿命可达10万小时，优于CCFL半亮状态的8万小时。且在电路设计更为简单省去了CCFL所需的逆变高压电路，结构更简单。基于以上诸多优点，使得目前LED已逐渐取代CCFL，大量应用于LCD的背光中。
已经出现了一种LED背光的液晶显示装置，其中的背光亮度是固定的，不能根据液晶显示内容的变化而进行调整。而液晶即使在灰度级为0时，其透射率也达不到0。因此，总有一部分光会透过液晶(漏光)，导致液晶显示画面应该“暗”的地方不够“暗”，降低了显示对比度；同时，背光源的大部分光被液晶阻挡，降低了背光利用率，产生了额外的能量消耗。
逐渐出现了一种采用动态背光技术的液晶显示装置，动态背光控制技术有以下几种方法：
最大值法：用一帧输入图像信号的灰度最大值作为背光调整值。此方法的缺点是对图像上的噪点敏感，功耗节省少。
平均值法：用一帧输入图像信号的灰度平均值作为背光调整值。此方法的缺点是对较暗的图像，背光亮度过低，损失图像的细节。
IMF算法：此算法通过计算图像的灰度直方图的IMF曲线来得到背光调整值，缺点是计算复杂，不利于实现。
专利US20080291153中提出的算法存在以下问题：1、此算法在处理亮度平均值较大，方差较小的图像，如单色图像时，有背光过低的问题。例如对于纯白色图像，按照此专利的算法，背光只有0.7；2、图像低灰部分液晶补偿过多，导致显示较暗的图像时，图像暗区发灰的问题更加明显。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，首先提供一种液晶显示装置，进一步是指提供一种使用LED作为背光源且该LED背光的亮度可以根据液晶显示内容的变化而进行动态调整的液晶显示装置，最后还提供一种液晶显示装置中数字图像信号的处理方法。
本发明的技术方案如下：
一种液晶显示装置，包括液晶驱动模块、背光驱动模块、液晶面板和LED背光，其中，还包括：图像信号接收模块、图像缓存模块、图像分析模块、背光亮度计算模块、液晶灰度计算模块；
所述图像信号接收模块分别与所述图像缓存模块、所述图像分析模块相连接，用于向所述图像缓存模块和所述图像分析模块提供数字图像信号；
所述图像缓存模块还与所述液晶灰度计算模块相连接，用于接收并缓存所述数字图像信号，提供给所述液晶灰度计算模块用于调整液晶灰度；
所述图像分析模块还分别与所述背光亮度计算模块和所述液晶灰度计算模块相连接，用于接收所述数字图像信号，对所述数字图像信号进行分析处理，得到图像亮度信号及其平均值与最大值，并将所述平均值传给所述背光亮度计算模块，并将所述图像亮度信号和所述最大值传给所述液晶灰度计算模块；
所述背光亮度计算模块还分别与所述背光驱动模块和所述液晶灰度计算模块相连接，用于根据所述平均值，计算背光亮度值，发送到所述背光驱动模块和所述液晶灰度计算模块；
所述液晶灰度计算模块，用于根据所述图像亮度信号、所述最大值和所述背光亮度值，计算调整后液晶灰度数据，并将所述调整后液晶灰度数据发送到所述液晶驱动模块。
所述的液晶显示装置，其中，所述图像分析模块包括亮度信号计算单元、平均值计算单元和最大值计算单元，所述亮度信号计算单元用于接收所述数字图像信号，根据公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B计算图像亮度信号，其中Y为图像亮度信号，R、G、B为所述数字图像信号的原始灰度数据，所述平均值计算单元与所述亮度信号计算单元连接，用于计算所述图像亮度信号的平均值Yavg，所述最大值计算单元与所述亮度信号计算单元连接，用于计算所述图像亮度信号的最大值Ymax。
所述的液晶显示装置，其中，所述图像分析模块包括顺次连接的亮度信号计算单元和直方图统计单元，所述亮度信号计算单元用于接收所述数字图像信号，根据公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B计算图像亮度信号，其中Y为图像亮度信号，R、G、B为所述数字图像信号的原始灰度数据，所述直方图统计单元用于对图像亮度信号Y进行直方图统计，所述直方图统计单元还分别与平均值计算单元和最大值计算单元连接，所述平均值计算单元用于根据所述直方图统计单元的统计结果计算所述图像亮度信号的平均值Yavg，所述最大值计算单元用于根据所述直方图统计单元的统计结果计算所述图像亮度信号的最大值Ymax
