用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置及方法
专利名称：用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置及方法
技术领域：
本发明涉及背光区域控制技术领域，特别涉及一种用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置及方法。
背景技术：
现有的IXD显示器中使用多个背光源，通过该多个背光源可调控IXD显示器的多个显示区域，从而达到省电目的。背光区域控制(backlight local dimming)指IXD显示器的多个背光源会根据显示画面影像亮度自动进行调整，而非处在全亮状态。在现有的IXD显示器中，其背光源一般皆处在全亮状态，当显示暗态画面时，可以通过降低液晶穿透率达成，因此，对于降低耗电量完全没有帮助。相对的，背光区域控制 (backlight local dimming)则是随画面明暗而变化，因此在显示暗态画面时，背光源亮度随之降低，故可减少整体背光源的耗电量。背光区域控制除可降低耗电量之外，亦可改善IXD显示器画质表现，例如，可大幅提高动态对比值。背光区域控制对于LCD显示器画质提升还不仅于此，因背光源区域控制的背光源可通过调光方式，从而提升LCD显示器的灰阶数。在IXD显示器整体耗电量中，以背光模块所占比重最大，约为66 %。在IXD显示器的尺寸大型化后，由于需要更高亮度显示画面，其耗电量与亮度正比，因此，所耗电力更大。 而以节能角度来看，背光区域控制是LCD显示器可大幅降低耗电量的发展方向，再者，其所衍生的提升画质优势，可谓是目前所有背光源中的最佳解决方案。现有背光区域控制方法虽然能达到提升画面对比与降低功率消耗的效果，但往往在不适当的背光决定与影像补偿之下，影像质量反而降低，常常出现色偏、画面有波纹效应、失去亮部细节的箝制效应、画面闪烁、在暗幅背光不够暗且在亮幅背光不够亮等问题。 因此，背光区域控制的技术仍有改善的空间。
发明内容
本发明的目的主要在于提供一用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置及方法，以降低计算量及降低硬件电路面积，且同时改善影像质量。依据本发明的一特色，本发明提出一种用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置，用以估测该背光区域控制系统中多个背光源背光扩散后该显示画面影像的像素，该多个背光源以矩阵形式排列，该显示画面影像依据该多个背光源分成相对应数目的影像区块，该补偿装置包含一区块明暗变化值决定装置、一质量/功率节省优先决定装置、 一时间上滤波器、一背光扩散的近似装置、及一影像补偿装置。区块明暗变化值决定装置用以接收显示画面，从而计算影像区块的平均值及最大值，并依据平均值及最大值用以计算该影像区块的一初始值。质量/功率节省优先决定装置连接至区块明暗变化值决定装置， 依据影像区块的平均值、初始值，以及一第一门坎值与一第二门坎值，以分别产生相对应影像区块的一背光控制信号。时间上滤波器连接至质量/功率节省优先决定装置，依据该背光控制信号产生相对应该影像区块的ー背光脉冲宽度调变信号。背光扩散的近似装置连接 至时间上滤波器，依据该背光脉冲宽度调变信号，从而产生一背光扩散影像。影像补偿装置 连接至背光扩散的近似装置，依据该背光扩散影像用以对显示画面影像进行补偿，从而产 生一补偿显示画面影像。依据本发明的另ー特色，本发明提出一种用于背光区域控制系统中显示画面影像 的补偿方法，用以估测该背光区域控制系统中多个背光源利用背光扩散后对显示画面影像 的像素，并依据背光扩散影像对显示画面影像进行影像补偿，多个背光源以矩阵形式排列， 显示画面影像依据多个背光源分成相对应数目的影像区块，该补偿方法首先在区块明暗变 化值决定步骤中，用以接收显示画面，从而计算对应各影像区块的平均值及最大值，并依据 平均值及最大值用以计算该对应影像区块的ー初始值；在质量/功率节省优先决定步骤 中，接收各影像区块的平均值及初始值，依据各影像区块的平均值、初始值，以及ー第一门 坎值与一第二门坎值，用以分别产生相对应各影像区块的ー背光控制信号；在时间上滤波 步骤中，依据背光控制信号产生相对应影像区块的ー背光脉冲宽度调变信号；在背光扩散 的近似步骤中，依据背光脉冲宽度调变信号，从而产生一背光扩散影像；最后在影像补偿步 骤中，依据背光扩散影像用以对该显示画面影像进行补偿，从而产生一补偿显示画面影像。 这样，使用可调整的第一门坎值及第ニ门坎值以决定是否进行背光调整，可以抑制箝制效 应；补偿后的影像与原生影像在色坐标的差距做到最小化，可降低显示画面影像与补偿显 示画面影像之间的色彩偏移，改善影像质量；且只需存储ー第三门坎值个补偿系数，可降低 计算量，并简化硬件的复杂度，从而降低硬件电路面积。
