CN102903340B

CN102903340B - 液晶显示器基于动态阈值的led动态背光控制方法

Info

Publication number: CN102903340B
Application number: CN201210448094.XA
Authority: CN
Inventors: 章小兵; 刘波; 朱标; 陈文明; 赵小珍
Original assignee: AVIC Huadong Photoelectric Co Ltd
Current assignee: AVIC Huadong Photoelectric Co Ltd
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: CN102903340A

Abstract

本发明提供了一种液晶显示器基于动态阈值的LED动态背光控制方法，包括下述步骤：首先采用阈值二分法得到使背景和目标之间的类间方差最大的阈值T；计算各区域背光亮度变化系数；将背光亮度变化系数K(m，n)代入公式BL_(m，n)=average_(m，n)+K_(m，n)×(max_(m，n)-average_(m，n))得到各区域的背光亮度。本发明的优点在于：该算法在图像平均亮度的基础上，根据图像细节所占的比例动态的增加背光亮度，图像细节所占的比例是通过大津法获得，算法简单，提升了液晶显示器画面质量，降低了功耗。

Description

液晶显示器基于动态阈值的LED动态背光控制方法

技术领域

本发明涉及一种LED背光控制方法，具体是一种LED动态背光控制方法。

背景技术

随着人们生活品质的不断提高，液晶电视向着大尺寸、超薄、广色域、高对比度等方向发展。LED背光液晶电视正是伴随着人们的需求逐步走向研究领域与应用市场的，而在LED背光液晶电视技术当中，LED区域动态背光液晶电视则是当今液晶领域研究的重点。动态背光主亮度提取算法因涉及到在保证显示画面质量的同时最大程度上降低背光功耗，逐渐成为各液晶电视生产厂商和机构所研究的重要对象。

该技术研究的意义：(1)提升画面显示质量。我们知道，液晶电视背光色域越是接近NTSC色域，显示画面色彩越是接近自然色。但是，传统的液晶电视为CCFL背光，色域只能达到NTSC色域的70％～80％。采用白光LED(W-LED)背光液晶电视尽管色域较传统的CCFL背光液晶电视色域提升无几，但W-LED背光液晶电视可采用动态背光控制技术后实现的对比度提高、功耗降低等优势是传统CCFL背光液晶电视无法比拟的。况且，采用RGB-LED背光源可以轻松达到100％的NTSC色域范围，如果采用性能更加强大的LED器件，则可以实现120％以上的NTSC色域范围。色域的提高，有助于提升液晶电视画面色彩深度。(2)降低功耗。由于液晶电视功耗主要集中在背光功耗上，而传统的CCFL背光液晶电视工作时背光又是全部打开的，背光亮度不会根据图像内容变化，导致了液晶电视功耗较高。随着人们的生活水平不断提高，液晶电视向着大尺寸化发展。而由于液晶电视尺寸的不断增大，功耗问题越来越明显。调查显示目前市场上的主流产品40英寸、42英寸液晶电视功耗在200W-240W之间，46-52英寸功耗在250W-310W之间，而65英寸液晶电视功耗达到了500W以上。显然，功耗问题不能满足设计要求，也与当今节能减排的国家政策背道而驰。采用动态背光控制技术液晶电视背光可以适时根据显示画面内容调整，使液晶电视功耗降低30％-50％。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种液晶显示器基于动态阈值的LED动态背光控制方法，既得到了高品质的图像又降低了功耗。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种液晶显示器基于动态阈值的LED动态背光控制方法，包括下述步骤：

步骤1：计算阈值：最大类方差法是一种自适应的阈值确定方法，又叫大津法(OTSU)。它是按图像的灰度特性将图像分成背景和目标(细节)两部分。背景和目标之间的类间方差越大，说明构成图像的两部分的差别越大。当部分目标错分为背景或者部分背景错分为目标都会导致两部分的差别变小。因此，使类间方差最大的分割意味着错分的概率最小。本文采用阈值二分法得到使类间方差最大的阈值T，其公式如下：

