CN104637455A - 利用局部变暗背光对lcd的图像数据的调整 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用局部变暗背光对LCD的图像数据进行调整的方案。具体而言，本发明公开了一种用于局部变暗过程的准确有效的像素补偿方法。此外，为了允许更高的节能，引入了一种通过在经缩减的图像中应用局部剪裁抑制因子来抑制可见的剪裁伪影的方法。最终，提供了基本上保留了图像细节和图像亮度的高图像质量，从而以低处理成本取得了在节能和图像细节之间的折衷。

Description

利用局部变暗背光对LCD的图像数据的调整

技术领域

本申请涉及节能的LCD，特别是通过利用局部变暗背光对LCD的图像数据的调整来实现以较低成本达到图像的原始亮度。并通过应用局部剪裁抑制来保留图像细节，从而使得LCD取得了在节能和图像细节之间的折衷。

背景技术

显示器是现代人机界面的一个核心技术且用于多种用途。被广泛使用的包含一显示器的设备的示例是计算机、移动电话，以及传统的电视。显示技术的一个常见的类型是一个LCD显示器（LCD）。然而，LCD的功耗随着LCD被越来越多地用于移动的、电池供电设备以及正在形成的更大的显示器的这两方面的趋势而被日益关注。用于LCD的背光常常是具有最高的功耗的LCD的组件。发光二极管（LED）背光是一种在目前所使用的LCD中允许最佳的显示性能和清晰度的背光类型。

LED可以由PWM（脉冲宽度调制）来控制，使光的强度可以几乎是连续变化的。LED光对LED电流的响应对于人类的眼睛来说是非常短的或延迟是不可感知的。对于大多数的LCD，背光单元包含多个LED。它们可以被安排在一个指定的结构（如网格结构或条形）中。所述结构在LCD的像素面板之后或在LCD的像素面板的边框中。

当包含多个LED的背光单元位于LCD的像素面板之后时，这种背光单元就被称为直下式LED背光源。所述直下式LED背光源把多个LED均匀地配置在像素面板的后方当作发光源，使背光可以均匀传达到整个屏幕。而当包含多个LED的背光单元被置于LCD的像素面板的边框处时，这种背光单元被称为侧光式LED背光源，它把多个LED配置在像素屏幕的一个或多个边框，再搭配导光板。这样，当LED背光单元发光时，就能把从屏幕边框发射的光透过导光板输送到屏幕中央的区域去。

几个LED器件可分组成一串，并由一个LED驱动器通道（通常在PWM模式中）来控制。在下面的文本中，具有由一个LED驱动器的一个通道控制的或总是接收基本相同的电流的数个LED器件的一个LED串被称为一个LED。LED光通过光导分布。对于一个好的背光设计来说，LCD的背光亮度分布可以被视为基本均匀的。这样最大的均匀的背光值可以标准化为100%。图像的每个像素的灰度值可以被馈送到定时控制器和/或诸如TFT的驱动器件之类的电子控制单元，而无需任何处理和/或操作。

例如，图1示出了一个在US8421741B2中公开的局部变暗处理过程。图像被缩减到低分辨率的灰度值图像/矩阵（框11）。LED优化器（框12）通过基本满足缩减的图像的需求并通过考虑LCD面板的物理属性来确定LED的值。在像素补偿步骤（框13）中，LED值被用于如公式1所示的那样计算背光亮度：

$B_{\mathrm{ij}}=\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Ak}}_{\mathrm{ij}}\·L_k$

公式1

B_ij是在像素ij处的背光亮度，Ak_ij是第k个LED在像素ij处的影响，而L_k是第k个LED的值（亮度），m是LED的总数量。基于原始像素灰度值G_ij，该LCD的像素的透射值t_ij被调整为或操作为公式2：

$t_{\mathrm{ij}}=\frac{G_{\mathrm{ij}}}{B_{\mathrm{ij}}}$

公式2

为了获得好的图像质量，如保留图像的细节，保留亮度，高均匀性等，每个LCD像素的透射值t_ij必须被精确地计算。这进而又要求在每个像素之后的背光亮度B_ij也必须被精确地确定。现有的对像素补偿的方法将点扩散函数用于对像素之后的背光亮度的计算，所述背光亮度的计算只考虑少量相邻的LED贡给的光。这种方案可以在具有直下式LED背光源的LCD（此后简称为直下式LCD）的中心地区中工作。对于具有侧光式LED背光源的LCD（此后简称为侧光式LCD）来说，这种方案将会导致大量的差错，因为点扩散函数不能满足LCD面板的实际性能，尤其是不能满足侧光式LCD的实际性能。

图2示出了一个LED对侧光式LCD的整个面板的影响的函数。X和Y轴表示像素的坐标（分辨率1280×720）。Z轴是线性的，且示出在任意单位中的影响。这种影响矩阵可以被称为光扩散函数(简称LSF)。因为由LED发出的光可以被广泛的扩散并覆盖整个面板，在每个像素之后的背光亮度可以基于所有LED或多数的LED来控制。因此，背光亮度的计算会考虑所有的LED或多数LED的贡献。它们的总贡献将是根据公式1的求和。为了计算背光亮度，LED的光扩散函数必须被使用。所面临的挑战是根据公式1计算在每个像素之后的背光亮度的整个计算过程的劳动强度是巨大的，因为一个现代的LCD显示器的像素的数量是非常高的。此外，由于光扩散函数并不是呈理想分布地，真实的光扩散函数值可能需要被存储在存储器中。因此，对于高显示分辨率，存储光扩散函数值的存储器的大小也是巨大的。这会导致计算逻辑和存储器的高成本。同时处理速度可能会降低。这样的计算的功耗可能很高，且对于诸如智能手机或平板PC等移动电器来说是尤其不合理的。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

为了解决现有的局部变暗的处理过程中存在的各种问题，本发明提供了一种用于通过局部变暗背光对LCD的图像数据进行调整的方法，所述LCD具有包含多个单独可控的LED的背光单元，所述方法包括：预先确定一个LCD模型的光扩散函数值；将所述LCD模型的光扩散函数的分辨率缩减到二维分布的采样点的分辨率，并将采样点的分辨率的光扩散函数值存储在查找表中；将前一帧或前几帧的LED值用于采样点处的背光亮度的计算；通过应用在一采样点处的一LED的光扩散函数值和所述LED值来计算该LED对该采样点处的背光的贡献；通过将所有或多数LED在该采样点处对背光的贡献求和来计算该采样点处的背光亮度；通过对多个采样点处的背光亮度进行插值来计算在这多个采样点之间的其它像素之后的背光亮度；基于输入的图像的像素的灰度值和在该像素之后的背光亮度来计算每个像素的透射值；以及将所述像素的透射值提供给用于LCD面板的电子控制单元。