所述的液晶显示装置，其中，所述背光亮度计算模块包括顺次连接的平均值比较单元和背光亮度计算单元，所述平均值比较单元用于比较图像亮度信号的平均值Yavg与预设置阈值A0的大小，向所述背光亮度计算单元输出第一比较结果，所述背光亮度计算单元根据所述第一比较结果计算所述背光亮度值，其中0＜A0＜1。
所述的液晶显示装置，其中，所述背光亮度计算单元包括顺次连接的比较结果接收子单元、算法选择子单元，所述比较结果接收子单元用于接收所述第一比较结果，所述算法选择子单元用于根据所述第一比较结果和第一预设置逻辑计算所述背光亮度值BL，所述第一预设置逻辑为：如果Yavg＜A0，则BL＝k1×Yavg+b1；如果Yavg≥A0，则BL＝k2×Yavg+b2；开且，BL＝k1×Yavg+b1和BL＝k2×Yavg+b2在A0处相交，其中A0、k1、k2、b1、b2的取值范围是0＜A0＜1、-1＜k1＜0、0＜k2＜1、0＜b1＜1、0＜b2＜1。
所述的液晶显示装置，其中，所述液晶灰度计算模块包括顺次连接的最小调整值计算单元、最小液晶调整值比较单元、增益因子计算单元和灰度信号计算单元，还包括K值计算单元，所述K值计算单元与最小调整值计算单元和增益因子计算单元连接，所述最小调整值计算单元用于接收所述背光亮度值BL和所述图像亮度信号的最大值Ymax，根据公式Fmin＝BL/Ymax计算最小调整值Fmin，所述K值计算单元用于根据公式K＝k3×Fmin+b3计算K值，其中，-1＜k3＜0、0＜b3＜1，所述最小液晶调整值比较单元用于比较最小调整值Fmin和1的大小，输出第二比较结果，所述增益因子计算单元用于接收图像亮度信号Y、所述K值和所述第二比较结果，根据第二预设置逻辑计算增益因子f，所述第二预设置逻辑为：如果F min＜1，那么增益因子如果F min≥1，那么增益因子f(i，j)＝1，其中μ∈(0，1)，σ∈(0，1)，所述灰度信号计算单元用于接收所述增益因子f、所述背光亮度值BL和所述数字图像信号的原始灰度数据R、G、B，根据公式Rnew＝R×f/BL、Gnew＝G×f/BL、Bnew＝B×f/BL计算调整后液晶灰度数据Rnew、Gnew、Bnew。
一种应用于上述任一液晶显示装置的数字图像信号处理方法，其中，包括以下步骤：
A1：缓存所述数字图像信号；
A2：对所述数字图像信号进行分析处理得到图像亮度信号及其平均值和最大值；
A3：根据所述平均值，计算背光亮度，发送给所述背光驱动模块；
A4：根据所述图像亮度信号、所述最大值和所述背光亮度值，计算调整后液晶灰度数据，发送给所述液晶驱动模块。
所述的方法，其中，所述步骤A2具体包括以下步骤：
A21：接收所述数字图像信号，根据公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B计算图像亮度信号，其中Y为图像亮度信号；
A22：计算所述图像亮度信号的平均值Yavg；
A23：计算所述图像亮度信号的最大值Ymax。
所述的方法，其中，所述步骤A2具体包括以下步骤：
A21：接收所述数字图像信号，根据公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B计算图像亮度信号，其中Y为图像亮度信号；
A22：对图像亮度信号Y进行直方图统计；
A23：根据直方图统计结果计算所述图像亮度信号的平均值Yavg；
A24：根据直方图统计结果计算所述图像亮度信号的最大值Ymax。
所述的方法，其中：所述步骤A3具体执行如下操作：
A31：比较图像亮度信号的平均值Yavg与预设置阈值A0的大小，其中0＜A0＜1、；
A32：向所述背光亮度计算单元输入第一比较结果；
A33：根据所述比较结果计算所述背光亮度值。
所述的方法，其中，所述步骤A33具体包括以下步骤：
A331：接收所述第一比较结果；
