CN102404440B - 自动调节背光亮度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调节背光亮度的方法，涉及嵌入式设备的屏幕背光亮度调节技术领域。所述方法包括如下步骤：步骤一、对当前环境的光线强度进行采样，获取采样数据；步骤二、对采样数据进行平滑处理；步骤三、依照光强等级和采样数据的对应关系，根据采样数据获取对应的当前光强等级；步骤四、根据光强等级和背光亮度的对应关系，确定当前背光亮度；步骤五、根据上述当前背光亮度进行调节背光亮度。本发明还提供一种自动调节背光亮度的装置。本发明适用于手机、PDA等手持嵌入式设备，本发明不仅通过增加自动调光的级数来提高调节精度，而且在周围环境光线不断变化的情况下，也不会出现闪屏的情况，提高用户视觉体验且降低功耗。

Description

自动调节背光亮度的方法及装置

技术领域

本发明涉及嵌入式设备的屏幕背光亮度调节技术领域，尤其涉及一种自动调节背光亮度的方法及装置。

背景技术

在嵌入式手持设备，尤其是随着移动3G技术在国内的普及，越来越多的3G手机即将面市，3G手机通常都配有高亮度大尺寸的显示屏和支持丰富的多媒体数据业务，这些都对手机的续航能力带来极大的挑战。其中显示屏背光耗电较大，如果可以根据用户所在光线环境自动调节显示屏背光，这样就可以有效的降低功耗，提高电池续航能力，同时良好的自动调节背光功能可以给用户带来更加舒适的视觉体验。但是何时进行自动背光调节，即调节背光的光强阈值的设置，显得尤为重要。光强阈值的设置不仅与感光元件有关，同时与用户所在光线环境有关。如果光强采样值正好在光强阈值附近波动，就会不断自动调节背光，这不仅会引起闪屏现象而影响用户体验，而且会增加功耗。

自动背光控制允许设备在光传感器检测到环境光线的变化时自动调节背光。例如，在较亮的光线环境下，可以增加背光强度以便保持可读性，而在较暗的光线环境下，可以减弱背光强度以便使功耗降至最低。

为了实现自动调节背光亮度，现有技术提供的一个方案为，利用一个光敏器件(比如光传感器或者手机摄像头模块自身集成的光敏二极管)来获取环境光光强数据，通过预先设定好的背光参数表来调节屏幕背光。

现有技术的另一种方案为，用户可以根据需求来设置背光参数，以更加人性化的满足自身需求。

但是这两种方案都面临同样的问题：光敏器件本身对光强的感应有一定误差，用户所在的光线环境也是千差万别，这样采样到的光强数据就会在一定范围内波动，如果固定设置自动调节背光的阈值，而采样数据正好在阈值附近波动，就会不断调节背光，引起闪屏现象，从而影响了用户体验、增加了功耗。随着增加自动调节背光的级数，出现这种闪屏现象的几率就会增大。

当前方法主要存在以下问题和不足：

自动调节背光的级数较少，虽然增加级数可以降低功耗，但是出现闪屏的几率也会随之增大。

在光线不稳定的情况下可能出现频繁调节背光的现象。

当光线强度的采样值在自动调节背光的光强阈值附近波动时，会出现闪屏现象。

发明内容

本发明主要解决的技术问题就是提供一种自动调节背光亮度的方法及装置，可有效解决自动调节背光过程中可能出现的闪屏现象，增加自动调节背光的级数，增强用户体验，降低功耗。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种如下技术方案：

一种自动调节背光亮度的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、对当前环境的光线强度进行采样，获取采样数据；

步骤二、对采样数据进行平滑处理；

步骤三、依照光强等级和采样数据的对应关系，根据采样数据获取对应的当前光强等级；

步骤四、根据光强等级和背光亮度的对应关系，确定当前背光亮度；

步骤五、根据上述当前背光亮度进行调节背光亮度。

作为上述技术方案的改进，在步骤二中采用加权平均算法来去除采样数据的波动，通过计算当前采样数据和前N-1个采样数据的相关性获得当前输出的采样数据值Y，Xi代表采样数据，ε₁，ε₂，ε₃...ε_N为加权系数，且ε₁+ε₂+ε₃+...+ε_N＝1：