根据本发明的另一个方面，提供了一种既可保留图像细节又能基本上保持图像的亮度的方法，所述图像被显示给具有包含多个单独控制的LED的背光单元的LCD，所述方法包括：基于采样点的周围的像素的特征灰度值和经计算或估计的该采样点的背光亮度计算一个采样点的剪裁抑制因子；通过将经计算或估计的背光亮度和所述剪裁抑制因子相乘来***一个虚拟背光亮度；从二维采样点基准向像素基准插值所述虚拟背光亮度；基于输入的图像的像素的灰度值和在该像素之后的所述虚拟背光亮度来计算每个像素的透射值；将所述像素的透射值提供给用于LCD面板的电子控制单元。

通过阅读以下详细描述和审阅相关联附图，这些和其他特征和优点将是显而易见的。可以理解，前述一般描述和以下详细描述均仅是说明性，且不限制所要求保护的各方面。

附图说明

下面参考附图详细描述本发明，附图中：

图1是现有技术的局部变暗的处理过程。

图2是一个示例的光扩散函数。

图3示出了一个采样点的示例。

图4示出了具有被放置在一边框处的LED的LCD面板的一个示例。

图5示出了角落区域的采样点。

图6示出了根据本发明的一种用于处理显示器的分辨率不是一个合理的二进制整数的倍数的情况的另一方法。

图7示出了根据本发明的实施例的一个局部变暗的处理过程。

图8示出了根据本发明的实施例的包括剪裁抑制的像素补偿的处理过程。

图9a示出了原始图像的抠图。

图9b示出了根据本发明的实施例的通过剪裁抑制因子所处理后的图像的抠图。

图9c示出了根据本发明的实施例的用被空间滤波的剪裁抑制因子所处理后的图像的抠图。

图10a示出根据公式9的在采样点的分辨率处的剪裁抑制因子的示例分布(CSF1)。

图10b示出示例的经过滤后的剪裁抑制因子的分布。

具体实施方式

为了解决现有技术中的问题，在本发明中，提出了一种局部变暗的设想。所述局部变暗的设想是基于以下事实：i）一个图像可能包含大量的暗的部分；ii）背光单元的LED器件可被个别地控制。如果是以这样的方式来控制LED，例如，在图像的暗部之后的背光是暗的，而在图像的明亮部分的背光是亮的，这就意味着，每个LED的亮度可以是不同的，且可以取决于图像的内容。一个像素所需的亮度（这是由图像数据给出）是由LED生成的背光亮度和LCD像素的透射值来实现的。局部变暗的优势在于可以降低功耗。

为了将显示的图像的亮度保持在如所需的，每个LCD像素的透射值必须适应于背光，该背光在LCD的像素面板上可能不再是均匀的，因为LED的值可以是不同的。在变暗的背光的情况下，这意味着该背光可低于标准化的100%，而一个LCD像素的透射值可被相应地提高到一个适当的值，因此，该像素的亮度基本上与没有经过背光变暗的处理所产生的是相同的，这被称为像素的补偿。通过像素补偿，显示的图像的亮度被基本上保留；增加了静态对比度，使显示的图像看起来更生动。因此，通过局部变暗来节能的关键在于增加许多LCD像素的透射值。

由于在本发明中光是在线性域中建模，图像像素的灰度值也是在线性域中。这意味着，输入的图像数据（这通常是由一个伽玛函数进行编码）将由一个伽玛校正来处理，所述校正产生一线性灰度值。本发明的输出图像数据是在线性域中操作的像素灰度值。为了符合伽马编码的图像数据，将逆伽马函数应用于操作的像素灰度值。这两个操作可以由两个查找表（LUT）执行并在本发明所公开的过程的输入之前和输出之后来执行。在此之后，不会再专门描述。

在本发明中，我们还考虑了这样一个事实：光扩散函数的空间频率要大大低于像素分辨率的空间频率。这在侧光式LCD的情况下尤其显著。侧光式LCD中的LED的数量可以比直下式LCD低得多。一个示例的光扩散函数如图2所示。这意味着一个插值函数可以对少量采样点之间的像素阵列的真实的光扩散函数值进行近似。图3示出了采样点的示例，它们位于一个矩形网格中。可以测量和/或模拟或通过类似的方式提取四个采样点的S₁₁、S₁₂、S₂₁和S₂₂的光扩散函数值Ak_S₁₁、Ak_S₁₂、Ak_S₂₁、Ak_S₂₂。k表示第k个LED。由光度计（摄像仪）所测量的或模拟的光扩散函数可以具有比采样点的分辨率高得多的分辨率。通过使用平均值、最大值、直方图值或其它过滤函数来将高分辨率的光扩散函数下降/缩减到采样点的低分辨率。这样的预定的采样点分辨率的光扩散函数值可以预先存储在一个查找表中。

为每个采样点分配一个单元格（31），该单元格可以被称为像素补偿单元格，用于描写本发明的范围内的像素的补偿过程。这些单元格可以与US8421741B2公开的图像缩减的单元格是相同的，这意味着相同的尺寸和位置。然而，像素补偿的操作与图像缩减是相反的，即从低采样点分辨率扩展到高像素分辨率。在这四个采样点（S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂）之间的矩形阵列的像素的光扩散函数值可以通过插值函数来计算。一个简单的函数可以是一个双线性函数。双三次、多项式函数、样条函数或其他公知的插值函数可以被应用并彼此组合。插值函数可以是平滑以考虑到光扩散函数也通常是平滑的事实。一个用于有效的处理的采样点的一个有利的实施例是在水平和垂直方向上的四个相邻的采样点（就像在图3中的S₁₁、S₁₂、S₂₁和S₂₂）构建一个矩形。

通过这种方式，只要少量的例如四个的采样点的光扩散函数值就可以代表具有许多像素的阵列的光扩散函数值。因此，以采样点的低分辨率存储光扩散函数值就够了。由于一个放置在LCD的边框的LED发出的光可以散布覆盖面板的很大一部分，在采样点的分辨率的光扩散函数可以覆盖整个面板或至少面板的主要部分。然而，不需要存储每个像素的光扩散函数值。因此，光扩散函数值所需的存储器以及诸如对存储器的读写的次数被大幅减少。

当然，插值像素的内插值和实际的值可能存在偏差。该偏差可能是例如10%。由于插值函数可以是平滑的且光扩散函数可以也是平滑分布的，因此，该偏差可能不被人眼所感知。采样点的密度是可调的，因此，该偏差能被限制在合理范围内。在LED光源附近的光扩散函数的空间变化与遥远的地区相比更加强烈。图4示出了具有被放置在一边框（在这种情况下是右边）处的LED的LCD面板的一个示例。LED器件由符号“”来表征。在LED边框下的采样点的密度可以比面板的其他部分（诸如中央区域）更加高。它必须覆盖所有或几乎所有的光扩散函数的空间频率。这样能使采样点之间的插值的偏差是低的，且低于某个限值（例如10%）。图2描述了一个LED的光扩散函数。可以看出，接近光源（LED器件）的空间频率高于遥远的地区。采样点的密度通常可以比如图4所示的更高。图4中的低采样点密度是出于图解的清晰度考虑。