图1为本发明一种背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置的结构示意图。图2为本发明区块明暗变化值决定装置的结构示意图。图3为本发明计算装置执行计算各影像区块最大值的示意图。图4为本发明背光扩散的近似装置的结构示意图。图5为本发明一种背光区域控制系统中显示画面影像的补偿方法的流程示意图。附图中的标号说明补偿装置100区块明暗变化值决定装置110质量/功率节省优先决定装置120时间上滤波器130背光扩散的近似装置140影像补偿装置150背光驱动电路160
时序控制电路170 面板驱动电路180液晶显示面板190区块191背光源193显示画面影像10影像区块11RGB至HSV转换装置210 计算装置220等化単元410背光种子影建立単元420第一计算单元430第二计算单元440
距离计算单元450双线性转换单元460步骤S510 步骤S580
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。图1为本发明一种背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置100的结构示意图，该补偿装置100使用于一液晶显示器中。该液晶显示器的液晶显示面板190的后方设置有多个背光源193，多个背光源193以矩阵形式排列，其中显示画面影像10依据多个背光源193分成相对应数目的影像区块11，亦即，液晶显示面板190可视为包含多个以矩阵形式排列的区块191，用以分别对应影像区块11，从而显示该显示画面影像，并且一一对应至背光源193，而多个背光源193分别由一背光驱动电路160所控制及驱动发光，以提供液晶显示面板190中各区块191显示所需的光源。如图1所示，液晶显示面板190依据背光源193数目分成例如两行(row)六列 (column)的区块191，在其它实施例中，例如对于分辨率为1080X 1920的液晶显示面板190 而言，其可分为8行(row)16列(column)的区块191，亦即背光源193数目为8X 16，每一个区块191有135 X 120个像素。液晶显示面板190显示的影像，其显示的影像的分辨率不一定等于该液晶显示面板190的分辨率，可以通过液晶显示面板190中的缩放器(图未示) 进行处理后，使得显示画面影像10的分辨率等同于液晶显示面板190中的分辨率。因此， 显示画面影像10可依据多个背光源193分成相对应数目的影像区块11。补偿装置100估测背光区域控制系统中多个背光源193背光扩散后对显示画面影像10的各像素的估测值，用以产生一背光扩散影像，并依据该背光扩散影像对显示画面影像10进行影像补偿，多个背光源193以矩阵形式排列，显示画面影像10依据多个背光源 193分成相对应数目的影像区块11。补偿装置100包含一区块明暗变化值决定装置110、一质量/功率节省优先决定装置120、一时间上滤波器130、一背光扩散的近似装置140、一影像补偿装置150、一背光驱动电路160、一时序控制电路170、及一面板驱动电路180。区块明暗变化值决定装置110接收显示画面，用以计算该显示画面中各影像区块 11的平均值Vavg及最大值Vmax，并依据各影像区块11的平均值Vavg及最大值Vmax，分别计算各影像区块11的初始值vinit。图2为本发明区块明暗变化值决定装置110的结构示意图。区块明暗变化值决定装置Iio包含一 RGB至HSV转换装置210、及一计算装置220。RGB至HSV转换装置210接收显示画面影像10，并将其由RGB格式转换成HSV格式。该RGB至HSV转换装置所执行的RGB格式转换成HSV格式以下列公式表示ν = max(r, g, b),当中，r、g、b为显示画面影像10中像素的r、g、b值，ν为显示画面影像10中该像素的HSV格式中的V值。计算装置220连接至RGB至HSV转换装置210，用以计算显示画面中各影像区块 11的平均值Vavg及最大值Vmax，并依据各影像区块11的平均值Vavg及最大值以Vmax分别计算各影像区块11的初始值vinit。
计算装置220所执行的各影像区块11的平均值Vavg计算以下列公式表示 1 N