A332：根据所述比较结果和第一预设置逻辑计算所述背光亮度值BL，所述第一预设置逻辑为：如果Yavg＜A0，则BL＝k1×Yavg+b1；如果Yavg≥A0，则BL＝k2×Yavg+b2，且BL＝k1×Yavg+b1和BL＝k2×Yavg+b2在A0处相交，A0、k1、k2、b1、b2的取值范围是0＜A0＜1、-1＜k1＜0、0＜k2＜1、0＜b1＜1、0＜b1＜1。
所述的方法，其中，所述步骤A4具体执行以下操作：
A41：接收所述背光亮度值BL和所述图像亮度信号的最大值Ymax，根据公式Fmin＝BL/Ymax计算最小调整值Fmin；
A42：根据公式K＝k3×Fmin+b3计算K值；
A43：比较最小调整值Fmin和1的大小，输出第二比较结果；
A44：接收图像亮度信号Y、所述K值和所述第二比较结果，根据第二预设置逻辑计算增益因子f，所述第二预设置逻辑为：如果Fmin＜1，那么增益因子如果F min≥1，
那么增益因子f(i，j)＝1，其中μ∈(0，1)，σ∈(0，1)，所述灰度信号计算单元用于接收所述增益因子f、所述背光亮度值BL和所述数字图像信号的原始灰度数据R、G、B，根据公式Rnew＝R×f/BL，Gnew＝G×f/BL，Bnew＝B×f/BL计算调整后液晶灰度数据Rnew、Gnew、Bnew。
本发明所提出的背光亮度计算方法具有以下有益效果：
1、本发明根据输入图像的亮度平均值Yavg，按照一条折线方程计算背光亮度值，专利US20080291153所提出的背光亮度计算方法是根据输入图像的亮度平均值Yavg和亮度方差Yvar来计算背光亮度值；
2、专利US20080291153所提出的背光亮度的计算方法在显示单色图像时，存在背光亮度过低的问题，本发明所提出的背光亮度的计算方法不存在背光亮度过低的问题，扩大了适用的图像范围；
3、本发明所提出的液晶灰度计算方法不需要低通滤波，这就降低了计算的复杂性更容易硬件实现。计算增益因子f的函数具有两边低中间高的曲线函数形态；
4、专利US20080291153中提出的计算增益因子f的函数是一条递减的折线方程。本发明所提出的液晶灰度计算方法可以避免图像上的低灰部分液晶补偿过多导致图像对比度降低的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图3是本发明实施例3的结构示意图；
图4是本发明实施例4的结构示意图；
图5是本发明实施例5的结构示意图；
图6是本发明方法的流程图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种液晶显示装置，如图1所示，包括：液晶驱动模块15、背光驱动模块16、液晶面板18和LED背光17，图像信号接收模块10、图像缓存模块11、图像分析模块12、背光亮度计算模块13、液晶灰度计算模块15。图像信号接收模块10分别与图像缓存模块11、图像分析模块12相连接，用于向图像缓存模块11和图像分析模块12提供数字图像信号；图像缓存模块11与液晶灰度计算模块14相连接，用于接收并缓存数字图像信号，供液晶灰度计算模块14调整液晶灰度使用；图像分析模块12与背光亮度计算模块13相连接，用于接收数字图像信号，对数字图像信号逐帧进行分析处理，得到图像亮度信号、图像亮度信号的平均值和图像亮度信号的最大值，并将图像亮度信号的平均值传给背光亮度计算模块，并将图像亮度信号和图像亮度信号的最大值传给液晶灰度计算模块；背光亮度计算模块13分别与背光驱动模块16和液晶灰度计算模块14相连接，用于根据图像亮度信号的平均值，计算背光亮度值，发送到背光驱动模块16和液晶灰度计算模块14；液晶灰度计算模块14，用于根据图像亮度信号、图像亮度信号的最大值和背光亮度值，计算调整后液晶灰度数据，并将调整后液晶灰度数据发送到液晶驱动模块15，由液晶驱动模块15驱动与其连接的液晶面板18，这样，本实施例采用全屏背光动态控制的方法，使背光亮度根据画面内容变化，降低了功耗。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2所示，优选的，本实施例在所述图像分析模块设置亮度信号计算单元121、平均值计算单元124和最大值计算单元123，所述亮度信号计算单元121用于接收所述数字图像信号，根据公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B计算图像亮度信号，其中Y为图像亮度信号，R、G、B为所述数字图像信号的原始灰度数据，所述平均值计算单元124与所述亮度信号计算单元121连接，用于计算所述图像亮度信号的平均值Yavg，所述最大值计算单元123与所述亮度信号计算单元121连接，用于计算所述图像亮度信号的最大值Ymax。