当然，在面板上的采样点可以构建一个均匀的网格，只要两个相邻的采样点之间的距离与光扩散函数的高空间频率相关联。均匀的网格的优势可以是简单的处理。例如，对于侧光式的HDTV来说，均匀的矩形网格可以含有32x32像素。存储器以1024的因子来被缩小大小。HDTV具有略超过2000个的采样点。相比较非均匀网格而言，光扩散函数需要更大的存储器的这个缺点可能是不要紧的，因为诸如SRAM之类的这样的存储器的芯片成本在现代半导体集成电路工艺中是低的。采样点的分辨率比显示器的像素的分辨率低的多。但无论如何，采样点的数量可能仍然是大大高于LED的数量，因为采样点要考虑到光扩散函数的空间频率。

通过采样点的帮助，许多像素的光扩散函数的值可以通过计算一个插值函数得到的，而不是通过一个巨大的存储器。这就要求计算应该非常高效，因为像素的数目很高。对于一个插值，用于显示器的以像素数目来计算的两个采样点之间的距离经常被用来作为分母。一个双线性插值的一个例子是如公式3所示：

$B(x,y)=\frac{1}{(x_2-x_1)\·(y_2-y_1)}\·\left[\begin{array}{c}B\_S_{11}\·(x_2-x)\·(y_2-y)+B\_S_{21}\·(x-x_1)\·(y_2-y)\\ +B\_S_{12}\·(x_2-x)\·(y-y_1)+B\_S_{22}\·(x-x_1)\·(y-y_1)\end{array}\right]$

公式3

矩形阵列的四个采样点的坐标为：(x₁,y₁);(x₁,y₂);(x₂,y₁);(x₂,y₂)。B_S₁₁、B_S₁₂、B_S₂₁和B_S₂₂是在这四个采样点处的函数值。这样的阵列可以被称作为插值阵列。在位于该插值阵列中的坐标（x，y）处的像素值可根据公式3来计算。如果分母是二进制整数（例如8，16或32），则一个除法操作可能易于执行。因此，如果采样点是围绕两个边缘为二进制整数的矩形插值阵列，可能是有利的。这两个边缘可以具有不同的值。这可与在垂直或水平方向的空间频率相关联。

像素补偿单元格的大小可以是一个用于方便有效的插值的二进制整数。但是，考虑到光扩散函数的空间频率，显示器的分辨率并不总是合理的二进制整数的倍数。例如，一个HDTV的行数为1080，它不能被64，32或16相除。两个采样点之间距离8可能要求太高的或不必要高的HW成本，诸如大存储器或复杂的处理器。对于这样的情况，显示器的分辨率可以被虚拟延展。例如，行数可从1080虚拟延展到1088。此外，在显示器的边界和角落处的像素补偿单元格和插值阵列可能需要特别对待。

在图5中，示出了角落区域的采样点。采样点V₁₁、V₁₂、V₁₃、V₁₄、V₂₁、V₃₁和V₄₁是针对在行和列的数目不是像素的缩减单元格的大小的倍数的情况下而虚拟增加的。因此，显示面板虚拟地延展了，使这些采样点位于两个虚拟边框51和52。面板中的虚拟采样点和实际采样点之间的距离可能是一个合理的二进制整数。这允许对可能小于内插阵列的诸如53的外插阵列也有一个方便有效的插值。这些虚拟采样点的光扩散函数值可以被推断和预先存储在LSF查找表。由于侧光式LCD的光扩散函数可以是平滑的，所述推断可以是不冒险的，且可以预先进行和预先存储在LSF存储器中的。

大多数LCD面板仅在一个边框上具有LED，包括许多电视来说也是如此。在一些LCD面板中，所述LED被放置在相对的两个边框处。如果仅仅将LED放置在一个边框处且在该边框的垂直方向上的分辨率不是合理的二进制整数的倍数（例如LED在HDTV的一个长边框上，其行数为1080），在LED的对面边框侧上实现虚拟扩展可能是有利的，因为在该相对侧处的光扩散函数与LED所在的边框侧相比是更加平滑。如果LED被放置在两个边框处且该边框的垂直方向上的分辨率不是合理的二进制整数的倍数（例如LED在HDTV的两个长边框上，其行数为1080），虚拟扩展可以被添加到两侧。如果LED被放置在一个边框或两个边框处且该边框的平行方向上的分辨率不是合理的二进制整数的倍数（例如LED在HDTV的一个或两个短边框上，其行数为1080），虚拟扩展可以被添加到两侧。

用于处理显示器的分辨率不是一个合理的二进制整数的倍数的情况的另一方法在图6中被示出。在这个例子中，一个像素补偿单元格的大小可以为32×32，适当考虑了光扩散函数的空间频率。对于具有1080行的LCD，面板可以包含36个采样点行，其中两个相邻的行之间的距离是32。第二最低和第三最低的行之间的距离是16，而最低的行和第二最低行之间的距离是8。总的来说精确覆盖了1080个像素行。如果考虑到在这些LED的边框地区中的高空间频率，更高的采样点密度接近于一个或两个LED的边框可能是有利的。

对于像素的补偿，在每个像素之后的背光亮度是必要的，如公式2所示。计算背光亮度的一种方法是先使用插值函数计算LED（Ak_ij）的光扩散函数值，然后可根据公式1计算背光亮度。一个更有效的方法是首先根据公式1计算在采样点S_ij处的背光亮度。公式1可以转换成:

$B\_S_{\mathrm{ij}}=\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Ak}\_S_{\mathrm{ij}}\·L_k$

公式1’

这些采样点的光扩散函数值(Ak_S_ij)可以从一个查找表或多个查找表中读出。将每个LED的贡献(Ak_S_ij·L_k)求和以产生在一个采样点之后的整个背光亮度(B_S_ij)。所有采样点后的背光亮度（B_S_ij）实际组成一个缩减的背光亮度的图像。采样点之间的阵列中的像素之后的背光亮度可以被内插。内插的结果是像素分辨率的背光亮度。这样，计算像素分辨率的背光亮度的劳动强度可以更低，因为插值函数只需一次一个像素地执行。采样点之间的距离应保持二进制整数。

为了更高节能，一个缩减的单元格的输出值可以低于该单元格内的像素灰度值的最大值。高空间频率的信号可能不是完全被保留。所以，剪裁可能会发生。剪裁意味着，如果在一个像素之后的背光亮度小于一个像素灰度值，则像素的透射值是以最大值饱和。公式2可以转化为以下为更通用的公式：