_1] v…二译v, ’当中，Vi为显示画面影像10影像区块11中的像素为HSV格式时的V值，N为影像区块11中的像素数目，Vmg为影像区块11的平均值。在本实施例中，平均值Vmg可通过将
像素vi、v2、v3.....vN相加后再除以N得到。或者，当影像区块11中像素的数目为2的幂
次方时，例如影像区块11中像素的数目为8X8 (N = 64)时，可先将像素Vl、v2、V3.....vN
相加后再向右移6位得到平均值Vavg，这样，可以避免使用除法器。计算装置220所执行的各影像区块11的最大值Vmax计算以下列公式表示vmax = max (V1, v2, v2, . . . , vN),当中，Vfflax为影像区块11的最大值。当然，本发明区块明暗变化值决定装置110除上述方式外还可以以本领域技术人员通常采用的其他方式来获得显示画面中各影像区块11的平均值Vavg及最大值Vmax，并依据各影像区块11的平均值Vavg及最大值Vmax，分别计算各影像区块11的初始值vinit。图3为本发明计算装置220所执行用以计算各影像区块11最大值Vmax的示意图， 可由一 VHDL程序代码所描述，本领域技术人员亦可改写成Verilog程序代码、或是System C程序代码。VHDL程序代码描述如下
权利要求
1.一种用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置，其特征在于，用以估测所述背光区域控制系统中多个背光源背光扩散后对所述显示画面影像的像素，所述多个背光源以矩阵形式排列，所述显示画面影像依据所述多个背光源分成相对应数目的影像区块， 该补偿装置包含一区块明暗变化值决定装置，用以接收所述显示画面影像，从而计算各所述影像区块的平均值及最大值，并依据所述平均值及最大值用以计算各所述影像区块的一初始值；一质量/功率节省优先决定装置，连接至所述区块明暗变化值决定装置，依据各所述影像区块的平均值、初始值，以及一第一门坎值与一第二门坎值，用以分别产生相对应所述影像区块的一背光控制信号；一时间上滤波器，连接至所述质量/功率节省优先决定装置，依据所述背光控制信号产生相对应所述影像区块的一背光脉冲宽度调变信号；一背光扩散的近似装置，连接至所述时间上滤波器，依据所述背光脉冲宽度调变信号， 从而产生一背光扩散影像；以及一影像补偿装置，连接至所述背光扩散的近似装置，依据所述背光扩散影像用以对所述显示画面影像进行补偿，从而产生一补偿显示画面影像。
2.如权利要求1所述的补偿装置，其特征在于，进一步包含一背光驱动电路，连接至所述时间上滤波器，用以接收所述背光脉冲宽度调变信号，从而分别控制所述多个背光源。
3.如权利要求2所述的补偿装置，其特征在于，进一步包含一时序控制电路，用以接收所述补偿显示画面影像，从而产生一控制时序信号；以及一面板驱动电路，连接至所述时序控制电路，接收所述控制时序信号及所述补偿显示画面影像，从而控制一显示面板。
4.如权利要求1所述的补偿装置，其特征在于，所述区块明暗变化值决定装置包含 一 RGB至HSV转换装置，接收所述显示画面影像，并将所述显示画面影像由RGB格式转换成HSV格式，以下列公式表示 ν = max (r, g, b)；以及一计算装置，连接至所述RGB至HSV转换装置，用以计算所述影像区块的初始值； 当中，r、g、b为所述显示画面影像中像素的r、g、b值，ν为所述显示画面影像中所述像素为HSV格式的V值。
5.如权利要求4所述的补偿装置，其特征在于，所述计算装置所执行的所述影像区块的平均值计算以下列公式表示当中，Vi为所述显示画面影像的一影像区块中像素为HSV格式的V值，N为所述影像区块中的像素数目，为所述影像区块的平均值。
6.如权利要求5所述的补偿装置，其特征在于，所述计算装置所执行的所述影像区块的最大值计算以下列公式表示vmax = max (v1 v2, v2, · · ·，vN), 当中，Vfflax为所述影像区块的最大值。
7.如权利要求6所述的补偿装置，其特征在于，所述计算装置所执行的所述影像区块的初始值计算以下列公式表示Vinit = RsXVmax+(I-Rs) X Vavg'当中，Vinit为所述影像区块的初始值。
8.如权利要求7所述的补偿装置，其特征在于，所述质量/功率节省优先决定装置所产生的背光控制信号以下列公式表示V
9.如权利要求8所述的补偿装置，其特征在于，所述时间上滤波器所产生的所述背光脉冲宽度调变信号以下列公式表示
10.如权利要求9所述的补偿装置，其特征在于，所述时间上滤波器在时间轴上，使用所述当前帧及所述前一帧用以决定所述背光脉冲宽度调变信号，当所述当前帧的整体亮度平均值与所述前一帧的整体亮度平均值相似时，采用所述前一帧主宰的相关信息，当所述当前帧的整体亮度平均值与所述前一帧的整体亮度平均值不相似时，则采用所述当前帧主宰的相关信息。