实施例3
在实施例1的基础上，如图3所示，优选的，本实施例在图像分析模块12中进一步设置一直方图统计单元121，其连接关系改变为：亮度信号计算单元121和直方图统计单元122顺次连接，亮度信号计算单元121用于接收数字图像信号，根据公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B计算图像亮度信号，其中Y为图像亮度信号，R、G、B为数字图像信号的原始灰度数据，直方图统计单元122用于对图像亮度信号Y进行直方图统计，直方图统计单元122还分别与平均值计算单元124和最大值计算单元123连接，平均值计算单元124用于根据直方图统计单元122的统计结果计算图像亮度信号的平均值Yavg，最大值计算单元123用于根据直方图统计单元122的统计结果计算图像亮度信号的最大值Ymax。
实施例4
应用于上述各实施例，如图4所示，优选的，本实施例在背光亮度计算模块13中设置顺次连接的平均值比较单元131和背光亮度计算单元132，平均值比较单元131用于比较图像亮度信号的平均值Yavg与预设置阈值A0的大小，向背光亮度计算单元输出第一比较结果，背光亮度计算单元根据比较结果计算背光亮度值。
又一个例子，背光亮度计算单元132包括顺次连接的比较结果接收子单元、算法选择子单元(图中未示出)，比较结果接收子单元用于接收第一比较结果，算法选择子单元用于根据比较结果和第一预设置逻辑计算背光亮度值BL，第一预设置逻辑为：如果Yavg＜A0，则BL＝k1×Yavg+b1；如果Yavg≥A0，则BL＝k2×Yavg+b2，并且，BL＝k1×Yavg+b1和BL＝k2×Yavg+b2在A0处相交，A0、k1、k2、b1、b2的取值范围是0＜A0＜1、-1＜k1＜0、0＜k2＜1、0＜b1＜1、0＜b2＜1。例如，在平面直角坐标系中，BL＝k1×Yavg+b1和BL＝k2×Yavg+b2在A0处相交。
实施例5
应用于上述各实施例，如图5所示，优选的，本实施例在液晶灰度计算模块14包括顺次连接的最小调整值计算单元141、最小液晶调整值比较单元142、增益因子计算单元143和灰度信号计算单元144，还包括K值计算单元140，K值计算单元140与最小调整值计算单元141和增益因子计算单元142连接，最小调整值计算单元141用于接收背光亮度值BL和图像亮度信号的最大值Ymax，根据公式Fmin＝BL/Ymax计算最小调整值Fmin，K值计算单元140用于根据公式K＝k3×Fmin+b3计算K值，其中参数取值范围为：-1＜k3＜0、0＜b3＜1，最小液晶调整值比较单元142用于比较最小调整值Fmin和1的大小，输出第二比较结果，增益因子计算单元143用于接收图像亮度信号Y、K值和第二比较结果，根据第二预设置逻辑计算增益因子f，第二预设置逻辑为：如果Fmin＜1，那么增益因子如果F min≥1，那么增益因子f(i，j)＝1，其中μ∈(0，1)，σ∈(0，1)。
灰度信号计算单元144用于接收增益因子f、背光亮度值BL和数字图像信号的原始灰度数据R、G、B，根据公式Rnew＝R×f/BL、Gnew＝G×f/BL、Bnew＝B×f/BL计算调整后液晶灰度数据Rnew、Gnew、Bnew。
实施例6
本实施例提供一种应用于上述各实施例的数字图像信号处理方法，如图6所示，该方法包括以下步骤：A1：缓存数字图像信号；A2：对数字图像信号进行分析处理得到图像亮度信号、图像亮度信号的平均值和图像亮度信号的最大值；A3：根据图像亮度信号的平均值，计算背光亮度，发送给背光驱动模块；A4：根据图像亮度信号、图像亮度信号的最大值和背光亮度值，计算调整后液晶灰度数据，发送给液晶驱动模块。
