《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》是青島海信電器股份有限公司於2015年9月1日申請的專利，該專利的公布號為CN105185327A，授權公布日為2015年12月23日，發明人是張玉欣、黃順明、宋志成。
《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》提供一種液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備，屬於液晶顯示技術領域，其中，根據接收圖像信號，按照預設規則確定分區圖像數據塊中圖像灰階值，根據該圖像灰階值預提取該分區圖像數據對應的分區背光值；若確定該分區背光值大於第二閾值時，則根據預置背光值增益係數與預提取得到的分區背光值相乘，得到該背光分區的增益背光值，將該增益背光值映射至相應背光分區中背光源的驅動電路，以驅動控制該相應背光分區的背光源亮度，其中，預置背光值增益係數大於1；若確定該分區背光值小於第三閾值時，將該分區圖像數據塊中每個圖像像素點的灰階值，按照預置補償係數進行灰階補償，以獲得補償圖像數據驅動該液晶面板，其中，該補償係數大於1；改善液晶顯示畫面的對比度畫質效果。
2020年7月14日，《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備
- 申請人：青島海信電器股份有限公司
- 申請日：2015年9月1日
- 申請號：2015105499862
- 公布號：CN105185327A
- 公布日：2015年12月23日
- 發明人：張玉欣、黃順明、宋志成
- 地址：山東省青島市嶗山區株洲路151號
- Int. Cl.：G09G3/36(2006.01)I
- 代理機構：青島聯智專利商標事務所有限公司
- 代理人：邵新華
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
液晶顯示器（LiquidCrystalDisplay，簡稱LCD）通常採用動態背光調製技術控制背光亮度，可達到節能、提升顯示對比度等圖像畫質效果。如圖1為2015年9月之前的技術中液晶顯示中動態背光調製技術原理結構圖，液晶顯示裝置包括，圖像處理部接收輸入圖像信號，且根據圖像信號灰階亮度採集得到背光數據，一方面，按照預定顯示面板的規格將圖像信號進行轉換格式，輸出至液晶顯示部分中時序控制器（TCON），經時序控制器生產時序控制信號和數據信號以驅動液晶面板，另一方面，將採集得到的背光數據輸出至背光處理部，該背光處理部將背光數據轉換為背光控制信號，以控制背光碟機動部來控制背光組件中背光源的亮度，若圖像亮度高則驅動較高的背光亮度，若圖像亮度低則驅動較低的背光亮度。
動態背光調製技術主要包括分區背光調製和全局背光調製。其中，全局背光調製技術採集一幀圖像內容的平均亮度來控制背光亮度，這樣，背光實際亮度是由一幀全局圖像平均灰階值確定的，因此，圖像平均最大灰階值（即：全白場圖像）對應驅動得到背光最大亮度，為了保護背光光源工作可靠性，通常背光最大亮度控制背光源的額定工作亮度以下。通常在正常顯示畫面中，經統計可知，動態視頻畫面中整體平均灰階亮度在50%IRE左右，這樣，背光亮度的平均值則為最大背光亮度的50%左右，因此，全局背光調製技術中背光源實際運行平均功率控制在額定功率的一半左右，在一定程度有明顯的節能效果。但是，全局背光調製技術採集到的一幀或連續多幀的全局圖像平均灰階亮度，由該圖像平均灰階來控制全局背光源亮度，該圖像平均灰階亮度無法體現圖像內容中局部畫面之間亮度細節，然而，圖像對比度變化更多體現在圖像內容中局部畫面之間亮度差異上，因此，其對提升顯示對比度的畫質效果能起到作用較小。