11.如权利要求8所述的补偿装置，其特征在于，所述影像补偿装置所执行的影像补偿运算以下列公式表示^comp —Scomp 一r,rxg,gxmmmmPix'(p,q) = 0,其它’Pix'(p,q) = 0,其它
12.如权利要求11所述的补偿装置，其特征在于，当所述修正灰阶值不为0时，rcomp、geofflp> b。。mp均乘上相同的补偿系数
13.一种用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿方法，其特征在于，用以估测所述背光区域控制系统中多个背光源背光扩散后对所述显示画面影像的像素，所述多个背光源以矩阵形式排列，所述显示画面影像依据所述多个背光源分成相对应数目的影像区块， 该补偿方法包含一区块明暗变化值决定步骤，用以接收所述显示画面影像，从而计算各所述影像区块的平均值及最大值，并依据所述平均值及最大值用以计算各所述影像区块的一初始值；一质量/功率节省优先决定步骤，依据各所述影像区块的平均值、初始值，以及一第一门坎值与一第二门坎值，用以分别产生相对应所述影像区块的一背光控制信号；一时间上滤波步骤，依据所述背光控制信号产生相对应所述影像区块的一背光脉冲宽度调变信号；一背光扩散的近似步骤，依据所述背光脉冲宽度调变信号，从而产生一背光扩散影像；以及一影像补偿步骤，依据所述背光扩散影像，用以对所述显示画面影像进行补偿，从而产生一补偿显示画面影像。
14.如权利要求13所述的补偿方法，其特征在于，所述影像区块明暗变化值决定步骤中计算各所述影像区块的一初始值包含一 RGB至HSV转换步骤，接收所述显示画面影像，并将所述显示画面影像由RGB格式转换成HSV格式，所述转换以下列公式表示 ν = max (r, g, b)；以及一计算步骤，用以计算所述影像区块的初始值；当中，r、g、b为所述显示画面影像中像素的r、g、b值，ν为所述显示画面影像中所述像素为HSV格式的V值。
15.如权利要求14所述的补偿方法，其特征在于，所述计算步骤所执行的所述影像区块的平均值计算以下列公式表示
16.如权利要求15所述的补偿方法，其特征在于，所述计算步骤所执行的所述影像区块的最大值计算以下列公式表示vmax = max (v1 v2, v2, · · ·，vN), 当中，Vfflax为所述影像区块的最大值。
17.如权利要求16所述的补偿方法，其特征在于，所述计算步骤所执行的所述影像区块的初始值计算以下列公式表示Vinit = RsXVmax+(I-Rs) X Vavg'当中，Vinit为所述影像区块的初始值。
18.如权利要求17所述的补偿方法，其特征在于，所述质量/功率节省优先决定步骤所产生的背光控制信号以下列公式表示
19.如权利要求18所述的补偿方法，其特征在于，所述时间上滤波步骤所产生的所述背光脉冲宽度调变信号以下列公式表示
20.如权利要求19所述的补偿方法，其特征在于，所述时间上滤波步骤在时间轴上，根据所述当前帧及所述前一帧用以决定所述背光脉冲宽度调变信号，当所述当前帧的整体亮度平均值与所述前一帧的整体亮度平均值相似时，采用所述前一帧主宰的相关信息，当所述当前帧的影像区块的平均值与所述前一帧对应的影像区块的平均值不相似时，采用所述当前帧主宰的相关信息。
21.如权利要求18所述的补偿方法，其特征在于，所述影像补偿步骤所执行的影像补偿运算以下列公式表示
22.如权利要求21所述的补偿方法，其特征在于，当所述修正灰阶值Pix' (p，q) ≠O时，r。。mp、g。。mp、b。。mp均乘上相同的补偿系数
全文摘要
本发明公开了用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置，显示画面影像依据多个背光源分成相对应数目的影像区块，区块明暗变化值决定装置接收显示画面影像，计算各影像区块的平均值、最大值及初始值。质量/功率节省优先决定装置依据各影像区块的平均值、初始值、第一门坎值及第二门坎值，分别对各影像区块产生背光控制信号。时间上滤波器依据各影像区块的背光控制信号适应性的产生各影像区块的背光脉冲宽度调变信号。背光扩散的近似装置依据各影像区块的背光脉冲宽度调变信号，产生背光扩散影像。影像补偿装置依据背光扩散影像对显示画面影像进行补偿，从而产生补偿画面影像。应用本发明，可以降低计算量及硬件电路面积，且改善影像质量。
文档编号G09G3/36GK102324222SQ20111022995