$t_{\mathrm{ij}}=\min (\frac{G_{\mathrm{ij}}}{B_{\mathrm{ij}}},1)\·t_{\mathrm{MAX}}$

公式2’

B_ij是标准化到与像素灰度值（G_ij）相同的色阶/单位。t_MAX是最大或饱和的透射值且可标准化为100%。对于一个12位的线性灰度色阶，t_MAX可以是4095。为了简单起见，t_MAX可以被设置为1（100%），此后在该用于像素透射值的计算的数学公式中消失。

图7示出了一个以调整像素灰度值/透射值为重点的局部变暗的计算过程。基于输入图像数据和LCD的特征，LED值可以被确定。高图像分辨率通过图像缩减步骤（71）来减少。形成一个矩形的像素阵列可以被缩减成一个单元格。低分辨率的缩减图像可作为LED优化器（72）的输入。LED优化器(72)的输出是LED值,可用作LED驱动器件的控制信号。几帧的LED值可以被存储在LED寄存器（73）。可以用低分辨率的光扩散函数值，例如在框74中所存储的值，来确定LED值。由于LED值的确定并非本发明所要保护的范围，因此，并不在本文中进行详细解释。一个确定LED值的方法在US8421741B2和US8411116B2中公开。

本发明的重点在于如何在局部变暗的背光情况下来调整像素灰度值。为了这个目的，可能需要达到一定精度的实际的光扩散函数值。可以通过测量、模拟或这两者的结合来确定侧光式LCD的光扩散函数值。这样，就可以精确地描述实际的物理行为。光扩散函数是LCD的物理属性且独立于图像。因此，可以对其进行预先确定。如果LCD的光扩散函数的空间频率低或者说光扩散函数的分布平滑，一次预先确定的光扩散函数的查找表的值可以用于同一模型的其他LCD面板，因此，可以提供用于LCD模型的预先确定的光扩散函数的查找表，而不需要测量每一面板的具体的光扩散函数。因为光扩散函数分布平滑，在生产过程中所导致的波动及偏差可能不被人眼所感知。当然也可以测量每一面板的具体的光扩散函数，其缺点是生产的成本可能会变高。随后，可以把预先确定的LCD的高分辨率的光扩散函数缩减到以采样点为基准的低分辨率。如在本发明中所公开的，光扩散函数的分辨率可以以采样点为基准。这样的分辨率远远低于显示器的分辨率，因为光扩散函数的空间频率远远低于由显示器的分辨率所给定的空间频率。在采样点分辨率处的光扩散函数值（例如Ak_S_ij）可以被预先确定并预先存储在查找表（框74）中。

由框73提供的LED值L_k与Ak_S_ij相乘给出了第k个LED对采样点S_ij之后的背光的贡献。采样点S_ij之后的整个背光亮度(B_S_ij)是所有LED或基本上是所有LED的贡献之和。这已经在公式1’中描述了，并且在框75中执行。通过这种方式，由框72或73所给出的LED值的在某个采样点的背光亮度可以计算出来。所述分布是平滑的，因为所述光扩散函数是平滑的。由于采样点的分辨率是低的，因此，限制了用于框75的计算劳动强度。

为了每个像素/子像素的透射值的调整，需要有每个像素之后的背光亮度。这由框76提供。它在由框75提供的少量的采样点的背光亮度之间进行内插。示例性的方法在公式3中示出。框76的输出是B_ij。框77执行公式2或更通用的公式2’来计算像素的透射值。公式2’考虑到透射值有饱和及最大值。所述输入是像素灰度值G_ij（图像数据）和由框76提供的在像素之后的背光亮度（B_ij）。所述输出是像素ij的经调整的透射值（t_ij）。可以将其传送给定时控制器、TFT驱动或类似的用于显示面板的电子控制单元。整个像素补偿过程包括在图7的框70中。这个方法允许高效率及低成本地调整背光局部变暗的LCD的像素灰度值。

LED优化器（72）的输出是LED值，它被存储在LED寄存器（73）中，并用于控制LED。存储的LED值可同时在像素补偿中使用，使每个像素的透射值得到调整。如前所述，逆伽马将被应用到一个像素的透射值。逆伽玛函数的输出由定时控制器和/或TFT驱动器件来使用。用于当今LCD模块的大多数定时控制器和TFT驱动器件具有一个8位的灰度级。由于局部变暗，背光可以是不均匀的。一个8位的TFT的驱动器件可能导致虚伪轮廓，特别是在强烈调暗背光处的黑暗的平滑区。实验表明，一个10位的灰度色标可以避免轮廓伪影。生成两个位的额外的灰度色标的一个众所周知的方法是基于FRC（帧速率控制）和误差扩散。一种广泛使用的误差扩散算法是弗洛依德－斯坦伯格抖动。FRC和误差扩散的应用可以在避免轮廓伪影的情况下显示出图像中的平滑过渡。在TFT驱动器件具有一个10位的灰度色标分辨率（真10位）的情况下，FRC和误差扩散可能是多余的。在使用一个6位灰度色标的TFT驱动器件的情况下，FRC和误差扩散是强制性的。否则，可能会经常出现可见到的轮廓伪影。

为了提供10位伽马编码的灰度色阶分辨率，可能需要用于根据公式1’、2’和3的计算的精度更高。它可以是例如12个或更多的线性位（比特），如16位。图像数据（通常为8伽马的编码位），可以转换到一个更高的线性分辨率，例如16位。16线性位可以区分常见的伽玛函数的非常低的灰度值。该LED驱动器件具有典型的8线性位的分辨率，因此，LED的值可以有8线性位的分辨率。光扩散函数可以是12线性位，所述线性位是基于测量。大多数图像光度计（相机）有12线性位。对于非常低的光扩散函数值，12位的分辨率仍然可以提供一个合理的精度。8位LED值和12位光扩散函数可以导致根据公式1’的20位背光。背光亮度可以是被截断为16位。计算的透射值可以是16线性位并被转换为10伽马编码位。