而分區動態背光調製技術，如圖2是2015年9月之前的技術中分區動態背光調製技術中背光分區示意圖，整個背光源矩陣包含A方向的M個分區和B方向的N個分區，如圖假設M=16，N=9，計M*N=144個背光分區，每個背光分區中背光源亮度可單獨驅動控制，其中，需要說明是，該背光分區理想狀態下，每個背光分區可獨立照亮其背光區域，但實際上，相鄰背光源亮度會有一定影響。在分區動態背光調製技術中，每幀全局圖像被分割成多個與背光分區對應的分區圖像數據塊，通過採集與該分區圖像數據塊中灰階數據以得到該對應背光分區的背光數據，採集得到的每個分區背光數據體現了對應分區圖像數據塊之間亮度差異，這樣，該背光分區背光亮度由該背光分區對應圖像塊的亮度確定的，分區背光亮度變化體現了需要顯示區域畫面的分區圖像數據塊中灰階亮度，突出了顯示圖像局部畫面之間顯示亮度差異，提升動態圖像的對比度畫質效果。
2015年9月之前的技術中，分區動態背光調製技術中採集圖像背光數據的背光值方法，如圖3為，影像處理部分接收輸入的圖像信號，一方面，圖像灰階分區統計單元，用於統計圖像信號中分區圖像數據塊中每個圖像像素點的亮度灰階，背光值處理單元從統計結果中提取該分區背光值，其中，具體背光值提取方法可採取最大值法、平均值法、加權均值法、及平均值加權法等。另一方面，為了彌補不同背光分區中背光亮度不同帶來圖像顯示亮度差異，還可以結合每個背光分區中背光值，根據背光光學模型存儲單元預設函式關係，由圖像灰階補償單元對輸入圖像信號按照預定圖像數據灰階補償算法，得到補償圖像數據輸出至時序控制器，以驅動液晶面板顯示圖像。具體的，上述背光值提取算法中，如：每個圖像像素點的圖像灰階變化範圍為0-255，提取得到分區背光值則為0-255中的任一值，然後，背光處理單元接收該0-255任一背光值後，直接轉換PWM背光碟機動信號以驅動該分區背光源；其中，最大背光值255相應驅動背光源得到最大背光亮度，其他0-255之間任一背光值驅動背光源得到的峰值亮度均小於該最大背光亮度。經分析可知，畫面對比度指標由最大峰值亮度與最小顯示亮度比值決定，即：顯示灰階值為255畫面與顯示灰階值為0畫面的顯示亮度的比值，然而，通常顯示灰階值為0畫面亮度是確定的，其受背光亮度影響較小，因此，最大峰值亮度為顯示畫面對比度指標的主要因素。上述分析可知，由於每個分區背光峰值亮度受限於最大背光值255，若各個分區的最大峰值受限於該最大背光值255，則影響顯示畫面對比度效果提升空間。
發明內容
專利目的
《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》提供一種液晶顯示亮度控制方法、裝置和液晶顯示設備，用於解決2015年9月之前的技術中畫面對比度效果提升空間受限問題。
技術方案
一方面，《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施中提供液晶顯示亮度控制方法，包括：根據接收圖像信號，按照預設規則確定分區圖像數據塊中圖像灰階值，根據該圖像灰階值預提取該分區圖像數據對應的分區背光值；若確定該分區背光值大於第二閾值時，則根據預置背光值增益係數與預提取得到的分區背光值相乘，得到該背光分區的增益背光值，將該增益背光值映射至相應背光分區中背光源的驅動電路，以驅動控制該相應背光分區的背光源亮度，其中，預置背光值增益係數大於1；若確定該分區背光值小於第三閾值時，將該分區圖像數據塊中每個圖像像素點的灰階值，按照預置補償係數進行灰階補償，以獲得補償圖像數據驅動該液晶面板，其中，該補償係數大於1。
又一方面，《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施中提供液晶顯示亮度控制方法，分區圖像灰階統計部，用於根據接收圖像信號，按照預定規則確定分區圖像數據塊中圖像灰階值；分區背光值預提取部，用於根據該分區圖像塊中灰階值預提取分區圖像數據對應的分區背光值；分區背光值增益部，用於若確定該分區背光值大於第二閾值時，則根據預置背光值增益係數與預提取得到的分區背光值相乘，得到該背光分區的增益背光值，將該增益背光值映射至相應背光分區中背光源的驅動電路，以驅動控制該相應背光分區的背光源亮度，其中，預置背光值增益係數大於1；分區圖像灰階補償部，用於若確定該分區背光值小於第三閾值時，將該分區圖像數據塊中每個圖像像素點的灰階值，按照預置補償係數進行灰階補償，，以獲得補償圖像數據驅動該液晶面板，其中，該補償係數大於1。
