《一種LCD電視顯示質量的自適應調節裝置及方法》是深圳創維-RGB電子有限公司於2006年7月27日申請的專利，該專利的申請號為2006100618387，公布號為CN1968380，公布日為2007年5月23日，發明人是李海鷹、收起、沈思寬、盧鐵軍、王鵾等。該發明涉及電視顯示技術領域，具體地說涉及LCD電視顯示質量的調節技術。
《一種LCD電視顯示質量的自適應調節裝置及方法》調節裝置包括LCD顯示模組，還設有一個能採集圖像亮區比例相關參數的信息採集器和圖像增強處理模組，一個能對採集到的亮區比例信息進行分析處理的CPU，圖象增強處理模組信號連線CPU，信息採集器信號連線CPU，CPU控制連線LCD顯示模組的背光源亮度調整連線埠。該發明由於通過檢測畫面中的亮區比例，來自動決定處理是否降低LCD顯示模組的背光源亮度；圖像增強處理模組對圖像進行亮度校正和暗區的黑電平延伸處理。可以消除圖像太亮和大面積亮場時所帶來的圖像泛白和刺眼問題。因此，不僅主觀畫質可以得到提高，防止觀看者的視覺疲勞感，而且可以達到節能的目的。
2013年10月，《一種LCD電視顯示質量的自適應調節裝置及方法》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種LCD電視顯示質量的自適應調節裝置及方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種LCD電視顯示質量的自適應調節裝置及方法
- 類別：發明專利
- 公布號：CN1968380
- 公布日：2007年5月23日
- 申請號：2006100618387
- 申請日：2006年7月27日
- 申請人：深圳創維-RGB電子有限公司
- 地址：廣東省深圳市南山區高新南一道創維大廈A13－16層
- 發明人：李海鷹、 收起、沈思寬、盧鐵軍、王鵾、江潤、郭明海、劉志明、陳狄君
- 分類號：H04N5/57（2006.01）
- 專利代理機構：深圳創友專利商標代理有限公司
- 代理人：喻尚威
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
由於LCD是被動型顯示器件，通過液晶作為可控光閥來顯示圖像，同時由於液晶特性的限制，光閥達不到理想的關閉狀態，也即給全黑的信號，LCD屏也是會有微弱的亮光發出，環境亮度較低的情況下，黑電平表現不好的現象特別明顯。對於特定的LCD顯示模組，只有降低背光源亮度才能改善黑電平表現。因此，截至2006年7月，LCD電視存在以下不足之處：1、在正常家庭使用環境下，特別是晚上或環境亮度較低的情況下，亮度太高，眼睛容易疲勞；圖像中暗的部分黑不下去，黑電平表現不好，導致圖像層次感不強，畫質不理想。2、LCD顯示屏的消耗功率基本恆定，背光源的功耗沒有根據不同情況調節，一般都設定為最大功率，不僅不符合節能的理念，而且，背光太亮會導致顯示質量的問題。除了，上述兩個問題外，液晶電視在顯示大面積的高亮畫面時，也存在畫面過於刺眼、畫面泛白的問題；使得觀看者的眼睛容易疲勞（幾種電視的亮度特性如圖5所示）。這一點，不象CRT電視和等離子電視，它們有動態亮度調節功能，使畫面的平均亮度比較平緩，從而提高觀看的舒適度。
有的LCD電視採用設定控制背光亮度的可調開關來調整背光源亮度，但是，這種調整方法需由手動調整不很方便，很少有消費者使用這種調整功能。
2006年7月以前申請的發明中公開了兩種方法，第一種採用檢測裝置檢測環境光並自動調整背光燈的亮度以解決環境光暗時圖像泛白、刺眼和對比度不足的問題（圖1所示）；第二種採用圖像檢測的方法，主要對圖像的暗區比例進行採樣分析，在圖像暗場畫面過大時，降低背光燈的亮度，改善畫面黑表現不足的問題（圖2所示），圖4為以前的檢測暗場景的實施方法流程圖。這兩種方法雖然解決了上述的1、2兩個問題，但並沒有考慮畫面大面積亮場時的畫面高亮刺眼和對觀眾視覺造成疲勞的影響。
發明內容
專利目的