在许多设备中，图像的灰度值以流水线方式（例如一个像素接一个像素）地被输入。当一个帧的整个图像数据基本上是已知的（这意味着已经被输入）时，LED的值可以被确定。公式1和公式2’的直接执行可能需要一个帧缓冲存储器，以存储整个或基本上整个图像数据。这样的帧缓冲存储器和诸如读写这个帧缓冲存储器的存取可能会导致高成本并消耗显著功率。在图7的计算过程中，不需要帧缓冲存储器。对于背光亮度的计算，可使用前一帧或甚至是前二帧的LED值，所述值被存储在寄存器（73）中。有多少帧被交错，这取决于LED优化器(72)的处理时间。通常，LED值应在同一帧或在下一帧期间提供.所以,像素补偿的LED值是从最后一帧或最后第二个帧提取。因此，像素的补偿可以将当前的图像数据的像素的灰度值和前一帧或多帧的LED值用于计算在每个像素之后的背光亮度。需要存储LED值的寄存器/存储器是可以忽略的，因为独立可控的LED的数量是非常低的。框75所提供的采样点分辨率的背光亮度是通过使用所存储的LED值（73）和来自预先存储在LSF存储器（74）中的查找表的光扩散函数值来计算的。该框（75）的输出值由背光内插器（76）以像素的分辨率来插值。背光亮度仅取决于存储的LED值（73），且可以流水线形式处理，使得背光内插器（76）以流水线形式提供像素分辨率的背光亮度。它可以同步到图像数据的vsyn和hsyn信号。这意味着，如果收到该帧的vsyn信号时或在这之前，帧的第一像素的背光亮度已是可用的。如果在收到行的hsyn信号时或在这之前，该行的第一像素的背光亮度已是可用的。这样，执行公式2’的透射值计算器（77）能够以流水线形式传送调整后的像素的透射值。从输入管道到输出管道，仅存在用于根据公式2’的透射值计算框（77）所执行的例如30个时钟的低等待时间。对于一个HDTV分辨率和148.5MHz的像素时钟频率来说，这仅仅是大约200纳秒的延迟。

LED和LCD面板的控制信号可以被同步。例如，用于控制LCD的所调整出来的像素值（t_ij）被同步到被用于计算t_ij的LED值。此外，可组合诸如扫描背光之类的方法。

上述描述公开了一种用于调整LCD的局部变暗过程的像素灰度值的方法。通过在多个采样点之间的插值来得到在像素基准上的背光亮度。在采样点基准上的背光亮度考虑了所有的LED的实质贡献。针对一个采样点的一个LED的贡献的计算应用了光扩散函数值和LED值，其中采样点的预定密度与光扩散函数的空间频率相关联。采样点密度是大大低于LCD的像素分辨率，且采样点的数量是相当大地高于单独可控LED的数量。因此，该方法能精确且高效率的处理LCD显示器的高分辨率数据。

如图7的框71所示，对于图像缩减，最大灰度值可以是缩减的单元格的输出值。对于这样缩减的图像，优化器可以提供一个无剪切的方案。这意味着在每个像素处的背光亮度等于或高于该像素的灰度值所给定的亮度。如果像素的补偿是正确执行的，则图像的每一个细节可以被保留且整个图像的亮度可以保存。如图7所公开的具有用于采样点之间的背光亮度的插值函数的像素补偿的方法就够了。

如前所述，在高度节能的变暗背光情况下，剪裁可能发生。剪裁也可能发生，因为前一帧的LED值可用于当前帧的像素补偿。该LED值可以通过时间滤波以抑制如果LED的亮度变化（尤其是从低到高）很突然时的可能会产生的可感知的闪烁伪影。因此，在一个局部变暗过程中的新的实施例中，如图8所示，一时间滤波器（831）被添加并为优化器（82）设置进一步的限制，以对一个新的帧的LED值的范围进行限制。存储LED寄存器（83）上的先前的LED值可以由时间滤波器（831）使用。这些情况可能导致LED值对于当前的图像来说太低。如果当前帧比过去帧明亮太多，可能会出现剪裁。

剪裁不总是可感知或可见的。然而，剪裁感知到的伪影可能会降低图像质量。具有不同的灰度值的相邻像素可能失去它们相互之间的差异。如云的轮廓之类的细节可能会丢失。这可能阻挠了局部变暗带来的节能优势。在剪裁可以是可见的区域里以稍暗点为代价保存图像细节，也可以产生一个图像。由于显示器是一种信息装置，该图像的图像质量高于一个具有剪裁伪影的图像的图像质量。在节能率保持不变的情况下，这可以取得节能和图像细节之间的折衷。

本发明的理念是虚拟增加在可能会出现可感知的剪裁的区域后的背光亮度。公式2’被转换为：

$t_{\mathrm{ij}}=\min (\frac{G_{\mathrm{ij}}}{{\mathrm{GSF}}_{\mathrm{ij}}\·B_{\mathrm{ij}}},1)=\min (\frac{G_{\mathrm{ij}}}{B\_V_{\mathrm{ij}}},1)$

公式4

CSF_ij被称为剪裁抑制因子，它虚拟地增加了背光亮度。这意味着LED值和背光亮度是不变的。如果在邻近地区内没有剪裁，CSF_ij可以是1。不需要背光亮度的虚拟增加。如果在相邻的区域内有剪裁，这意味着真实的背光亮度小于像素灰度值，则高于1的CSF_ij可以抑制剪裁。这意味着，在原始图像数据G_ij中的差异可以通过根据公式4所调整的像素透射值t_ij的差异来反映出来。由公式2或公式2’表示的调整的像素灰度值现在实际上被剪裁抑制因子CSF_ij相除。

然而，如在整个面板上应用常数剪裁抑制因子的简单的方法可能意味着整个图像亮度降低。图像亮度和功耗之间的比例将会变糟。这与较低的节能率是实际相同的。由于剪裁大多只在一个或少量点上，局部不同的剪裁抑制因子可避免像素透射值的饱和。这意味着，抑制剪裁，而总的图像亮度可以基本上被保存，可以取得节能和图像细节之间的折衷。最高的局部依赖性是如果用于背光亮度的虚拟增加的剪裁抑制因子对于每个像素来说是单独的。因此，CSF_ij被用作剪裁抑制因子的符号，其中i和j代表该像素的行和列的索引。

由于每个像素都需要自己的CSF_ij，算法的效率又是一大挑战。在本发明中，我们再次利用了采样点和插值的理念，从而使得计算复杂性降底到合理的范围内。

对于具有局部剪裁抑制功能的像素补偿，第一步是要确定采样点（m，n）的剪裁抑制因子CSF_S_mn。剪裁抑制因子的采样点可与像素补偿的采样点相同，这可以使算法更为简单。在图8中，示出了重点在剪裁抑制功能的局部变暗过程的实施例。图像缩减框（81）提取出用于LED优化器和像素补偿的图像数据的特征信息。像素补偿单元格的最大值可以在图像缩减步骤期间（81）已被确定并被存储。这样的特征灰度值可以被存储在诸如GPC-RAM2（813）的存储器中。在一个采样点的背光亮度可以根据公式1’确定。采样点（m，n）的剪裁抑制因子可以是

CSF_S_mn=min(G_MAX/B_S_mn,1)