$Y=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{\ϵ}}_i{X}_i\right)={\mathrm{\ϵ}}_1{X}_1+{\mathrm{\ϵ}}_2{X}_2+{\mathrm{\ϵ}}_3{X}_3+...{+\mathrm{\ϵ}}_N{X}_N.$

作为上述技术方案的改进，采样数据的范围为0到255，其划分为不同的区间范围，分别对应不同的光强等级。

作为上述技术方案的改进，步骤四中，首先判断当前光强采样数据是否在光强阈值附近波动，如果不是，则通过光强等级和背光亮度的对应关系确定当前背光亮度；如果是，则调节光强阈值，然后根据光强等级和背光亮度的对应关系确定当前背光亮度。

作为上述技术方案的改进，步骤五中还进一步包括如下步骤：

首先判断当前背光亮度是否和前一次的背光亮度相同，如果不相同，则执行下一步；如果相同，则不对背光亮度进行调节，返回步骤一；

判断在设定的时间段内是否超过背光亮度的调节次数，如果超过设定的调节次数，则不对背光亮度进行调节；如果没有超过设定的调节次数，则对背光亮度进行调节。

本发明还提供一种自动调节背光亮度的装置，所述装置包括中央处理器，以及由中央处理器控制的光传感器、背光控制器、背光调节模板以及内存。

作为上述技术方案的改进，内存内保存了光强等级和采样数据的对应关系以及光强等级和背光亮度的对应关系。

作为上述技术方案的改进，背光调节模块包括平滑处理模块、光强等级确认模块、当前背光亮度选择模块、背光亮度比较模块以及计数器。

作为上述技术方案的改进，光传感器在中央处理器的控制下对周围环境的光线强度进行采样，获取采样数据，并传送给中央处理器。

作为上述技术方案的改进，中央处理器调取光强等级确认模块，通过查询光强等级和采样数据的对应关系获取对应的光强等级。

作为上述技术方案的改进，中央处理器调取当前背光亮度选择模块，根据光强等级和背光亮度的对应关系确定当前背光亮度。

作为上述技术方案的改进，中央处理器在确定当前背光亮度之前首先判断光强采样数据是否在光强阈值附近波动，如果在光强阈值附近波动时，则提高光强阈值，然后再根据提高后的光强阈值选择当前背光亮度。

作为上述技术方案的改进，中央处理器调取背光亮度比较模块，判断当前背光亮度和上一次背光亮度是否相同，如果和上一次背光亮度相同，则启动光传感器继续进行采样；如果和上一次背光亮度不同，则先调取计数器计算一下在设定的时间段内背光亮度的调节次数是否超过设定次数，如果超过，则启动光传感器继续进行采样；如果没有超过，启动背光控制器调节背光亮度。

作为上述技术方案的改进，背光调节模块还包括一个计数器，用于计算在设定的时间段内背光亮度的调节次数。

作为上述技术方案的改进，背光调节模块还包括一个用户设定模块，便于对背光亮度进行自设定。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：本发明适用于手机、PDA等手持嵌入式设备，本发明对光强的采样数据进行平滑处理并采用动态阈值调节方法，并将采样数据划分为多个区间范围，对应不同的光强等级，且加入计数器对设定时间内的背光亮度调节次数进行累加，本发明不仅通过增加自动调光的级数来提高调节精度，而且在周围环境光线不断变化的情况下，也不会出现闪屏的情况，提高用户视觉体验且降低功耗。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明自动调节背光亮度的方法的流程示意图；

图2是本发明自动调节背光亮度的方法的详细流程示意图；

图3是本发明自动调节背光亮度的装置的框架示意图；

图4是本发明自动调节背光亮度的装置内背光调节模块的框架示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