《一種LCD電視顯示質量的自適應調節裝置及方法》所要解決的技術問題之一是提供一種LCD電視顯示質量的自適應調節裝置，可以通過檢測畫面中的亮區比例，自動調節LCD電視顯示質量來消除畫面大面積亮場時的畫面高亮刺眼和對觀眾視覺造成疲勞的影響。該發明所要解決的技術問題之二是提供一種可以自動調節LCD電視顯示質量的方法。
技術方案
《一種LCD電視顯示質量的自適應調節裝置及方法》包括LCD顯示模組，其特徵在於：還設有一個能採集圖像亮區比例相關參數的信息採集器和圖像增強處理模組，一個能對採集到的亮區比例信息進行分析處理的CPU，圖象增強處理模組信號連線CPU，信息採集器信號連線CPU，CPU控制連線LCD顯示模組的背光源亮度調整連線埠。
所述的信息採集器還可以採集圖像暗區比例相關參數，所述的CPU還可以對採集到的暗區比例信息進行分析處理。所述的圖像增強處理模組可以動態調整圖像各像素的特徵參數。
該發明提供的一種可以自動調節LCD電視顯示質量的方法包括以下步驟：
A、採集圖像亮區比例相關參數；
B、將收集到的參數送入到預置有分析處理程式的CPU，CPU進行分析，如果亮區比例高，執行步驟C，如果亮度比例低，則不調整背光源的亮度；
C、CPU輸出控制信息降低LCD顯示模組的背光源亮度；
D、圖像增強處理模組對圖像進行亮度校正和暗區的黑電平延伸處理，將圖像中的暗的部分變的亮度更低。
所述的步驟A中採集到的參數可以是圖像信號的參數，如亮度的直方圖分布、最大值、最小值、和平均值等。
所述的步驟A前還設有採集暗區比例的相關參數並由CPU進行處理的方法。
所述的採集暗區比例的相關參數並由CPU進行處理的方法包括以下步驟：
（1）採集圖像暗區比例相關參數；
（2）將收集到的參數送入到預置有分析處理程式的CPU，CPU進行分析，如果暗區比例高，執行步驟C，如果暗度比例低，則不調整背光源的亮度；
（3）CPU輸出控制信息降低LCD顯示模組的背光源亮度；
（4）圖像增強處理模組對圖像進行亮度補償和白電平延伸處理。
這樣對暗區比例高的圖像，還可利用圖像增強處理模組對圖像進行亮度補償和白電平延伸處理，將圖像中的暗的部分變的亮度更低的圖像處理步驟；對亮區比例高的圖像，還可利用圖像增強處理模組對圖像進行亮度，校正和暗區的黑電平延伸處理。
所述的步驟B中的分析過程為：CPU對收到的參數進行處理、估算出亮區比例，然後再判斷亮區比例是否大於設定的閥值，如果大於，則執行步驟C，如果不大於，則不調整背光源的亮度。
所述的步驟C中CPU輸出的控制信息是電壓信息。
所述的步驟C中CPU輸出的控制信息是PWM（脈寬調製）脈衝。
有益效果
《一種LCD電視顯示質量的自適應調節裝置及方法》由於通過檢測畫面中的亮區比例，來自動決定是否降低LCD顯示模組的背光源亮度，同時圖像增強處理模組對圖像進行亮度校正和暗區的黑電平延伸處理。可以消除圖像太亮和大面積亮場時所帶來的圖像泛白和刺眼問題。因此，不僅主觀畫質可以得到提高，防止觀看者的視覺疲勞感，而且可以達到節能的目的。
附圖說明
圖1是檢測環境光並自動調整背光燈的亮度調節裝置的組成框圖。
圖2是《一種LCD電視顯示質量的自適應調節裝置及方法》實施實例的調節裝置組成框圖。
圖3是CPU分析處理暗區比例的相關參數的流程圖。
圖4是CPU分析處理亮區比例的相關參數的流程圖。
圖5是PDP、LCD電視的亮度特性曲線圖。
圖6是LCD調整前後的峰值亮度特性曲線圖。
權利要求
1、一種LCD電視顯示質量的自適應調節裝置，包括LCD顯示模組，其特徵在於：還設有一個能採集圖像亮區比例相關參數的信息採集器和用於對圖像進行亮度校正和暗區的黑電平延伸處理，將圖像中的暗的部分變的亮度更低的圖像增強處理模組，一個能對採集到的亮區比例信息進行分析處理的CPU，所述圖像增強處理模組信號連線CPU，信息採集器信號連線CPU，CPU控制連線LCD顯示模組的背光源亮度調整連線埠；當信息採集器採集得到亮區比例高時，CPU輸出控制信息降低LCD顯示模組的背光源亮度，當亮度比例低時，則不調整背光源的亮度。
2、根據權利要求1所述的自適應調節裝置，其特徵在於：所述的信息採集器還可以採集圖像暗區比例相關參數，所述的CPU還可以對採集到的暗區比例信息進行分析處理。