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者吴于立, 张智凯 申请人:旭曜科技股份有限公司
技术领域：
本发明涉及背光区域控制技术领域，特别涉及一种用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置及方法。
背景技术：
现有的IXD显示器中使用多个背光源，通过该多个背光源可调控IXD显示器的多个显示区域，从而达到省电目的。背光区域控制(backlight local dimming)指IXD显示器的多个背光源会根据显示画面影像亮度自动进行调整，而非处在全亮状态。在现有的IXD显示器中，其背光源一般皆处在全亮状态，当显示暗态画面时，可以通过降低液晶穿透率达成，因此，对于降低耗电量完全没有帮助。相对的，背光区域控制 (backlight local dimming)则是随画面明暗而变化，因此在显示暗态画面时，背光源亮度随之降低，故可减少整体背光源的耗电量。背光区域控制除可降低耗电量之外，亦可改善IXD显示器画质表现，例如，可大幅提高动态对比值。背光区域控制对于LCD显示器画质提升还不仅于此，因背光源区域控制的背光源可通过调光方式，从而提升LCD显示器的灰阶数。在IXD显示器整体耗电量中，以背光模块所占比重最大，约为66 %。在IXD显示器的尺寸大型化后，由于需要更高亮度显示画面，其耗电量与亮度正比，因此，所耗电力更大。 而以节能角度来看，背光区域控制是LCD显示器可大幅降低耗电量的发展方向，再者，其所衍生的提升画质优势，可谓是目前所有背光源中的最佳解决方案。现有背光区域控制方法虽然能达到提升画面对比与降低功率消耗的效果，但往往在不适当的背光决定与影像补偿之下，影像质量反而降低，常常出现色偏、画面有波纹效应、失去亮部细节的箝制效应、画面闪烁、在暗幅背光不够暗且在亮幅背光不够亮等问题。 因此，背光区域控制的技术仍有改善的空间。
发明内容
本发明的目的主要在于提供一用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置及方法，以降低计算量及降低硬件电路面积，且同时改善影像质量。依据本发明的一特色，本发明提出一种用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置，用以估测该背光区域控制系统中多个背光源背光扩散后该显示画面影像的像素，该多个背光源以矩阵形式排列，该显示画面影像依据该多个背光源分成相对应数目的影像区块，该补偿装置包含一区块明暗变化值决定装置、一质量/功率节省优先决定装置、 一时间上滤波器、一背光扩散的近似装置、及一影像补偿装置。区块明暗变化值决定装置用以接收显示画面，从而计算影像区块的平均值及最大值，并依据平均值及最大值用以计算该影像区块的一初始值。质量/功率节省优先决定装置连接至区块明暗变化值决定装置， 依据影像区块的平均值、初始值，以及一第一门坎值与一第二门坎值，以分别产生相对应影像区块的一背光控制信号。时间上滤波器连接至质量/功率节省优先决定装置，依据该背光控制信号产生相对应该影像区块的ー背光脉冲宽度调变信号。背光扩散的近似装置连接 至时间上滤波器，依据该背光脉冲宽度调变信号，从而产生一背光扩散影像。影像补偿装置 连接至背光扩散的近似装置，依据该背光扩散影像用以对显示画面影像进行补偿，从而产 生一补偿显示画面影像。依据本发明的另ー特色，本发明提出一种用于背光区域控制系统中显示画面影像 的补偿方法，用以估测该背光区域控制系统中多个背光源利用背光扩散后对显示画面影像 的像素，并依据背光扩散影像对显示画面影像进行影像补偿，多个背光源以矩阵形式排列， 显示画面影像依据多个背光源分成相对应数目的影像区块，该补偿方法首先在区块明暗变 化值决定步骤中，用以接收显示画面，从而计算对应各影像区块的平均值及最大值，并依据 平均值及最大值用以计算该对应影像区块的ー初始值；在质量/功率节省优先决定步骤 中，接收各影像区块的平均值及初始值，依据各影像区块的平均值、初始值，以及ー第一门 坎值与一第二门坎值，用以分别产生相对应各影像区块的ー背光控制信号；在时间上滤波 步骤中，依据背光控制信号产生相对应影像区块的ー背光脉冲宽度调变信号；在背光扩散 的近似步骤中，依据背光脉冲宽度调变信号，从而产生一背光扩散影像；最后在影像补偿步 骤中，依据背光扩散影像用以对该显示画面影像进行补偿，从而产生一补偿显示画面影像。 这样，使用可调整的第一门坎值及第ニ门坎值以决定是否进行背光调整，可以抑制箝制效 应；补偿后的影像与原生影像在色坐标的差距做到最小化，可降低显示画面影像与补偿显 示画面影像之间的色彩偏移，改善影像质量；且只需存储ー第三门坎值个补偿系数，可降低 计算量，并简化硬件的复杂度，从而降低硬件电路面积。