请参阅图1和图2，本发明提供一种自动调节背光亮度的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、获取当前光强的采样数据。

在步骤一中，中央处理器10控制光传感器13获取光强的采样数据，采样数据的取值范围为【0，255】，取值越大，则代表光线强度越大。

步骤二、对采样数据进行平滑处理。

在步骤二中，通过对采样数据进行平滑处理来减少采样数据的波动性，即在一个稳定的光强环境下，在不同时间采样数据差别不大，采样数据曲线曲率较小，通过平滑处理后的采样数据应该接近光线强度的数学期望值；在一个不稳定的光强环境下，在不同时间采样数据差别较大，获取采样数据曲线曲率较大，通过本发明的平滑处理可获得比算术均值算法更大的曲率(即在光强突变的情况下，采样数据可做出快速反应，延时较低)，从而减少采样数据的波动。在光线强度有较大变化的情况下，平滑数据应该有较大的斜率来表现这种光线强度的变化。

因为外部的光强是不断变化的，故采集到光强的采样数据不是一个定值，而是在一定范围内波动，这对后期的数据处理带来影响，尤其是采样数据在自动调节背光的光强阈值附近波动。

具体地，本发明采用了加权平均算法来去除采样数据的波动，其基本思想是当前输出值Y不仅和当前采样数据有关，同时也和前N-1个采样数据相关，相关性用加权系数来表示，X_i代表采样数据。算法描述如下：

$Y=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{\ϵ}}_i{X}_i\right)={\mathrm{\ϵ}}_1{X}_1+{\mathrm{\ϵ}}_2{X}_2+{\mathrm{\ϵ}}_3{X}_3+...+{\mathrm{\ϵ}}_N{X}_N$

其中：ε₁，ε₂，ε₃...ε_N为加权系数；且ε₁+ε₂+ε₃+...+ε_N＝1。一般可以写成以下形式：

$Y=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_1{X}_1+{\mathrm{\ϵ}}_2{X}_2+{\mathrm{\ϵ}}_3{X}_3+...+{\mathrm{\ϵ}}_N{X}_N}{\mathrm{\ϵ}}$

其中ε₁+ε₂+ε₃+...+ε_N＝ε，且ε为2的幂。

在本发明较佳实施例中，取ε＝4，ε₁＝6，ε₂＝4，ε₃＝3，ε₄＝3。当然这里可以根据具体需求(比如平滑效果、运算量等因数)修改这些参数。

通过本发明的平滑处理，采样数据的波动幅度减小，同时有很好的抑制突变采样值，这种抑制效果可以防止光线强度突变带来的影响。

步骤三、确定当前光强等级。

获得平滑处理的采样数据后，调取光强等级参数表，如表1所示，根据采样数据获取对应的当前光强等级。

在本发明的较佳实施例中，采用了八级光线强度来自动调节背光。当采样数据小于等于30的时候为第一级光强，当采样数据大于30小于等于60的时候为第二级光强，以此类推。采用较多光强级数的好处是自动调光精度更高，更加降低功耗。

表1光强等级参数表

步骤四、确定当前背光亮度。

根据当前光强等级确定当前背光亮度，首先判断当前光强采样数据是否在光强阈值附近波动，如果不是，则通过表2背光参数表确定背光亮度；如果是，则采用动态阈值算法调节光强阈值，然后根据背光参数表确定背光亮度。