进一步优选的，步骤A2具体包括以下步骤：A21：接收所述数字图像信号，根据公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B计算图像亮度信号，其中Y为图像亮度信号；A22：计算所述图像亮度信号的平均值Yavg；A23：计算所述图像亮度信号的最大值Ymax。
另外还可以，在上述步骤A22之前增加一步骤：对图像亮度信号Y进行直方图统计，这样，步骤A2具体包括以下步骤：A21：接收所述数字图像信号，根据公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B计算图像亮度信号，其中Y为图像亮度信号；A22：对图像亮度信号Y进行直方图统计；A23：根据上步A22中的直方图统计结果计算所述图像亮度信号的平均值Yavg；A24：根据上步A22中的直方图统计结果计算所述图像亮度信号的最大值Ymax。
进一步优选的，步骤A3具体执行如下操作：A31：比较图像亮度信号的平均值Yavg与预设置阈值A0的大小；A32：向背光亮度计算单元输出第一比较结果；A33：根据比较结果计算背光亮度值。步骤A33具体包括以下步骤：A331：接收第一比较结果；A332：根据比较结果和第一预设置逻辑计算背光亮度值BL，第一预设置逻辑为：如果Yavg＜A0，则BL＝k1×Yavg+b1；如果Yavg≥A0，则BL＝k2×Yavg+b2，且BL＝k1×Yavg+b1和BL＝k2×Yavg+b2在A0处相交，A0、k1、k2、b1、b2的取值范围是0＜A0＜1、-1＜k1＜0、0＜k2＜1、0＜b1＜1、0＜b2＜1。
进一步优选的，步骤A4具体执行以下操作：A41：接收背光亮度值BL和图像亮度信号的最大值Ymax，根据公式Fmin＝BL/Ymax计算最小调整值Fmin；A42：根据公示K＝k3×Fmin+b3计算K值；A43：比较最小调整值Fmin和1的大小，输出第二比较结果；A44：接收图像亮度信号Y、K值和第二比较结果，根据第二预设置逻辑计算增益因子f，第二预设置逻辑为，如果Fmin＜1，那么其中μ∈(0，1)，σ∈(0，1)，如果F min≥1，那么f(i，j)＝1，灰度信号计算单元用于接收增益因子f、背光亮度值BL和数字图像信号的原始灰度数据R、G、B，根据公式Rnew＝R×f/BL，Gnew＝G×f/BL，Bnew＝B×f/BL计算调整后液晶灰度数据Rnew、Gnew、Bnew。
以下举例说明上述处理方法，以一帧分辨率为1024×768的图像为例，首先缓存上述数字图像信号，对该帧数字图像信号进行分析处理得到图像亮度信号Y，图像亮度信号的平均值Yavg为0.3631，图像亮度信号的最大值Ymax为1；根据图像亮度信号的平均值，计算背光亮度BL＝0.6453，发送给背光驱动模块；根据图像亮度信号Y、图像亮度信号的最大值Ymax和背光亮度值BL，根据公式Fmin＝BL/Ymax计算最小调整值Fmin＝0.6453，确定K值为0.1774，根据第二预设置逻辑计算得到该帧图像各像素对应的增益因子f，表1为前20×4个像素对应的增益因子f，根据各个增益因子f计算调整后液晶灰度数据，发送给液晶驱动模块，完成液晶灰度的调整。
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表1
采用上述方法处理数字图像信号，全屏动态控制背光亮度，使背光亮度根据画面内容变化，由于背光亮度的动态变化，不需要持续输出恒定亮度，从而能够大幅度地降低了功耗。同时液晶灰度也根据背光亮度的调整而调整，从而保证了显示画面的效果。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (11)
1.一种液晶显示装置，包括液晶驱动模块、背光驱动模块、液晶面板和LED背光，其特征在于，还包括：图像信号接收模块、图像缓存模块、图像分析模块、背光亮度计算模块、液晶灰度计算模块；
所述图像信号接收模块分别与所述图像缓存模块、所述图像分析模块相连接，用于向所述图像缓存模块和所述图像分析模块提供数字图像信号；
所述图像缓存模块还与所述液晶灰度计算模块相连接，用于接收并缓存所述数字图像信号，提供给所述液晶灰度计算模块用于调整液晶灰度；