图1为本发明一种背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置的结构示意图。图2为本发明区块明暗变化值决定装置的结构示意图。图3为本发明计算装置执行计算各影像区块最大值的示意图。图4为本发明背光扩散的近似装置的结构示意图。图5为本发明一种背光区域控制系统中显示画面影像的补偿方法的流程示意图。附图中的标号说明补偿装置100区块明暗变化值决定装置110质量/功率节省优先决定装置120时间上滤波器130背光扩散的近似装置140影像补偿装置150背光驱动电路160
时序控制电路170 面板驱动电路180液晶显示面板190区块191背光源193显示画面影像10影像区块11RGB至HSV转换装置210 计算装置220等化単元410背光种子影建立単元420第一计算单元430第二计算单元440
距离计算单元450双线性转换单元460步骤S510 步骤S580
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。图1为本发明一种背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置100的结构示意图，该补偿装置100使用于一液晶显示器中。该液晶显示器的液晶显示面板190的后方设置有多个背光源193，多个背光源193以矩阵形式排列，其中显示画面影像10依据多个背光源193分成相对应数目的影像区块11，亦即，液晶显示面板190可视为包含多个以矩阵形式排列的区块191，用以分别对应影像区块11，从而显示该显示画面影像，并且一一对应至背光源193，而多个背光源193分别由一背光驱动电路160所控制及驱动发光，以提供液晶显示面板190中各区块191显示所需的光源。如图1所示，液晶显示面板190依据背光源193数目分成例如两行(row)六列 (column)的区块191，在其它实施例中，例如对于分辨率为1080X 1920的液晶显示面板190 而言，其可分为8行(row)16列(column)的区块191，亦即背光源193数目为8X 16，每一个区块191有135 X 120个像素。液晶显示面板190显示的影像，其显示的影像的分辨率不一定等于该液晶显示面板190的分辨率，可以通过液晶显示面板190中的缩放器(图未示) 进行处理后，使得显示画面影像10的分辨率等同于液晶显示面板190中的分辨率。因此， 显示画面影像10可依据多个背光源193分成相对应数目的影像区块11。补偿装置100估测背光区域控制系统中多个背光源193背光扩散后对显示画面影像10的各像素的估测值，用以产生一背光扩散影像，并依据该背光扩散影像对显示画面影像10进行影像补偿，多个背光源193以矩阵形式排列，显示画面影像10依据多个背光源 193分成相对应数目的影像区块11。补偿装置100包含一区块明暗变化值决定装置110、一质量/功率节省优先决定装置120、一时间上滤波器130、一背光扩散的近似装置140、一影像补偿装置150、一背光驱动电路160、一时序控制电路170、及一面板驱动电路180。区块明暗变化值决定装置110接收显示画面，用以计算该显示画面中各影像区块 11的平均值Vavg及最大值Vmax，并依据各影像区块11的平均值Vavg及最大值Vmax，分别计算各影像区块11的初始值vinit。图2为本发明区块明暗变化值决定装置110的结构示意图。区块明暗变化值决定装置Iio包含一 RGB至HSV转换装置210、及一计算装置220。RGB至HSV转换装置210接收显示画面影像10，并将其由RGB格式转换成HSV格式。该RGB至HSV转换装置所执行的RGB格式转换成HSV格式以下列公式表示ν = max(r, g, b),当中，r、g、b为显示画面影像10中像素的r、g、b值，ν为显示画面影像10中该像素的HSV格式中的V值。计算装置220连接至RGB至HSV转换装置210，用以计算显示画面中各影像区块 11的平均值Vavg及最大值Vmax，并依据各影像区块11的平均值Vavg及最大值以Vmax分别计算各影像区块11的初始值vinit。
计算装置220所执行的各影像区块11的平均值Vavg计算以下列公式表示 1 N
_1] v…二译v, ’当中，Vi为显示画面影像10影像区块11中的像素为HSV格式时的V值，N为影像区块11中的像素数目，Vmg为影像区块11的平均值。在本实施例中，平均值Vmg可通过将