\{\begin{matrix} w_{0} = N_{0} / (M \times N) \\ w_{1} = N_{1} / (M \times N) \\ g = w_{0} \times w_{1} \times {(u_{0} - u_{1})}^{2} \end{matrix}

其中：属于细节的像素点数占整幅图像的比例记为w₀，平均灰度记为u₀；属于背景的像素点数占整幅图像的比例为w₁，平均灰度记为u₁；类间方差记为g；图像大小为M×N；图像中灰度值小于阈值T的像素点个数记为N₀，大于T的像素点个数记为N₁。

步骤2：计算各区域背光亮度变化系数：得到类间方差最大时的阈值T后，我们用该阈值对图像进行二值化。统计二值图像单一区域中像素值为1的点数目，记为M₁；像素值为0的点数目，记为M₀。则背光亮度变化系数为：

K(m,n)＝M₁/(M₀+M₁)

步骤3：将K(m，n)代入公式BL_(m，n)＝average_(m，n)+K_(m，n)×(max_(m， _n)-average_(m，n))得到各区域的背光亮度。其中：BL代表背光亮度值；average和max分别表示区域的平均背光亮度值和最大背光亮度值；(m，n)代表所划分的第m行第n列个区域。

本发明的优点在于：该算法在图像平均亮度的基础上，根据图像细节所占的比例动态的增加背光亮度，图像细节所占的比例是通过大津法获得，算法简单，由于是在平均亮度值的基础上增加背光亮度，所以得到的背光调制图质量高，失真少，提升了液晶显示器画面质量，降低了功耗。

具体实施方式

对于每一帧图像，我们首先通过MATLAB编程提取图像每一个像素RGB的最大值(这样做可减少像素补偿后发生溢出失真的像素个数)，将最大值组成的矩阵分为12×16共192个区域；然后，编程得到每个区域灰度值的最大值Imax和平均值Iaverage，计算出灰度值对应的亮度即区域的最大亮度max＝(Imax/255)^r，平均亮度average＝(Iaverage/255)^r，r＝2.2。采用MATLAB编程得到类间方差的最大阈值T，并将图像二值化，大于T的像素值为1，小于T的像素值为0，统计各个区域中像素值为1的个数记为M1(代表图像的细节)，像素值为0的个数记为M0(代表图像的背景)，根据公式K(m,n)＝M₁/(M₀+M₁)得到各个区域的K(m，n)。最后，将K(m，n)代入BL_(m，n)＝average_(m，n)+K×(max_(m，n)-average_(m，n))得到各区域的背光亮度。采用动态阈值的算法，对于细节越丰富的图像，该算法处理得到的背光调制图效果越好，该算法的运算时间较快(对于一幅640×480的图像运算时间大约是0.9s)。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种液晶显示器基于动态阈值的LED动态背光控制方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤1：计算阈值：采用阈值二分法得到使背景和目标之间的类间方差最大的阈值T，其公式如下：

\{\begin{matrix} w_{0} = N_{0} / (M \times N) \\ w_{1} = N_{1} / (M \times N) \\ g = w_{0} \times w_{1} \times {(u_{0} - u_{1})}^{2} \end{matrix}

其中：属于细节的像素点数占整幅图像的比例记为w₀，平均灰度记为u₀；属于背景的像素点数占整幅图像的比例为w₁，平均灰度记为u₁；类间方差记为g；图像大小为M×N；图像中灰度值小于阈值T的像素点个数记为N₀，大于阈值T的像素点个数记为N₁；

步骤2：计算各区域背光亮度变化系数：得到类间方差最大时的阈值T后，用该阈值对图像进行二值化，统计二值图像单一区域中像素值为1的点数目，记为M₁；像素值为0的点数目，记为M₀，则背光亮度变化系数为：

K(m,n)＝M₁/(M₀+M₁)；

步骤3：将背光亮度变化系数K(m，n)代入公式BL_(m，n)＝average_(m， _n)+K_(m，n)×(max_(m，n)-average_(m，n))得到各区域的背光亮度，其中：BL代表背光亮度值；average和max分别表示区域的平均背光亮度值和最大背光亮度值；(m，n)代表所划分的第m行第n列个区域。