所述图像分析模块还分别与所述背光亮度计算模块和所述液晶灰度计算模块相连接，用于接收所述数字图像信号，对所述数字图像信号进行分析处理，得到图像亮度信号及其平均值与最大值，并将所述平均值传给所述背光亮度计算模块，并将所述图像亮度信号和所述最大值传给所述液晶灰度计算模块；
所述背光亮度计算模块还分别与所述背光驱动模块和所述液晶灰度计算模块相连接，用于根据所述平均值，计算背光亮度值，发送到所述背光驱动模块和所述液晶灰度计算模块；
所述液晶灰度计算模块，用于根据所述图像亮度信号、所述最大值和所述背光亮度值，计算调整后液晶灰度数据，并将所述调整后液晶灰度数据发送到所述液晶驱动模块。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述图像分析模块包括亮度信号计算单元、平均值计算单元和最大值计算单元，所述亮度信号计算单元用于接收所述数字图像信号，根据公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B计算图像亮度信号，其中Y为图像亮度信号，R、G、B为所述数字图像信号的原始灰度数据，所述平均值计算单元与所述亮度信号计算单元连接，用于计算所述图像亮度信号的平均值Yavg，所述最大值计算单元与所述亮度信号计算单元连接，用于计算所述图像亮度信号的最大值Ymax。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述图像分析模块包括顺次连接的亮度信号计算单元和直方图统计单元，所述亮度信号计算单元用于接收所述数字图像信号，根据公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B计算图像亮度信号，其中Y为图像亮度信号，R、G、B为所述数字图像信号的原始灰度数据，所述直方图统计单元用于对图像亮度信号Y进行直方图统计，所述直方图统计单元还分别与平均值计算单元和最大值计算单元连接，所述平均值计算单元用于根据所述直方图统计单元的统计结果计算所述图像亮度信号的平均值Yavg，所述最大值计算单元用于根据所述直方图统计单元的统计结果计算所述图像亮度信号的最大值Ymax。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述背光亮度计算模块包括顺次连接的平均值比较单元和背光亮度计算单元，所述平均值比较单元用于比较图像亮度信号的平均值Yavg与预设置阈值A0的大小，向所述背光亮度计算单元输出第一比较结果，所述背光亮度计算单元根据所述第一比较结果计算所述背光亮度值，其中0＜A0＜1。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述背光亮度计算单元包括顺次连接的比较结果接收子单元、算法选择子单元，所述比较结果接收子单元用于接收所述第一比较结果，所述算法选择子单元用于根据所述第一比较结果和第一预设置逻辑计算所述背光亮度值BL，所述第一预设置逻辑为：如果Yavg＜A0，则BL＝k1×Yavg+b1；如果Yavg≥A0，则BL＝k2×Yavg+b2；并且，BL＝k1×Yavg+b1和BL＝k2×Yavg+b2在A0处相交，其中A0、k1、k2、b1、b2的取值范围是0＜A0＜1、-1＜k1＜0、0＜k2＜1、0＜b1＜1、0＜b2＜1。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶灰度计算模块包括顺次连接的最小调整值计算单元、最小液晶调整值比较单元、增益因子计算单元和灰度信号计算单元，还包括K值计算单元，所述K值计算单元与最小调整值计算单元和增益因子计算单元连接，所述最小调整值计算单元用于接收所述背光亮度值BL和所述图像亮度信号的最大值Ymax，根据公式Fmin＝BL/Ymax计算最小调整值Fmin，所述K值计算单元用于根据公式K＝k3×Fmin+b3计算K值，其中，-1＜k3＜0、0＜b3＜1，所述最小液晶调整值比较单元用于比较最小调整值Fmin和1的大小，输出第二比较结果，所述增益因子计算单元用于接收图像亮度信号Y、所述K值和所述第二比较结果，根据第二预设置逻辑计算增益因子f，所述第二预设置逻辑为：如果Fmin＜1，那么增益因子 如果Fmin≥1，那么增益因子f(i,j)＝1，其中μ∈(0,1),σ∈(0,1)，所述灰度信号计算单元用于接收所述增益因子f、所述背光亮度值BL和所述数字图像信号的原始灰度数据R、G、B，根据公式Rnew＝R×f/BL、Gnew＝G×f/BL、Bnew＝B×f/BL计算调整后液晶灰度数据Rnew、Gnew、Bnew。