表2背光参数表

所述光强阈值，即从表1光强等级参数表中得出的30、60、90、120、150、180、210，当用户所在光线环境的表1和表2阈值附近，则调整表1和表2阈值。

本发明采用动态阈值算法的具体工作流程如下：

设V为当前光强的采样数据，C为光强阈值，假设当前光强等级处于a，b等级之间：

当V≤C时，光强等级为a等级；

当C-t＜V＜C+t时，t代表波动值，即光强的采样数据在光强阈值附近波动的时候，光强阈值C会提升到C+delta，光强等级为a等级；

当V≥C时，光强等级为b等级；

下一次，

当V≤C+delta时，光强等级为a等级；

当C+delta-t＜V＜C+delta+t时，即光强的采样数据在光强阈值附近波动的时候，当前光强阈值C+delta恢复到初始值，光强等级为b等级；

当V≥C+delta时，光强等级为b等级；

以上公式中，t取4，delta取15，这个取值可以根据实际对采样数据的要求进行变更。由于前面做了平滑处理，在稳定光强环境下，V的波动较小。上述方法中，避免了当光强的采样数据在固定的光强阈值时上下波动时，背光亮度频繁地被调节，从而引起闪屏，造成不良的用户体验，同时也增加了功耗。当光强的采样数据在光强阈值附近波动时，则提高光强阈值，根据新的光强阈值再对采样数据进行判断，进而根据背光参数表确定背光亮度。

在本发明其他较佳是实施例中，表1和表2是和具体硬件相关的(即光传感器的特性)，开发人员需要根据特定的感光硬件去调节表1和表2。

步骤五、调节背光亮度。

步骤5.1、首先判断当前获取的背光亮度是否和前一次的背光亮度相同，如果不相同，则执行步骤5.2；如果相同，则不对背光亮度进行调节；

步骤5.2、判断在设定的时间段内是否超过背光亮度的调节次数，如果超过设定的调节次数，则不对背光亮度进行调节；如果没有超过设定的调节次数，则控制背光控制器15对背光亮度进行调节。

请参阅图3和图4，本发明还提供一种自动调节背光亮度的装置，所述装置包括中央处理器10，以及由中央处理器10控制的背光调节模块11、光传感器13、背光控制器15以及内存17。

光传感器13在中央处理器10的控制下对周围环境的光强(光线强度)进行采样，获取采样数据，并传送给中央处理器10。

内存17内保存了光强等级参数表和背光参数表。

背光调节模块11包括平滑处理模块101、光强等级确认模块103、当前背光亮度选择模块105、背光亮度比较模块107以及计数器109。

中央处理器10收到采样数据后调取平滑处理模块101，对该采样数据进行平滑处理，以期减少采样数据的波动。

然后调取光强等级确认模块103，通过查询内存17内保存的光强等级参数表，根据光强采样数据与光强等级之间的对应关系获取对应的光强等级。

调取当前背光亮度选择模块105，通过查询内存17内保存的背光参数表，根据光强等级确定当前背光亮度。中央处理器10在确定当前背光亮度之前首先判断光强采样数据是否在光强阈值附近波动，如果在光强阈值附近波动时，则动态提高光强阈值，然后再根据提高后的光强阈值选择相应当前背光亮度。

最后调取背光亮度比较模块107，判断当前背光亮度和上一次背光亮度是否相同，如果和上一次背光亮度相同，则启动光传感器13继续进行采样；如果和上一次背光亮度不同，则先调取计数器109计算一下在设定的时间段内背光亮度的调节次数是否超过设定次数，如果超过，则说明背光亮度调节次数过多，启动光传感器13继续进行采样；如果没有超过，则说明背光亮度调节次数在合理范围内，使计数器109加1，启动背光控制器15。本发明中加入计数器109，从而避免了当周围环境光线不断变化时，屏幕的背光亮度被不断调节，从而引起闪屏，通过计数器109判断在设定的时间段内背光亮度调节次数是否在合理范围，如果不在合理范围，则说明周围环境不断变化，例如用户在地铁中，此时无需调节背光亮度。

背光控制器15在中央处理器10的控制下调节背光亮度。

在本发明较佳实施例中，还设有一个与中央处理器10连接的用户设置模块19，该用户设置模块19可以对光强等级参数表、背光参数表、计数器等参数进行自定义，或者自定义当前背光亮度。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种自动调节背光亮度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 