像素vi、v2、v3.....vN相加后再除以N得到。或者，当影像区块11中像素的数目为2的幂
次方时，例如影像区块11中像素的数目为8X8 (N = 64)时，可先将像素Vl、v2、V3.....vN
相加后再向右移6位得到平均值Vavg，这样，可以避免使用除法器。计算装置220所执行的各影像区块11的最大值Vmax计算以下列公式表示vmax = max (V1, v2, v2, . . . , vN),当中，Vfflax为影像区块11的最大值。当然，本发明区块明暗变化值决定装置110除上述方式外还可以以本领域技术人员通常采用的其他方式来获得显示画面中各影像区块11的平均值Vavg及最大值Vmax，并依据各影像区块11的平均值Vavg及最大值Vmax，分别计算各影像区块11的初始值vinit。图3为本发明计算装置220所执行用以计算各影像区块11最大值Vmax的示意图， 可由一 VHDL程序代码所描述，本领域技术人员亦可改写成Verilog程序代码、或是System C程序代码。VHDL程序代码描述如下
权利要求
1.一种用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置，其特征在于，用以估测所述背光区域控制系统中多个背光源背光扩散后对所述显示画面影像的像素，所述多个背光源以矩阵形式排列，所述显示画面影像依据所述多个背光源分成相对应数目的影像区块， 该补偿装置包含一区块明暗变化值决定装置，用以接收所述显示画面影像，从而计算各所述影像区块的平均值及最大值，并依据所述平均值及最大值用以计算各所述影像区块的一初始值；一质量/功率节省优先决定装置，连接至所述区块明暗变化值决定装置，依据各所述影像区块的平均值、初始值，以及一第一门坎值与一第二门坎值，用以分别产生相对应所述影像区块的一背光控制信号；一时间上滤波器，连接至所述质量/功率节省优先决定装置，依据所述背光控制信号产生相对应所述影像区块的一背光脉冲宽度调变信号；一背光扩散的近似装置，连接至所述时间上滤波器，依据所述背光脉冲宽度调变信号， 从而产生一背光扩散影像；以及一影像补偿装置，连接至所述背光扩散的近似装置，依据所述背光扩散影像用以对所述显示画面影像进行补偿，从而产生一补偿显示画面影像。
2.如权利要求1所述的补偿装置，其特征在于，进一步包含一背光驱动电路，连接至所述时间上滤波器，用以接收所述背光脉冲宽度调变信号，从而分别控制所述多个背光源。
3.如权利要求2所述的补偿装置，其特征在于，进一步包含一时序控制电路，用以接收所述补偿显示画面影像，从而产生一控制时序信号；以及一面板驱动电路，连接至所述时序控制电路，接收所述控制时序信号及所述补偿显示画面影像，从而控制一显示面板。
4.如权利要求1所述的补偿装置，其特征在于，所述区块明暗变化值决定装置包含 一 RGB至HSV转换装置，接收所述显示画面影像，并将所述显示画面影像由RGB格式转换成HSV格式，以下列公式表示 ν = max (r, g, b)；以及一计算装置，连接至所述RGB至HSV转换装置，用以计算所述影像区块的初始值； 当中，r、g、b为所述显示画面影像中像素的r、g、b值，ν为所述显示画面影像中所述像素为HSV格式的V值。
5.如权利要求4所述的补偿装置，其特征在于，所述计算装置所执行的所述影像区块的平均值计算以下列公式表示当中，Vi为所述显示画面影像的一影像区块中像素为HSV格式的V值，N为所述影像区块中的像素数目，为所述影像区块的平均值。
6.如权利要求5所述的补偿装置，其特征在于，所述计算装置所执行的所述影像区块的最大值计算以下列公式表示vmax = max (v1 v2, v2, · · ·，vN), 当中，Vfflax为所述影像区块的最大值。
7.如权利要求6所述的补偿装置，其特征在于，所述计算装置所执行的所述影像区块的初始值计算以下列公式表示Vinit = RsXVmax+(I-Rs) X Vavg'当中，Vinit为所述影像区块的初始值。
8.如权利要求7所述的补偿装置，其特征在于，所述质量/功率节省优先决定装置所产生的背光控制信号以下列公式表示V
9.如权利要求8所述的补偿装置，其特征在于，所述时间上滤波器所产生的所述背光脉冲宽度调变信号以下列公式表示
10.如权利要求9所述的补偿装置，其特征在于，所述时间上滤波器在时间轴上，使用所述当前帧及所述前一帧用以决定所述背光脉冲宽度调变信号，当所述当前帧的整体亮度平均值与所述前一帧的整体亮度平均值相似时，采用所述前一帧主宰的相关信息，当所述当前帧的整体亮度平均值与所述前一帧的整体亮度平均值不相似时，则采用所述当前帧主宰的相关信息。
