[发明专利]一种基于贪婪算法的区域背光动态调光方法

说明书

一种基于贪婪算法的区域背光动态调光方法，在通过基于图像亮度典型特征值统计确定一组初始背光亮度后，再应用贪婪算法重新设计出一种新型的区域背光动态调光算法。即，寻找最佳区域背光亮度调节方案的过程，算法终止后的最优解即为最终的区域背光亮度调节方案。在解的编码上，有如下对应关系：当背光分为N个区域，每个区域的亮度值为整数时，用一个N维向量L来表示问题的解。从而使得通过本发明的算法求得的区域背光亮度分配方案获得更高的图像质量。本发明确定的区域背光亮度分布方案不但能保证调光后图像的显示质量，还能较大程度地降低能耗，较好地平衡了图像显示质量与能耗之间的相互制约的关系。

技术领域

本发明涉及一种调光方法。特别是涉及一种基于贪婪算法的区域背光动态调光方法。

背景技术

1、区域背光亮度调节问题

作为被动式发光器件，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)本身不发光，需要一个称为背光模组的组件给它提供光源以显示画面。当前LED背光液晶显示器在显示器行业占据着绝对的优势，随着背光技术发展的日益成熟，LCD的成本也随之逐渐下降，各大厂商现主要依靠能耗和显示质量来占领市场份额。由于LCD的能耗大约90％都消耗在背光源上，对于消费者来说，低能耗和优越的显示画质是他们购买带有LCD电子产品时最为看重的两个因素。传统的LCD，背光源亮度始终处于常亮状态，即无论显示较亮还是较暗的画面，背光源都全部点亮，这导致功耗较高，且画面对比度也较低进而使得显示效果不佳。为了降低功耗同时提高画面显示质量，区域背光动态调光技术被提出。该技术可以根据显示图像的内容，实时调节背光源LED的亮度，即当显示较暗画面时，可以适当降低LED的亮度，甚至在显示全黑画面时，可以将对应背光LED全部关闭。这样不仅可以降低功耗，还能有效提高LCD 的对比度从而提升显示质量。目前，显示领域都在研发LED区域背光动态调光技术，以期获得最佳的节能和画质。

LED区域背光动态调光算法主要包含两个部分：分区背光亮度的提取和液晶像素的合理补偿。目前大多的分区背光亮度提取方法都是通过对显示图像内容的典型特征值统计，找出一种合理的确定方法。这些算法的优势是实现起来较为简单，但它们在确定分区背光亮度时往往只考虑了能耗与显示质量两者中的一个而忽略了另一个因素，这与研究LED区域背光动态调光技术的目标相违背。我们知道，分区背光亮度降低的越多越有利用降低能耗，但过度地降低背光亮度可能影响到图像的显示质量。因此，在确定分区背光亮度时应该综合考虑两方面的因素：能耗和显示质量。这两者之前不是完全对立的关系，在一定程度上，它们之前存在相互促进的作用。考虑到这两方面因素，可以将确定分区的最佳背光亮度看作是一个寻优的过程，即找到满足能耗与显示质量都达到最佳状态下的折衷点，如图1所示。因此，可以将区域背光亮度调节问题转化为一个最优化问题，即在所有的分区亮度分布方案中，一定存在一种方案满足在显示质量一定的情况下能耗最低或是能耗一定的情况拥有最高的显示质量。

假设背光模组采用区域背光模式的LCD系统，其液晶面板大小为m×n，对于像素ii，人眼从液晶屏上所感受的亮度为y_ii，则它表示为：

y_ii＝a_ii·b_ii (1)

写成Hadamard积矩阵的形式：

式中，a_ii和b_ii分别是对应于像素i的液晶面板光透射系数和背光亮度。a∈R^m×n是液晶面板中每个液晶像素光透射系数构成的矩阵，b∈R^m×n是所有像素点背光亮度组成的矩阵。如果 b_ii＝0，则说明像素ii的背光亮度为0，此时没有光照射到该像素上；如果b_ii＝1，则说明此时对应于像素ii的背光是全开的。由于液晶本身的漏光特性，a_ii的值不可能为0。