步骤一、对当前环境的光线强度进行采样，获取采样数据； 

步骤二、对采样数据进行平滑处理； 

步骤三、依照光强等级和采样数据的对应关系，根据采样数据获取对应的当前光强等级； 

步骤四、根据光强等级和背光亮度的对应关系，确定当前背光亮度,具体包括首先判断当前光强采样数据是否在光强阈值附近波动，如果不是，则通过背光参数表确定背光亮度；如果在光强阈值C附近波动时，则提高光强阈值，然后再根据提高后的光强阈值C+delta选择当前背光亮度，其中，当前光强等级处于a，b等级之间，当下一次的光强采样数据V在提高后的光强阈值C+delta附近波动时，将当前的光强阈值C+delta恢复到初始值C，此时光强等级为b； 

步骤五、根据上述当前背光亮度进行调节背光亮度。 

2.如权利要求1所述的自动调节背光亮度的方法，其特征在于，在步骤二中采用加权平均算法来去除采样数据的波动，通过计算当前采样数据和前N-1个采样数据的相关性获得当前输出的采样数据值Y，Xi代表采样数据，ε₁,ε₂,ε₃...ε_N为加权系数，且ε₁+ε₂+ε₃+...+ε_N=1： 

3.如权利要求2所述的自动调节背光亮度的方法，其特征在于，采样数据的范围为0到255，其划分为不同的区间范围，分别对应不同的光强等级。 

4.如权利要求1所述的自动调节背光亮度的方法，其特征在于，步骤五中还进一步包括如下步骤： 

首先判断当前背光亮度是否和前一次的背光亮度相同，如果不相同，则执行 下一步；如果相同，则不对背光亮度进行调节，返回步骤一； 

判断在设定的时间段内是否超过背光亮度的调节次数，如果超过调节次数，则不对背光亮度进行调节；如果没有超过调节次数，则对背光亮度进行调节。 

5.一种自动调节背光亮度的装置，其特征在于，所述装置包括中央处理器，以及由中央处理器控制的光传感器、背光控制器、背光调节模块以及内存，内存内保存了光强等级和采样数据的对应关系以及光强等级和背光亮度的对应关系，背光调节模块包括平滑处理模块、光强等级确认模块、当前背光亮度选择模块、背光亮度比较模块以及计数器，光传感器在中央处理器的控制下对周围环境的光线强度进行采样，获取采样数据，并传送给中央处理器，中央处理器调取光强等级确认模块，通过查询光强等级和采样数据的对应关系获取对应的光强等级，并且中央处理器调取背光亮度选择模块，根据光强等级和背光亮度的对应关系确定当前背光亮度，具体为中央处理器在确定当前背光亮度之前首先判断光强采样数据是否在光强阈值附近波动，如果在光强阈值C附近波动时，则提高光强阈值，然后再根据提高后的光强阈值C+delta选择当前背光亮度；其中，当前光强等级处于a，b等级之间，当下一次的光强采样数据V在提高后的光强阈值C+delta附近波动时，将当前的光强阈值C+delta恢复到初始值C，此时光强等级为b。 

6.如权利要求5所述的自动调节背光亮度的装置，其特征在于，中央处理器调取背光亮度比较模块，判断当前背光亮度和上一次背光亮度是否相同，如果和上一次背光亮度相同，则启动光传感器继续进行采样；如果和上一次背光亮度不同，则先调取计数器计算一下在设定的时间段内背光亮度的调节次数是否超过设定次数，如果超过，则启动光传感器继续进行采样；如果没有超过，启动背光控制器调节背光亮度。 

7.如权利要求6所述的自动调节背光亮度的装置，其特征在于，背光调节模块还包括一个计数器，用于计算在设定的时间段内背光亮度的调节次数。 

8.如权利要求5所述的自动调节背光亮度的装置，其特征在于，背光调 节模块还包括一个用户设定模块，便于对背光亮度进行自设定。 

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