CN115705829A - 分区调光控制方法、装置、终端设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了分区调光控制方法、装置、终端设备和存储介质，该方法用于液晶显示设备，所述液晶显示设备的背光划分为多个背光区域，其包括：将待显示的原始输入图像的亮度通道，输入预训练的背光提取模型，并输出背光信息矩阵，所述背光信息矩阵的行列参数与所述背光区域的行列参数相同；根据背光信息矩阵模拟所述背光的光强分布，基于所述光强分布计算所述原始输入图像对应的补偿结果图像；根据所述背光信息矩阵控制对应的背光区域的亮度，并控制显示所述补偿结果图像。从原始区域图像亮度的最佳低分辨率表示的角度，通过背光提取模型对应背光区域的分区方式生成背光信息矩阵，能够适应更大范围内的图像内容，有效降低出现图像伪影的概率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及显示技术领域，尤其涉及分区调光控制方法、装置、终端设备和存储介质。
背景技术
在液晶显示中，背光板中的光源发光，光通过滤光片后带有对应通道颜色，最后通过调整液晶的角度控制各个通道的出光，实现对图像的显示。对于背光板，因为图像不同区域的显示亮度不同，通常需要将光源分为多个区域，以尽可能实现对应图像区域的发光显示，这种将光源分为多个区域进行发光控制的过程称为分区调光。在分区调光的基础上，图像显示过程可以分为如下步骤：背光控制，即从输入图像提取图像亮度特征，根据图像亮度特征确定背光板中各个区域的光源的亮度值；背光平滑，即估计背光扩散板的扩散函数，对背光信息进行平滑，得到背光板的光强分布；像素补偿，即根据根据光强分布得到输入图像的像素补偿信息。最终基于像素补偿信息进行图像显示。
现有的背光控制部分，主流的方法包括最大值法、均值法、最大值与均值融合、方根法等。最大值方法易受噪声影响；均值方法会将整个亮度拉低带来动态范围压缩的问题；最大值与均值融合的加权LUT方法对上述方法提供一定的改善。以上方法都实现了从对应到背光板的图像块像素均值到像素最大值之间取一个能代表当前块亮度的值，作为对应分区的背光值。
发明人在基于以上方式实现分区调光控制时发现，现有的方案对图像内容的适应范围较小，对适应范围之外的图像，出现图像伪影的概率较高。
发明内容
本发明提供了一种分区调光控制方法、装置、终端设备和存储介质，以解决现有分区调光对图像内容的适应范围较小，对适应范围之外的图像，出现图像伪影的概率较高的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种分区调光控制方法，用于液晶显示设备，所述液晶显示设备的背光划分为多个背光区域，该方法包括：
将待显示的原始输入图像的亮度通道，输入预训练的背光提取模型，并输出背光信息矩阵，所述背光信息矩阵的行列参数与所述背光区域的行列参数相同；
根据背光信息矩阵模拟所述背光的光强分布，基于所述光强分布计算所述原始输入图像对应的补偿结果图像；
根据所述背光信息矩阵控制对应的背光区域的亮度，并控制显示所述补偿结果图像。
第二方面，本发明实施例还提供了一种分区调光控制装置，用于液晶显示设备，所述液晶显示设备的背光划分为多个背光区域，该装置包括：
背光提取单元，用于将待显示的原始输入图像的亮度通道，输入预训练的背光提取模型，并输出背光信息矩阵，所述背光信息矩阵的行列参数与所述背光区域的行列参数相同；
图像补偿单元，用于根据背光信息矩阵模拟所述背光的光强分布，基于所述光强分布计算所述原始输入图像对应的补偿结果图像；
图像渲染单元，用于根据所述背光信息矩阵控制对应的背光区域的亮度，并控制显示所述补偿结果图像。
第三方面，本发明实施例还提供了一种终端设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述终端设备实现如第一方面所述的分区调光控制方法。
第四方面，本发明实施例还提供了计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的分区调光控制方法。
上述分区调光控制方法、装置、终端设备和存储介质，该方法用于液晶显示设备，所述液晶显示设备的背光划分为多个背光区域，其包括：将待显示的原始输入图像的亮度通道，输入预训练的背光提取模型，并输出背光信息矩阵，所述背光信息矩阵的行列参数与所述背光区域的行列参数相同；根据背光信息矩阵模拟所述背光的光强分布，基于所述光强分布计算所述原始输入图像对应的补偿结果图像；根据所述背光信息矩阵控制对应的背光区域的亮度，并控制显示所述补偿结果图像。从原始区域图像亮度的最佳低分辨率表示的角度，通过背光提取模型对应背光区域的分区方式生成背光信息矩阵，能够适应更大范围内的图像内容，有效降低出现图像伪影的概率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种分区调光控制方法的方法流程图；
图2为交互平板的示意图；
图3为交互平板的背光的示意图；
图4为待显示的原始输入图像；
图5为对应于图4的背光信息矩阵示意图；
图6为背光对应于图5的光强分布示意图；
图7为补偿结果图像；
图8为本发明实施例提供的一种分区调光控制装置的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