還一方面，《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例中提供一種液晶顯示設備，包括：存儲器，用於存儲程式和各類預置查找表數據；液晶顯示亮度控制裝置，用於執行所述存儲器中程式及根據執行程式調用各類查找表數據；以及用於接收圖像信號進行數據處理，輸出圖像數據至時序控制器，該時序控制器根據圖像數據生成控制液晶面板顯示圖像的驅動信號；還用於根據圖像信號輸出分區背光值至背光處理單元；背光處理單元，用於根據各分區背光值確定對應的PWM信號占空比，輸出至PWM驅動單元；PWM驅動單元，用於生成PWM控制信號以控制對應分區背光源；其中，液晶顯示亮度控制裝置為上述任一液晶顯示亮度控制裝置。
改善效果
《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》一些優選實施例中提供液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備，低亮畫面區域中，由於其背光亮度不是限制顯示圖像亮度的瓶頸，而該實施例中通過像素點灰階值補償方法，根據每個像素點自身的灰階值進行補償，不同像素點其灰階值不同，實現補償後補償幅值也不同，這樣，可提升顯示圖像之間亮度差，實現層次感增強。而在高亮畫面區域中，影響圖像顯示亮度瓶頸則為背光峰值亮度；若採取圖像像素點的灰階值補償方法，由於受到最大背光峰值亮度限制，無法提升顯示圖像亮度，因此，在高亮畫面區域中採取提升背光峰值亮度來解決畫面層次感。因此，在每幀畫面顯示中，在低亮畫面區域通過每個像素點灰階補償提升其畫面層次感，而高亮畫面區域通過該背光分區的背光亮度提升其畫面層次感，兩者配合實現顯示圖像整體層次感，提升畫面動態對比度效果。
附圖說明
圖1為2015年9月之前的技術中液晶顯示中動態背光調製技術原理結構圖；
圖2為2015年9月之前的技術中分區動態背光調製技術中背光分區示意圖；
圖3為2015年9月之前的技術中分區動態背光控制技術中提取分區背光值結構圖；
圖4為《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例一提供一種液晶顯示亮度控制方法流程示意圖；
圖5為《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例一提供一種分區圖像數據塊分割示意圖；
圖6為《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例一提供一種獲取預置背光增益係數的方法流程示意圖；
圖7為《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例一提供背光值增益曲線示意圖；
圖8為《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例一提供一種圖像灰階補償曲線示意圖；
圖9為《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例一提供一種背光源驅動結構圖；
圖10為《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例二提供一種液晶顯示亮度控制裝置結構示意圖；
圖11為該實施二提供一種分區背光值增益部110的結構示意圖；
圖12為發明實施三中提供一種液晶顯示設備的結構示意圖。
技術領域
《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》屬於液晶顯示技術領域，尤其是涉及一種液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備。
權利要求