7.一种应用于权利要求1至6任一液晶显示装置的数字图像信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1：缓存所述数字图像信号；
A2：对所述数字图像信号进行分析处理得到图像亮度信号及其平均值和最大值；
A3：根据所述平均值，计算背光亮度，发送给所述背光驱动模块；
A4：根据所述图像亮度信号、所述最大值和所述背光亮度值，计算调整后液晶灰度数据，发送给所述液晶驱动模块。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤A2具体包括以下步骤：
A21：接收所述数字图像信号，根据公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B计算图像亮度信号，其中Y为图像亮度信号；
A22：计算所述图像亮度信号的平均值Yavg；
A23：计算所述图像亮度信号的最大值Ymax；
或者，所述步骤A2具体包括以下步骤：
A21：接收所述数字图像信号，根据公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B计算图像亮度信号，其中Y为图像亮度信号；
A22：对图像亮度信号Y进行直方图统计；
A23：根据直方图统计结果计算所述图像亮度信号的平均值Yavg；
A24：根据直方图统计结果计算所述图像亮度信号的最大值Ymax。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤A3具体执行如下操作：
A31：比较图像亮度信号的平均值Yavg与预设置阈值A0的大小，其中0＜A0＜1、；
A32：向所述背光亮度计算单元输入第一比较结果；
A33：根据所述比较结果计算所述背光亮度值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤A33具体包括以下步骤：
A331：接收所述第一比较结果；
A332：根据所述比较结果和第一预设置逻辑计算所述背光亮度值BL，所述第一预设置逻辑为：如果Yavg＜A0，则BL＝k1×Yavg+b1；如果Yavg≥A0，则BL＝k2×Yavg+b2，且BL＝k1×Yavg+b1和BL＝k2×Yavg+b2在A0处相交，A0、k1、k2、b1、b2的取值范围是0＜A0＜1、-1＜k1＜0、0＜k2＜1、0＜b1＜1、0＜b1＜1。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤A4具体执行以下操作：
A41：接收所述背光亮度值BL和所述图像亮度信号的最大值Ymax，根据公式Fmin＝BL/Ymax计算最小调整值Fmin；
A42：根据公式K＝k3×Fmin+b3计算K值，其中，-1＜k3＜0、0＜b3＜1；
A43：比较最小调整值Fmin和1的大小，输出第二比较结果；
A44：接收图像亮度信号Y、所述K值和所述第二比较结果，根据第二预设置逻辑计算增益因子f，所述第二预设置逻辑为：如果Fmin＜1，那么增益因子 如果Fmin≥1，那么增益因子f(i,j)＝1，其中μ∈(0,1),σ∈(0,1)，所述灰度信号计算单元用于接收所述增益因子f、所述背光亮度值BL和所述数字图像信号的原始灰度数据R、G、B，根据公式Rnew＝R×f/BL，Gnew＝G×f/BL，Bnew＝B×f/BL计算调整后液晶灰度数据Rnew、Gnew、Bnew。
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