11.如权利要求8所述的补偿装置，其特征在于，所述影像补偿装置所执行的影像补偿运算以下列公式表示^comp —Scomp 一r,rxg,gxmmmmPix'(p,q) = 0,其它’Pix'(p,q) = 0,其它
12.如权利要求11所述的补偿装置，其特征在于，当所述修正灰阶值不为0时，rcomp、geofflp> b。。mp均乘上相同的补偿系数
13.一种用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿方法，其特征在于，用以估测所述背光区域控制系统中多个背光源背光扩散后对所述显示画面影像的像素，所述多个背光源以矩阵形式排列，所述显示画面影像依据所述多个背光源分成相对应数目的影像区块， 该补偿方法包含一区块明暗变化值决定步骤，用以接收所述显示画面影像，从而计算各所述影像区块的平均值及最大值，并依据所述平均值及最大值用以计算各所述影像区块的一初始值；一质量/功率节省优先决定步骤，依据各所述影像区块的平均值、初始值，以及一第一门坎值与一第二门坎值，用以分别产生相对应所述影像区块的一背光控制信号；一时间上滤波步骤，依据所述背光控制信号产生相对应所述影像区块的一背光脉冲宽度调变信号；一背光扩散的近似步骤，依据所述背光脉冲宽度调变信号，从而产生一背光扩散影像；以及一影像补偿步骤，依据所述背光扩散影像，用以对所述显示画面影像进行补偿，从而产生一补偿显示画面影像。
14.如权利要求13所述的补偿方法，其特征在于，所述影像区块明暗变化值决定步骤中计算各所述影像区块的一初始值包含一 RGB至HSV转换步骤，接收所述显示画面影像，并将所述显示画面影像由RGB格式转换成HSV格式，所述转换以下列公式表示 ν = max (r, g, b)；以及一计算步骤，用以计算所述影像区块的初始值；当中，r、g、b为所述显示画面影像中像素的r、g、b值，ν为所述显示画面影像中所述像素为HSV格式的V值。
15.如权利要求14所述的补偿方法，其特征在于，所述计算步骤所执行的所述影像区块的平均值计算以下列公式表示
16.如权利要求15所述的补偿方法，其特征在于，所述计算步骤所执行的所述影像区块的最大值计算以下列公式表示vmax = max (v1 v2, v2, · · ·，vN), 当中，Vfflax为所述影像区块的最大值。
17.如权利要求16所述的补偿方法，其特征在于，所述计算步骤所执行的所述影像区块的初始值计算以下列公式表示Vinit = RsXVmax+(I-Rs) X Vavg'当中，Vinit为所述影像区块的初始值。
18.如权利要求17所述的补偿方法，其特征在于，所述质量/功率节省优先决定步骤所产生的背光控制信号以下列公式表示
19.如权利要求18所述的补偿方法，其特征在于，所述时间上滤波步骤所产生的所述背光脉冲宽度调变信号以下列公式表示
20.如权利要求19所述的补偿方法，其特征在于，所述时间上滤波步骤在时间轴上，根据所述当前帧及所述前一帧用以决定所述背光脉冲宽度调变信号，当所述当前帧的整体亮度平均值与所述前一帧的整体亮度平均值相似时，采用所述前一帧主宰的相关信息，当所述当前帧的影像区块的平均值与所述前一帧对应的影像区块的平均值不相似时，采用所述当前帧主宰的相关信息。
21.如权利要求18所述的补偿方法，其特征在于，所述影像补偿步骤所执行的影像补偿运算以下列公式表示
22.如权利要求21所述的补偿方法，其特征在于，当所述修正灰阶值Pix' (p，q) ≠O时，r。。mp、g。。mp、b。。mp均乘上相同的补偿系数
全文摘要
本发明公开了用于背光区域控制系统中显示画面影像的补偿装置，显示画面影像依据多个背光源分成相对应数目的影像区块，区块明暗变化值决定装置接收显示画面影像，计算各影像区块的平均值、最大值及初始值。质量/功率节省优先决定装置依据各影像区块的平均值、初始值、第一门坎值及第二门坎值，分别对各影像区块产生背光控制信号。时间上滤波器依据各影像区块的背光控制信号适应性的产生各影像区块的背光脉冲宽度调变信号。背光扩散的近似装置依据各影像区块的背光脉冲宽度调变信号，产生背光扩散影像。影像补偿装置依据背光扩散影像对显示画面影像进行补偿，从而产生补偿画面影像。应用本发明，可以降低计算量及硬件电路面积，且改善影像质量。
文档编号G09G3/36GK102324222SQ20111022995
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者吴于立, 张智凯 申请人:旭曜科技股份有限公司
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