1.一種液晶顯示亮度控制方法，其特徵在於，包括：根據接收圖像信號，按照預設規則確定分區圖像數據塊中圖像灰階值，根據該圖像灰階值預提取該分區圖像數據對應的分區背光值；若確定該分區背光值大於第二閾值時，則根據預置背光值增益係數與預提取得到的分區背光值相乘，得到該背光分區的增益背光值，將該增益背光值映射至相應背光分區中背光源的驅動電路，以驅動控制該相應背光分區的背光源亮度，其中，預置背光值增益係數大於1；若確定該分區背光值小於第三閾值時，將該分區圖像數據塊中每個圖像像素點的灰階值，按照預置補償係數進行灰階補償，以獲得補償圖像數據驅動該液晶面板，其中，該補償係數大於1。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述補償係數的獲取方法，具體為：從預置灰階補償係數查找表中，根據該分區圖像數據塊中灰階值，查表得到該灰階補償係數，其中，該灰階補償係數查找表中記載灰階值與灰階補償係數之間對應關係。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述灰階值與灰階補償係數之間對應關係的補償曲線為反“S”型曲線，所述反“S”型曲線橫軸為輸入灰階值，縱軸為輸出灰階值。
4.根據權利要求1-3中任一所述的方法，其特徵在於，所述預置背光值增益係數的獲取方法，具體為：根據圖像灰階值獲得全局圖像的灰階均值；根據全局圖像灰階均值及預設背光值增益係數關係，確定背光值增益係數。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，預置於所述全局圖像灰階均值及預設背光值增益係數關係的背光值增益係數查找表。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述背光值增益係數查找表記載圖像灰階均值與背光值增益係數的增益曲線，該增益曲線包括以隨著圖像均值增大劃分為低亮增強區間、高亮增強區間和功率控制區間，其中，高亮增強區間中增益係數分別大於低亮增強區間和功率控制區間。
7.一種液晶顯示亮度控制裝置，包括：分區圖像灰階統計部，用於根據接收圖像信號，按照預定規則確定分區圖像數據塊中圖像灰階值；分區背光值預提取部，用於根據該分區圖像塊中灰階值預提取分區圖像數據對應的分區背光值；分區背光值增益部，用於若確定該分區背光值大於第二閾值時，則根據預置背光值增益係數與預提取得到的分區背光值相乘，得到該背光分區的增益背光值，將該增益背光值映射至相應背光分區中背光源的驅動電路，以驅動控制該相應背光分區的背光源亮度，其中，預置背光值增益係數大於1；分區圖像灰階補償部，用於若確定該分區背光值小於第三閾值時，將該分區圖像數據塊中每個圖像像素點的灰階值，按照預置補償係數進行灰階補償，以獲得補償圖像數據驅動該液晶面板，其中，該補償係數大於1。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述分區圖像灰階補償部，還用於：從預置灰階補償係數查找表中，根據該分區圖像數據塊中灰階值，查表得到該灰階補償係數，其中，該灰階補償係數查找表中記載灰階值與灰階補償係數之間對應關係。
9.根據權利要求8中所述的裝置，其特徵在於，所述分區圖像灰階補償部，還用於：所述灰階值與灰階補償係數之間對應關係的補償曲線為反“S”型曲線，所述反“S”型曲線橫軸為輸入灰階值，縱軸為輸出灰階值。
10.根據權利要求7-9中任一所述的裝置，其特徵在於，所述分區背光值增益部，具體包括：全局圖像灰階值計算部，用於根據圖像灰階值獲得全局圖像的灰階均值；背光值增益係數獲取部，用於根據全局圖像灰階均值及預設背光值增益係數關係，確定背光值增益係數。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述分區背光值增益部，具體用於：預置有所述全局圖像灰階均值及預設背光值增益係數關係的背光值增益係數查找表。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於，所述分區背光值增益部，具體還用於：所述背光值增益係數查找表記載圖像灰階均值與背光值增益係數的增益曲線，該增益曲線包括以隨著圖像均值增大劃分為低亮增強區間、高亮增強區間和功率控制區間，其中，高亮增強區間中增益係數分別大於低亮增強區間和功率控制區間。