需要注意的是，由于篇幅所限，本申请说明书没有穷举所有可选的实施方式，本领域技术人员在阅读本申请说明书后，应该能够想到，只要技术特征不互相矛盾，那么技术特征的任意组合均可以构成可选的实施方式。
下面对各实施例进行详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种分区调光控制方法的方法流程图，该分区调光控制方法，用于液晶显示设备，所述液晶显示设备的背光划分为多个背光区域，如图所示，该分区调光控制方法，包括：
步骤S110：将待显示的原始输入图像的亮度通道，输入预训练的背光提取模型，并输出背光信息矩阵，所述背光信息矩阵的行列参数与所述背光区域的行列参数相同。
在液晶显示设备中，背光的光源并不是始终输出相同亮度的光，而是将背光划分为多个背光区域，以背光区域为单位，每个背光区域根据实际显示的图像内容对应确认亮度。具体的背光区域的划分方式根据液晶显示设备的产品形态和显示效果要求确认。例如图2所示液晶显示设备的产品形态为交互平板1；图3所示液晶显示设备的背光10划分为24个背光区域11，每个背光区域11有多个光源111，整体而言，在相同的背光10大小下，显示的控制精细程度越高，背光区域11越多，每个背光区域11的面积越小。
因为光源的发光特点，对于待显示的原始输入图像，不需要，也不可能根据其已有的亮度通道直接实现对每个像素的亮度控制，因此，需要基于背光区域对原始输入图像的亮度通道进行数据处理。整体上，原始输入图像的显示范围与背光的发光范围对应，对应的，原始输入图像对应的背光信息矩阵的行列参数与背光区域的行列参数相同。例如原始输入图像的分辨率为1024×768，背光划分为8×6＝48个背光区域，那么原始输入图像对应划分为8×6＝48个小的图像区域，每个图像区域有128×128的像素，即每个背光区域对应128×128的像素。通过背光提取模型，每个像素区域对应得到背光信息矩阵中的一个元素。
关于背光提取模型，可以通过如下步骤进行训练：
构建训练图像样本集和待训练的背光提取网络；
将所述训练图像样本集中的训练样本图像的亮度通道，依次输入待训练的背光提取网络，并输出对应的背光信息矩阵；
将所述背光信息矩阵输入预设的超分辨率模型，并输出对应的重建亮度图；
根据基于所述重建亮度图和对应的训练样本图像的亮度通道构建的损失函数，确认所述背光提取模型训练完成。
训练图像样本集基于公开的数据集构建即可，背光提取网络仅用于对训练样本图像的亮度通道进行数据提取，具体的基础网络结构可以是常用的卷积神经网络、前向反馈网络等。在训练过程中，待训练的背光提取网络输入的是训练样本图像，输出的是基于设定行列参数的背光信息矩阵，在训练完成之前，背光信息矩阵并不能真实表达亮度通道的数据信息，需要基于超分辨率模型进行图像重建，并根据损失函数判断背光提取模型的训练完成度。整体而言，重建后的图像与对应的原始图像越接近，说明训练完成度越高，具体训练完成度通过损失函数判断。
在本方案中，所述损失函数具体为：
其中，L表示损失，N表示训练样本图像的个数，Ii表示第i个训练样本图像的亮度通道，Ii'表示第i个训练样本图像对应的重建亮度图，h表示背光信息矩阵的高，w表示背光信息矩阵的宽，c表示背光信息矩阵的通道数；yi,j,k表示背光信息矩阵中第k个通道的(i,j)位置的值，λ表示正则化超参数。
从背光信息矩阵对原始图像亮度的最佳低分辨率表示的角度出发，相比现有方法，在分区调光期望达到的低耗电及宽动态范围方面，能广泛适应不同内容图像；而且通过使用TV正则对背光信息矩阵进行约束，能生成更加平滑的背光信息矩阵，有助于提升分区调光图像主观效果，避免图像伪影。
步骤S120：根据背光信息矩阵模拟所述背光的光强分布，基于所述光强分布计算所述原始输入图像对应的补偿结果图像。
在具体实现过程中，所述光强分布通过对背光信息矩阵进行上采样，并卷积背光板扩散函数得到。背光板扩散函数采用测量LSF(Line Spread Function,线扩散函数)，例如：
基于背光的光强分布，所述补偿结果图像通过如下方式计算：
其中，GLoutput表示补偿结果图像，GLinput表示待显示的原始输入图像，BLfull表示背光的最大亮度值，BLreduced表示光强分布，γ表示液晶显示设备的伽马因子。
在具体计算中，背光的最大亮度值可以为255，伽马因子指液晶显示设备的液晶显示屏的伽马因子，例如取2.2。
步骤S130：根据所述背光信息矩阵控制对应的背光区域的亮度，并控制显示所述补偿结果图像。
在具体显示过程中，根据背光信息矩阵控制对应的背光区域的亮度，并根据补偿结果图像控制液晶偏转实现最终的图像显示。
例如当前待显示的原始输入图像为图4，将其输入预训练的背光提取模型之后，得到的背光信息矩阵对应的亮度效果如图5所示，根据图5所示的背光信息矩阵进行模拟可以得到如图6所示的光强分布，基于图6所示的光强分布即可得到如图7所示的补偿结果图像，最终根据背光信息矩阵和补偿结果图像完整图像的显示。
上述方法，用于液晶显示设备，所述液晶显示设备的背光划分为多个背光区域，其包括：将待显示的原始输入图像的亮度通道，输入预训练的背光提取模型，并输出背光信息矩阵，所述背光信息矩阵的行列参数与所述背光区域的行列参数相同；根据背光信息矩阵模拟所述背光的光强分布，基于所述光强分布计算所述原始输入图像对应的补偿结果图像；根据所述背光信息矩阵控制对应的背光区域的亮度，并控制显示所述补偿结果图像。从原始区域图像亮度的最佳低分辨率表示的角度，通过背光提取模型对应背光区域的分区方式生成背光信息矩阵，能够适应更大范围内的图像内容，有效降低出现图像伪影的概率。