3、一種LCD電視顯示質量的自適應調節方法，包括以下步驟：
A、採集圖像亮區比例相關參數；
B、將收集到的參數送入到預置有分析處理程式的CPU，CPU進行分析，如果亮區比例高，執行步驟C，如果亮度比例低，則不調整背光源的亮度；
C、CPU輸出控制信息降低LCD顯示模組的背光源亮度；
D、圖像增強處理模組對圖像進行亮度校正和暗區的黑電平延伸處理，將圖像中的暗的部分變的亮度更低。
4、根據權利要求3所述的自適應調節方法，其特徵在於：所述的步驟A中採集到的參數可以是圖像信號的參數，包括亮度的直方圖分布、最大值、最小值、和平均值。
5、根據權利要求3所述的自適應調節方法，其特徵在於：所述的步驟A前還設有採集暗區比例的相關參數並由CPU進行處理的方法。
6、根據權利要求5所述的自適應調節方法，其特徵在於：所述的採集暗區比例的相關參數並由CPU進行處理的方法包括以下步驟：
（1）採集圖像暗區比例相關參數；
（2）將收集到的參數送入到預置有分析處理程式的CPU，CPU進行分析，如果暗區比例高，執行步驟C，如果暗度比例低，則不調整背光源的亮度；
（3）CPU輸出控制信息降低LCD顯示模組的背光源亮度；
（4）圖像增強處理模組對圖像進行亮度補償和白電平延伸處理。
7、根據權利要求3所述的自適應調節方法，其特徵在於：所述的步驟B中的分析過程為：CPU對收到的參數進行處理、估算出亮區比例，然後再判斷亮區比例是否大於設定的閥值，如果大於，則執行步驟C，如果不大於，則不調整背光源的亮度。
8、根據權利要求3所述的自適應調節方法，其特徵在於：所述的步驟C中CPU輸出的控制信息是脈寬調製脈衝。
9、根據權利要求3所述的自適應調節方法，其特徵在於：所述的步驟C中CPU輸出的控制信息是電壓信息。
實施方式
- 實施例1
該實施例包括包括LCD顯示模組，提取模組和圖像增強模組、CPU。提取模組可以對圖像信號的圖像內容特徵提取信息。提取到的信息有圖像內容的直方圖和平均值等，然後將相關參數送入到預置有分析處理程式的CPU；然後，根據最佳化算法輸出背光源亮度的控制量，不同的LCD顯示模組採用不同的控制量，可以是電壓或PWM脈衝。
算法如下：參見流程圖，圖4。首先對輸入的每幅圖像，經過圖像特性提取模組提取每幀圖像的直方圖信息、平均值、最大最小值、偏差值。估算圖像中亮區的比例Pbr，Pbr的獲得是指圖像中亮度大於某一閾值的像素的總數與總像素數的比值。然後再判斷Pbr是否大於某個閾值Cbr，比如70%，小於則不調整背光的亮度，使之處在最大值；Pbr大於Cbr，則計算和設定背光源降低參數△R，計算和設定延遲參數Tb，再根據△R和Tb執行自適應背光源調整控制，進行亮度校正和暗區的黑電平延伸處理以補償背光源亮度下降而導致的畫質下降。為避免出現閃爍，一旦確定需要進行調節，將以200-300毫秒為間隔，每次調整1%，2%或4%，由高至低或由低至高，均採用逐漸逼近的方式調整。在調整背光使整個圖像的亮度下降後，在進行圖像處理，將圖像中的暗的部分將下來。亮度校正是根據不同場景的圖像和背光燈調整的比例，按比例調整暗區的亮度，以最佳化顯示的對比度。
- 實施例2
採用和以前的發明的測量暗區的方法相結合的方法，首先檢測暗區的比例，參看圖3，即提取每幀圖像的直方圖信息、平均值、最大最小值、偏差值。然後估算現在狀態下的暗區比例Pdk。並將Pdk與預設定的暗區比例Cdk進行比較，如果Pdk小於Cdk，不進行背光源調節，進行通常的畫質增強處理；如果Pdk大於Cdk，計算和設定背光源降低參數△R，計算和設定延遲參數Td，再根據△R和Td執行自適應背光源調整控制，進行亮度補償和白電平延伸以補償背光源亮度下降而導致的畫質下降。否則檢測亮區的比例，參看圖4，如果亮區的比例Pbr大於閾值Cbr，則按框圖4的方法調整背光燈的亮度；否則保持背光燈的亮度為100%。從圖6種可以看出LCD調整前後的峰值亮度特性曲線。
榮譽表彰
2013年10月，《一種LCD電視顯示質量的自適應調節裝置及方法》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