13.一種液晶顯示設備，其特徵在於，該液晶顯示設備包括：存儲器，用於存儲程式和各類預置查找表數據；液晶顯示亮度控制裝置，用於執行所述存儲器中程式及根據執行程式調用各類查找表數據；以及用於接收圖像信號進行數據處理，輸出圖像數據至時序控制器，該時序控制器根據圖像數據生成控制液晶面板顯示圖像的驅動信號；還用於根據圖像信號輸出分區背光值至背光處理單元；背光處理單元，用於根據各分區背光值確定對應的PWM信號占空比，輸出至PWM驅動單元；PWM驅動單元，用於生成PWM控制信號以控制對應分區背光源；其中，液晶顯示亮度控制裝置為權利要求7-12中任一液晶顯示亮度控制裝置。
實施方式
為了液晶顯示裝置提升圖像顯示的動態對比度畫質效果，採取分區動態背光調製技術，其整個背光源矩陣在行方向和列方向上劃分為多個背光分區，每個背光分區中包含的背光源可單獨驅動控制其亮度，其中，需要說明是，該背光分區理想狀態下，每個背光分區可獨立照亮其背光區域，但實際上，相鄰背光源亮度會有一定影響。採集與該背光分區對應液晶顯示面板上顯示的分區圖像數據塊的圖像灰階亮度，根據圖像灰階亮度通過背光值提取算法得到該背光分區的背光值，通過該背光值控制驅動該分區中背光源發光，為該分區圖像顯示提供需要背光亮度。需要說明的是，該分區圖像數據塊是指，採取與背光分區同樣劃分規則將液晶顯示面板同比例分區，與該背光分區相同位置的液晶面板顯示分區上顯示所有像素點的圖像數據聚合，其中，由於設計誤差和工藝誤差，或考慮設計需要等因素，該背光分區與該分區圖像數據塊對應顯示在液晶面上區域邊界可以不完全重合，進一步說明的是，該背光分區和液晶面板分區是一種虛擬界線，實際設計中不會存在物理邊界。
然而，背景技術中分析得知，為了克服2015年9月之前的技術中背光值提取算法局限性，進一步改善採取分區動態背光控制的液晶顯示裝置顯示圖像的對比度畫質效果，《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》提出一種液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備。
《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》中所有實施例中均以8bit（2=256灰階）液晶顯示屏為示例。
該實施一中提供一種液晶顯示亮度控制方法，如圖4《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例一中提供一種液晶顯示亮度控制方法流程示意圖，該實施例的執行主體可以為影像處理裝置中，其該影像處理裝置集成處理和存儲功能。其該影像處理裝置可以單個視頻處理晶片，也可以是多個視頻處理晶片之間協作構成，該影像處理裝置設定在採取多分區動態背光控制技術的液晶顯示裝置中，該液晶顯示裝置可以是液晶電視、液晶顯示器、平板電腦等等，該方法用於根據輸入圖像信號如何生成驅動各個背光分區背光源亮度的背光值，以使整體圖像顯示對比度效果，該液晶顯示亮度控制方法包括：
S100，根據接收圖像信號，按照預定規則確定分區圖像數據塊中圖像灰階值，根據圖像灰階值預提取該分區圖像數據對應的分區背光值。
該實施例中，該預定規則可以預先存儲函式模型，該函式模型按照背光分區的劃分比例將液晶面板劃分多個虛擬分區，在一個該虛擬分區顯示的所有像素點圖像數據聚合得到一個分區圖像數據塊。
具體的，根據每個分區圖像數據塊中每個像素點的灰階值，按照預定算法預提取得到該分區的分區背光值，其中，該預提取分區背光值並不作為最終用於驅動背光源，該預提取分區背光值需要進一步增益或/和調整處理，得到最終背光值。
需要說明的是，該預定算法可以所有像素灰階平均值算法、也可以提取每個像素中紅綠藍三色子像素中最大值的均值算法，還可以採取加權均值算法，其加權係數預先設定，該領域技術可以不付出創造性得出其他具體背光值提取算法，該實施例及其他實施例中也可以通過其他算法得到分區的背光數據，對此並不限定。