公式5

B_S_mn是在采样点（m，n）处的背光亮度。G_MAX可以是对应像素补偿单元格的最大值。剪裁抑制因子需要立刻用于像素补偿的流水线处理，这意味着包括一个帧中的包括第一像素的每一个像素。为了避免昂贵的帧缓冲存储，前一帧的G_MAX值可用于公式5。因此，可能需要两个存储器用于存储二帧像素补偿单元格的特征灰度值。在图8中，它们是GPC-RAM1(812)和GPC-RAM2(813)。由于相对较低的采样分辨率，这两种存储器的大小是较小的。它们可以被实现为SRAM。在GPC-RAM1（812）中的值（它们是在前一帧的输入期间得到的）被读取用于当前帧的像素补偿处理中，而当前帧的特征灰度值被写入到GPC-RAM2（813）。对于下一帧，这两个存储器的功能被交换，存储器813被读取而存储器812被写入。如果在一个采样点处的背光亮度低于像素补偿单元格的最大灰度值，剪裁可能发生。剪裁抑制因子在1以上。然而，剪裁不总是可感知或可见的。允许一些像素被剪裁（而这些像素的剪裁是不被感知或不被看出的）可以保持被显示图像的明亮。如果在图8的图像缩减框和LED优化器（81，82）在指定LED值中允许一定程度的一定数量的像素的剪裁，则可达到更高的节能率。

有一些常见的方法来对可见的和/或恼人的剪裁设置一定限制。一种是直方图。这意味着一区域内的一定比例的像素可以被剪裁。所以，可以使用某些最亮的像素（如最亮的1%）的灰度值来取代像素补偿单元格的最大值。这个值被称为G_HIST。G_HIST可以用于公式5以取代G_MAX。这导致了新的公式：

CSF_S_mn=min(G_HIST/B_S_mn,1)

公式6

根据公式6的剪裁抑制因子可以低于根据公式5的因子。这意味着LCD的像素的调整的透射值可以更高，而剪裁可以不被感知和看出。剪裁是否被感知也取决于图像内容的空间频率。人类的眼睛对较低空间频率比对较高空间频率更敏感。因此，该像素补偿单元格的高频信号可以被抑止。具有低通特征的非线性滤波函数可用于确定单元格G_FRE的频率依赖的特征灰度值。一个简单的例子如：

$G_{\mathrm{FRE}}=G_{\mathrm{MEAN}}+\frac{G_{\mathrm{MAX}}-G_{\mathrm{MEAN}}}{2}$

公式7

G_MEAN可以是像素补偿单元格的平均灰度值。G_FRE可以取代公式5中的G_MAX或公式6中的G_HIST。必须注意的是，对于将白色LED作为背光源的LCD，像素的灰度值可以是RGB子像素值的最大值。该最大的子像素值可用于平均、直方图和频率分析。公式7有两个频率分量，即由显示器分辨率给定并由G_MAX所表示的最大频率和由像素补偿单元格的大小给定的且由G_MEAN表示的频率。在公式7中，这两个频率之间的频率范围被再现为50%。在公式7中可以使用不同于50％的因子和/或更多的频率分量。而且，可以考虑较低频率的信号，这意味着也可以使用相邻单元格的信息。也可使用或组合其他的分析方法，如Sobel梯度。

直方图信息和频率信息可以相互结合，以保存图像的亮度并抑制可感知或可见的剪裁。总的来说，可确定像素补偿单元格的特征灰度值以避免可见的剪裁。它包括直方图、频率和其它信息，一个简单的方法是用G_HIST来取代公式7中的G_MAX，即：

$G_{\mathrm{PC}}=G_{\mathrm{MEAN}}+\frac{G_{\mathrm{HIST}}-G_{\mathrm{MEAN}}}{2}$

公式8

这个特征灰度值可以用来对像素补偿单元格中的可见剪裁进行限制。如果背光或虚拟背光不超过此值，少量像素可以是饱和的，但却没有可见到或感知到的剪裁伪影。在图像缩减步骤期间可提取这帧的特征灰度值并将其写入到存储器（813）中。与图像缩减单元格的值（它只需要一个存储器811）相比较而言，像素补偿单元格的特征灰度值需要两个存储器（812和813）。这两个存储器的操作是逐帧交换。由于采样点CSF_S_mn的剪裁抑制因子可以是其周围的一个或多个单元格的特征灰度值的函数，采样点的剪裁抑制因子可以是所述周围的一个或多个单元格的直方图和频率信息的函数：

CSF_S_mn=min(G_PC/B_S_mn,1)

公式9

在这个采样点的虚拟背光亮度为：

BV_S_mn=CSF_S_mn·B_S_mn

公式10

根据公式9的剪裁抑制因子以及根据公式10的虚拟背光亮度在采样点的分辨率处分解。所有采样点的剪裁抑制因子(CSF_S_mn)组成一个矩阵。这个未被处理的剪裁抑制因子矩阵被称为CSF1，所述剪裁抑制因子矩阵在后续的内容中将会被进一步处理。一个可能的问题是，剪裁抑制因子可能会随从一个采样点到下一个采样点而强烈地变化。例如，在一个像素补偿单元格中的一个非常亮的点可能会导致高的剪裁抑制因子，而在相邻的单元格的采样点，不存在剪裁或剪裁抑制因子为1。插值可以应用于平滑的CSF1分布。然而，在具有高剪切抑制因子的采样点周围有可能出现可见的黑影。图9a中，示出了原始图像的抠图。在图9b中示出了通过剪裁抑制因子处理后的图像的对应的抠图。图像中的灯很亮并引起剪裁。剪裁和无剪裁区域之间的过渡是可见的，因为剪裁抑制因子的过渡是急剧升降的。在图9b中，沿小屋的轮廓的阴影是由此产生的。这可能在如果像素补偿单元格是小的时发生。一个大的像素补偿单元格可以避免这个问题。然而，一个大的像素补偿单元格可能会大幅度降低整个图像的亮度。它可能抵消了本发明的剪裁抑制的局部方案。此外，大的像素补偿单元格的直方图和频率信息可能太粗糙。

为了克服剪裁抑制因子的急剧变化可能带来的问题，以采样点为分辨率的剪裁抑制因子可以被过滤。图10a示出根据公式9的在采样点的分辨率处的剪裁抑制因子的示例分布。图10b示出示例的经过滤后的剪裁抑制因子的分布。剪裁抑制因子的分布变得平滑。这样，可见剪裁可以被抑制，同时可以避免诸如在图像的一部分上的深色方块之类的伪像。图9c中，示出了用被空间滤波的剪裁抑制因子所处理的图像的抠图。对比图9a和9b，既没有见到剪裁又没有见到阴影。图像的整体的图像亮度基本被保存。

如盒子滤波、高斯平滑滤波等的空间滤波函数都可以为此使用。对于一个有效的数学运算，空间分辨率仍在采样点的分辨率。对于像素补偿，虚拟的背光亮度可以用像素分辨率级分解。插值技术可用于从采样点的值计算出虚拟的像素分辨率级的背光亮度。广泛使用的双线性函数（公式3）可以被应用。