图8为本发明实施例提供的一种分区调光控制装置的结构示意图。该分区调光控制装置用于液晶显示设备，所述液晶显示设备的背光划分为多个背光区域，参考图8，该分区调光控制装置包括背光提取单元210、图像补偿单元220和图像渲染单元230。
其中，背光提取单元210，用于将待显示的原始输入图像的亮度通道，输入预训练的背光提取模型，并输出背光信息矩阵，所述背光信息矩阵的行列参数与所述背光区域的行列参数相同；图像补偿单元220，用于根据背光信息矩阵模拟所述背光的光强分布，基于所述光强分布计算所述原始输入图像对应的补偿结果图像；图像渲染单元230，用于根据所述背光信息矩阵控制对应的背光区域的亮度，并控制显示所述补偿结果图像。
在上述实施例的基础上，所述背光提取模型通过如下步骤进行训练：
构建训练图像样本集和待训练的背光提取网络；
将所述训练图像样本集中的训练样本图像的亮度通道，依次输入待训练的背光提取网络，并输出对应的背光信息矩阵；
将所述背光信息矩阵输入预设的超分辨率模型，并输出对应的重建亮度图；
根据基于所述重建亮度图和对应的训练样本图像的亮度通道构建的损失函数，确认所述背光提取模型训练完成。
在上述实施例的基础上，所述损失函数具体为：
其中，L表示损失，N表示训练样本图像的个数，Ii表示第i个训练样本图像的亮度通道，Ii'表示第i个训练样本图像对应的重建亮度图，h表示背光信息矩阵的高，w表示背光信息矩阵的宽，c表示背光信息矩阵的通道数；yi,j,k表示背光信息矩阵中第k个通道的(i,j)位置的值，λ表示正则化超参数。
在上述实施例的基础上，所述光强分布通过对背光信息矩阵进行上采样，并卷积背光板扩散函数得到。
在上述实施例的基础上，所述补偿结果图像通过如下方式计算：
其中，GLoutput表示补偿结果图像，GLinput表示待显示的原始输入图像，BLfull表示背光的最大亮度值，BLreduced表示光强分布，γ表示液晶显示设备的伽马因子。
本发明实施例提供的分区调光控制装置包含在设备的电子设备中，且可用于执行上述实施例中提供的任一分区调光控制方法，具备相应的功能和有益效果。
值得注意的是，上述分区调光控制装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
图9为本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图。如图9所示，该终端设备包括处理器310、存储器320、输入装置330、输出装置340以及通信装置350；终端设备中处理器310的数量可以是一个或多个，图9中以一个处理器310为例；终端设备中的处理器310、存储器320、输入装置330、输出装置340以及通信装置350可以通过总线或其他方式连接，图9中以通过总线连接为例。
存储器320作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的分区调光控制方法对应的程序指令/模块(例如，分区调光控制装置中的背光提取单元210、图像补偿单元220和图像渲染单元230)。处理器310通过运行存储在存储器320中的软件程序、指令以及模块，从而执行终端设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的分区调光控制方法。
存储器320可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器320可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器320可进一步包括相对于处理器310远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置330可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与终端设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
上述终端设备包含分区调光控制装置，可以用于执行任意分区调光控制方法，具备相应的功能和有益效果。
本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行本申请任意实施例中提供的分区调光控制方法中的相关操作，且具备相应的功能和有益效果。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。
因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种分区调光控制方法，用于液晶显示设备，所述液晶显示设备的背光划分为多个背光区域，其特征在于，包括：
将待显示的原始输入图像的亮度通道，输入预训练的背光提取模型，并输出背光信息矩阵，所述背光信息矩阵的行列参数与所述背光区域的行列参数相同；
根据背光信息矩阵模拟所述背光的光强分布，基于所述光强分布计算所述原始输入图像对应的补偿结果图像；
根据所述背光信息矩阵控制对应的背光区域的亮度，并控制显示所述补偿结果图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述背光提取模型通过如下步骤进行训练：