当显示器的分辨率不是像素补偿单元格的倍数时，用于像素补偿的外部像素补偿单元格（例如C11、C12、C21）小于如图5所示的内部像素补偿单元格。它们可能只是内部单元格的大小的四分之一或一半。在一个外部单元格没有包含真实像素如C11或C21的情况下，在矩阵CSF1中的相应元素的值可被设定为1。在外部单元格含有真实像素如C12的情况下，可根据公式8确定这种单元格的特征灰度值，其中不同的因子/系数或权重可用于计算。由于观看者通常集中注意力在显示器的中心，特征灰度值可以小于具有类似内容的内部单元格的特征灰度值。类似的方案可用于可能仍然包含虚拟像素的如C22的第二外部单元格。

在图8中示出了包括剪裁抑制的像素补偿的过程。当前帧的诸如最大值、平均值、频率信号、直方图值或这些值的一个函数等之类的缩减的单元格的信息被存储在RAM（缩减的图像-RAM框，811）中。具有低分辨率的该缩减的图像可以让优化器（82）的操作以迭代方式进行，并不用高成本的HW。该优化核心可能要用光扩散函数值。一种可能是也用预先存储在LSF-存储器（84）中的光扩散函数值。一个缩减的单元格（811）的灰度值可以小于像素补偿单元格（813）的特征灰度值，虽然这两个单元格可能是相同的（位置，大小）。合适的优化算法（82），如在US8421741B2和8411116B2中所公开的，可以直接提供LED值和间接提供相应的背光亮度。所述LED值和背光亮度达到或超过了将缩减单元格作为像素的缩减的图像的灰度值。如果图像缩减（81）和LED优化器(82)提供出一个如前所述的无剪裁的LED值，则不需要剪裁抑制的功能，或剪裁抑制因子都是1。但是，这样为产生一个足够好的图像质量的功耗可能是过于的高。对于缩减的单元格的值低于像素补偿单元格的特征灰度值，优化器（82）提供总和(功耗)比上面所描写的情况要低的LED值。一个简单的例子是图像缩减单元格的灰度值是平均值，而像素补偿单元格的特征灰度值是最大值。由于图像缩减单元格较低的灰度值，用于背光的功耗较低。可通过应用采用局部剪裁抑制因子来抑制可能的可见的剪裁伪影，而图像的整体亮度可以基本上被保存同时又达到高度的省电。

用于背光采样的光扩散函数可以具有与缩减的图像相同的分辨率。在这种情况下，仅有一个LSF存储器（84）可被用于LED优化器（82）和背光采样（85）。否则，可以附加一个存储器用于存储和图像缩减（81）单元格分辨率一样的光扩散函数值、输入与LED优化器（82）。如上所述，LED优化器（82）并不在本发明所要保护的范围之内。在此不再详述。

优化器(82)所提供的LED值被存储在LED寄存器（83）中。为前一帧或前几帧确定的用于驱动当前帧的LED背光的LED值被用来根据公式1’计算在采样点处的背光亮度（85），其中可以使用预先存储在LSF-存储器（84）中的光扩散函数值。存储在GPC-RAM1(812)中的前一帧的像素补偿单元格的特征灰度值可用于执行公式9，连同在采样点基准处的背光亮度（85框的输出），从而获得采样点的分辨率中的剪裁抑制因子矩阵CSF1。这是在框851中执行的。由于LED值可来自于前一帧或前几帧并且在输入新的帧的图像数据之前可以用，该剪裁抑制因子矩阵CSF1的一部分在接收一个新的帧的图像数据之前可能已经被计算出。CSF1是基于前一帧或前几帧的LED值和前一帧得GPC-RAM1值。前一帧或前几帧的图像数据通常可与新的帧非常相似，所以不会出现可看见的问题。

在存在场景切换的情况中，少量帧的背光可能存在较强的不足。通过一个场景切换检测模块（不属于本发明的范围），可以允许LED值的增加比用于连续场景的时间滤波器所指定的更快。这可以减少具有强烈的背光不足的帧的数量。在剪裁抑制因子是非常高的情况下，可以将该因子限制在某个合理的值以下。合理的值的意思是指它可以避免图像变得太暗。一个合理的值的例子是2。这种情况也可能会在如果图像缩减（框81）执行得太过火时出现，因为这意味着图像缩减单元格的灰度值比像素补偿单元格的特征灰度值低得多。另一种情况是刚才所说的，在场景切换从很暗的图像转向非常明亮的图像之后出现。对于快速变化的图像，如场景切换的情况下，可能无法感知少量帧的剪裁伪影。

剪裁抑制因子矩阵CSF1被乘以每个采样点处的背光亮度，产生了如公式10所示的一个虚拟的背光分布。这是通过虚拟背光采样（852）来完成的。这种分布可以由空间滤波函数，例如盒子滤波器或高斯平滑滤波器，来处理（框虚拟背光滤波器853）。滤波频率可以高于整个面板大小/尺寸所给定的频率，因此，虚拟背光仍然是局部分布的。在这一步之后，在采样点处的虚拟背光值由框86内插。输出是像素基准的B_V_ij（虚拟背光分布）。在像素基准处的虚拟背光亮度的计算可以是在作为流水线的像素级上执行。输出（虚拟背光亮度B_V_ij）可以是，例如使用图像数据的vsyn和hsyn信号，与图像像素的灰度值同步。在最后的透射值计算步骤（框87），新的透射值是根据公式4来利用同步的图像的像素灰度值和虚拟背光亮度来计算的。整个像素补偿过程包括在图8的框80中。

在图8的框852和853中的性能也可以以一个稍微不同的方式来实现。剪裁抑制因子矩阵CSF1（框851的输出）可由一个空间滤波函数来处理。经滤波/平滑的剪裁抑制因子矩阵与背光亮度相乘（公式10），产生采样点的分辨率的虚拟背光分布。输出是在采样点分辨率的虚拟背光亮度并可以与框853的输出非常相似。下面的步骤是与图8中的步骤86和87相同。这两种方法都可以提供一个类似的图像质量并需要类似的计算劳动强度。

因为这里大多数操作都是在采样点基准上进行，对包括剪裁抑制的像素补偿的整体计算劳动强度因此得到了限制。虚拟背光***器（86）执行可以通过简单的HW就能实现的插值，特别是如果两个采样点之间的距离是一个二进制整数。最后一步（框87）是除法操作。由于图像数据往往是以流水线形式如像素级输入的，步骤86和87可以被组织成一个流水线过程。这一步（框87）的HW复杂性可以是有限的。