构建训练图像样本集和待训练的背光提取网络；
将所述训练图像样本集中的训练样本图像的亮度通道，依次输入待训练的背光提取网络，并输出对应的背光信息矩阵；
将所述背光信息矩阵输入预设的超分辨率模型，并输出对应的重建亮度图；
根据基于所述重建亮度图和对应的训练样本图像的亮度通道构建的损失函数，确认所述背光提取模型训练完成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述损失函数具体为：
其中，L表示损失，N表示训练样本图像的个数，Ii表示第i个训练样本图像的亮度通道，Ii'表示第i个训练样本图像对应的重建亮度图，h表示背光信息矩阵的高，w表示背光信息矩阵的宽，c表示背光信息矩阵的通道数；yi,j,k表示背光信息矩阵中第k个通道的(i,j)位置的值，λ表示正则化超参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光强分布通过对背光信息矩阵进行上采样，并卷积背光板扩散函数得到。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述补偿结果图像通过如下方式计算：
其中，GLoutput表示补偿结果图像，GLinput表示待显示的原始输入图像，BLfull表示背光的最大亮度值，BLreduced表示光强分布，γ表示液晶显示设备的伽马因子。
6.一种分区调光控制装置，用于液晶显示设备，所述液晶显示设备的背光划分为多个背光区域，其特征在于，包括：
背光提取单元，用于将待显示的原始输入图像的亮度通道，输入预训练的背光提取模型，并输出背光信息矩阵，所述背光信息矩阵的行列参数与所述背光区域的行列参数相同；
图像补偿单元，用于根据背光信息矩阵模拟所述背光的光强分布，基于所述光强分布计算所述原始输入图像对应的补偿结果图像；
图像渲染单元，用于根据所述背光信息矩阵控制对应的背光区域的亮度，并控制显示所述补偿结果图像。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述背光提取模型通过如下步骤进行训练：
构建训练图像样本集和待训练的背光提取网络；
将所述训练图像样本集中的训练样本图像的亮度通道，依次输入待训练的背光提取网络，并输出对应的背光信息矩阵；
将所述背光信息矩阵输入预设的超分辨率模型，并输出对应的重建亮度图；
根据基于所述重建亮度图和对应的训练样本图像的亮度通道构建的损失函数，确认所述背光提取模型训练完成。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述损失函数具体为：
其中，L表示损失，N表示训练样本图像的个数，Ii表示第i个训练样本图像的亮度通道，Ii'表示第i个训练样本图像对应的重建亮度图，h表示背光信息矩阵的高，w表示背光信息矩阵的宽，c表示背光信息矩阵的通道数；yi,j,k表示背光信息矩阵中第k个通道的(i,j)位置的值，λ表示正则化超参数。
9.一种终端设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述终端设备实现如权利要求1-5任一所述的分区调光控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的分区调光控制方法。
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| CN202110896234.9A CN115705829A (zh) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | 分区调光控制方法、装置、终端设备和存储介质 |
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| CN202110896234.9A Pending CN115705829A (zh) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | 分区调光控制方法、装置、终端设备和存储介质 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116597790A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-08-15 | 南京信息工程大学 | 一种用于液晶面板和背光模组的像素映射方法 |
-
2021
- 2021-08-05 CN CN202110896234.9A patent/CN115705829A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116597790A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-08-15 | 南京信息工程大学 | 一种用于液晶面板和背光模组的像素映射方法 |
| CN116597790B (zh) * | 2023-07-14 | 2023-09-19 | 南京信息工程大学 | 一种用于液晶面板和背光模组的像素映射方法 |
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