如上所述的剪裁抑制方法可以结合其他方法（如像素补偿和/或确定背光亮度的现有的方法）。一种用于直下式LCD的方法是，例如，对一个由一个LED所支配的图像片段使用一个相应的补偿因子。该补偿因子可能是该LED值的一个函数。这个函数可以是预定的并存储在一个查找表中。将该片段的原始像素灰度值与该补偿因子相乘可得到调整后的像素灰度值。对于一个更高的或过火的节能，剪裁可能发生。抑制可见的剪裁，补偿因子可被局部的剪裁抑制因子相除。这样除出的商产生一个新的补偿因子。剪裁抑制因子可以基于图像片段的特征灰度值，如公式8，且可以根据公式9来确定。公式9所需要的背光亮度可以根据公式1’或根据现有的方法（例如应用点扩散函数）来计算或估计。这种新的补偿因子可被过滤和插值。这种经过滤和/或平滑的新的补偿因子被用于调整像素灰度值。结果是，图像的细节可以保存且图像的亮度也可以基本上被保存。

本发明公开了一种用于局部变暗过程的准确有效的像素补偿方法。此外，为了允许更高的节能，引入了一种通过应用局部剪裁抑制因子来抑制可见的剪裁伪影的方法。最终的结果是具有基本上保留图像细节和图像的亮度的高图像质量。它以低处理成本取得了在节能和图像细节之间的折衷。

Claims (24)

1.一种用于通过局部变暗背光对LCD的图像数据进行调整的方法，所述LCD具有包含多个单独可控的LED的背光单元，所述方法包括：

预先确定一个LCD模型的光扩散函数值；

将所述LCD模型的光扩散函数的分辨率缩减到二维分布的采样点的分辨率，并将采样点的分辨率的光扩散函数值存储在查找表中；

将前一帧或前几帧的LED值用于采样点处的背光亮度的计算；

通过应用在一采样点处的一LED的光扩散函数值和所述LED值来计算该LED对该采样点处的背光的贡献；

通过将所有或多数LED在该采样点处对背光的贡献求和来计算该采样点处的背光亮度；

通过对多个采样点处的背光亮度进行插值来计算在这多个采样点之间的其它像素之后的背光亮度；

基于输入的图像的像素的灰度值和在该像素之后的背光亮度来计算每个像素的透射值；以及

将所述像素的透射值提供给用于LCD面板的电子控制单元。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述采样点的分辨率取决于所述光扩散函数的空间频率。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，可以通过测量、模拟或这两者的结合来确定所述光扩散函数值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述LED值是基于输入的图像数据和LCD的特征来确定的，并且所确定的前一帧或前几帧的LED值被存储在寄存器（73）中。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

其中，所述多个LED被放置在LCD面板的一个或多个边框。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

其中采样点的预定密度大大低于LCD的像素分辨率，且采样点的数量是大大高于所述单独可控的LED的数量。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中相邻的两个采样点之间的距离是像素的二进制整数。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，其中在边界和面板的中央地区的采样点之间的距离是不同的。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将虚拟采样点添加到面板的边界，其中外部像素补偿单元格的尺寸是二进制整数。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

流水线处理所述图像的像素灰度值，其中一个帧的第一像素的背光亮度的计算与所述帧的vsyn信号同步，并且一个行的第一像素的背光亮度的计算与一个hysn信号同步。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括帧速率控制和误差扩散。

12.一种既可保留图像细节又能基本上保持图像的亮度的方法，所述图像被显示给具有包含多个单独控制的LED的背光单元的LCD，所述方法包括：

基于采样点的周围的像素的特征灰度值和经计算或估计的该采样点的背光亮度计算一个采样点的剪裁抑制因子；

通过将经计算或估计的背光亮度和所述剪裁抑制因子相乘来***一个虚拟背光亮度；

从二维采样点基准向像素基准插值所述虚拟背光亮度；

基于输入的图像的像素的灰度值和在该像素之后的所述虚拟背光亮度来计算每个像素的透射值；

将所述像素的透射值提供给用于LCD面板的电子控制单元。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，

其中所述虚拟背光亮度在采样点基准处被空间滤波。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，

其中所述剪裁抑制因子在采样点基准处被空间滤波。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，

所述特征灰度值是在采样点周围的像素补偿单元格的最大值、平均值、直方图的灰度值和空间频率信号中的至少一个的值的函数并被存储在一个RAM（813）中。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，

其中所述特征灰度值表示一种对在像素补偿单元格中的可见剪裁的预测限制。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，

两个连续的帧的特征灰度值有两个RAM，其中当前帧的特征灰度值都写入在一个RAM中，而最后一帧的特征灰度值是从另一个RAM中读取的。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

对输入的高分辨率的图像执行图像缩减步骤以生成低分辨率的缩减的图像，而所述特征灰度值是在所述图像缩减步骤期间被确定并存储的。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，

像素补偿单元格的特征灰度值是高于或等于用于确定LED值的相应的图像缩减单元格的灰度值。

20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，

基于特征灰度值和采样点的背光亮度来确定CSF1矩阵，所述背光亮度是基于所述LED值和所述采样点的光扩散函数值。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，其中如果在一个采样点的邻近地区内没有剪裁，所述CSF1矩阵的相应元素的值为1。

22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，如果在一个采样点的相邻的区域内有剪裁，则所述CSF1矩阵的相应元素的值大于1，并被限制在2或一个其他的合理的值以下。

23.一种用于通过局部变暗背光对LCD的图像数据进行调整的***，所述LCD具有包含多个单独可控的LED的背光单元，所述***包括：

用于预先确定一个LCD模型的光扩散函数值的装置；

用于将所述LCD模型的光扩散函数的分辨率缩减到二维分布的采样点的分辨率，并将采样点的分辨率的光扩散函数值存储在查找表中的装置；

用于将前一帧或前几帧的LED值用于采样点处的背光亮度的计算的装置；

用于通过应用在一采样点处的一LED的光扩散函数值和所述LED值来计算该LED对该采样点处的背光的贡献的装置；

用于通过将所有或多数LED在该采样点处对背光的贡献求和来计算该采样点处的背光亮度的装置；

用于通过对多个采样点处的背光亮度进行插值来计算在这多个采样点之间的其它像素之后的背光亮度的装置；

用于基于输入的图像的像素的灰度值和在该像素之后的背光亮度来计算每个像素的透射值的装置；以及

用于将所述像素的透射值提供给用于LCD面板的电子控制单元的装置。

24.一种既可保留图像细节又能基本上保持图像的亮度的***，所述图像被显示给具有包含多个单独控制的LED的背光单元的LCD，所述***包括：

用于基于采样点的周围的像素的特征灰度值和经计算或估计的该采样点的背光亮度计算一个采样点的剪裁抑制因子的装置；

用于通过将经计算或估计的背光亮度和所述剪裁抑制因子相乘来***一个虚拟背光亮度的装置；

用于从二维采样点基准向像素基准插值所述虚拟背光亮度的装置；

用于基于输入的图像的像素的灰度值和在该像素之后的所述虚拟背光亮度来计算每个像素的透射值的装置；

用于将所述像素的透射值提供给用于LCD面板的电子控制单元的装置。