示例的，液晶顯示裝置中背光源矩陣按照水平方向劃分為16個分區和列方向劃分為9個分區，將整體背光源矩陣劃分為144背光分區，每個分區中背光源可以單獨驅動控制亮度，其中，該控制亮度方法包括電流控制法或PWM控制法，背光源可以是LED背光。液晶顯示裝置中液晶顯示面板的解析度為3840*2160，按照背光分區的劃分規則，液晶顯示面板上相應有16*9個虛擬分區。根據圖像數據在液晶顯示面板上的虛擬分區顯示位置，按照預定設定函式模型將圖像數據分割為16*9的分區圖像數據塊，每個分區圖像數據塊中包含240*240個像素點，因此，每個分區圖像數據塊中240*240個像素在顯示面板的一個虛擬分區上顯示，由對應背光分區的背光源控制顯示亮度的。然後，統計該一個分區圖像數據塊中240*240個像素點的灰階值，通過預定背光算法得到該分區圖像數據塊中灰階平均值為160，得出該對應背光分區中預提取分區背光值為160，按照相同方法得到其他背光分區預提取分區背光值。
需要說明的是，由於設計誤差和工藝誤差，或考慮設計需要等因素，該背光分區與該分區圖像數據塊對應顯示在液晶面上區域邊界可以不完全重合，也就是說，該分區圖像數據塊的實際像素點數量可能會大於240*240，這樣，相鄰分區圖像數據塊之間會存在像素點重複。
S200，若確定該分區背光值大於第二閾值時，則根據預置背光值增益係數與預提取得到的分區背光值相乘，得到該背光分區的增益背光值，將該增益背光值映射至相應背光分區中背光源的驅動電路，以驅動控制該相應背光分區的背光源亮度，其中，預置背光值增益係數大於1。
該實施一中，判斷各個分區背光值大小，若該分區背光值大於第二閾值，該分區中圖像畫面較亮，則採取背光增益方法，以提升該分區顯示畫面層次感，其中，該分區背光值為預提取背光值。根據預置背光值增益係數與預提取得到的分區背光值相乘，得到該背光分區的增益背光值，其中，預置背光值增益係數大於1。
該實施例中，根據步驟S100中預提取分區背光值的方法，分別預提取得到所有背光分區的分區背光值，然後，將該分區背光值分別與預置背光值增益係數相乘得到各個背光分區的增益背光值。由於該預置背光值增益係數大於1，相乘後得到各個背光分區的增益背光值較預提取分區背光值增大，這樣，採取該增益背光值以驅動該分區背光峰值亮度得以提升，如背景技術分析可知，分區峰值亮度提升有利於增強圖像顯示畫面對比度。
需要說明的，該領域技術人員可根據設計需要，選擇該預置背光增益係數的具體數值，如：取背光值增益係數為1.5，預提取每個分區背光值分別乘以背光值增益係數1.5，或者，背光值增益係數為2，預提取每個分區背光值分別乘以背光值增益係數2。為了保證背光源點亮可靠性，增益幅度不宜過大，該領域技術人員無需創造性勞動作出參數選擇。
示例的，按照步驟S100方法，一背光分區中預提取分區背光值為160，與背光值增益係數2相乘得到該分區的增益背光值為320，這樣，增益後背光值有大幅度增大，以該增益後背光值驅動該背光分區的背光源峰值亮度會大幅度提升，可增強畫面對比度畫質效果。
該實施例中，預置背光值增益係數對所有圖像幀而言，可以為大於1的某一確定值，這樣，不僅顯示一幀圖像畫面中每個分區背光值的背光值增益係數相同，而且不同圖像幀中背光值增益係數也相同，因此，所有圖像幀中所有背光分區的背光值增益係數都一樣。
進一步的，《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》其他實施例中，具體的，獲取預置背光增益係數方式，可以通過預置查找表中獲取，如圖6為《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例一提供一種獲取預置背光增益係數的方法流程示意圖，具體為：
S401，根據圖像灰階值獲得全局圖像的灰階均值。
示例的，如圖5《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例一提供一種分區圖像數據塊分割示意圖，結合圖2和圖5所示，按照背光分區的劃分規則，顯示面板同樣也被劃分為144的虛擬分區，在顯示面板上對應位置顯示的全局圖像被分割成144個分區圖像數據塊，分別提取每個分區圖像數據塊中包含所有像素點的灰階值，然後，通過預設算法得到灰階均值。其中，該預定算法可以所有像素灰階平均值算法、也可以提取每個像素中紅綠藍三色子像素中最大值的均值算法，還可以採取加權均值算法，其加權係數預先設定，該領域技術可以不付出創造性得出其他具體背光值提取算法，在該實施例及其他實施例中，也可以通過其他算法得到分區的背光數據，對此並不限定。
需要說明的是，該預定算法可以是先根據步驟S100中已獲得的各個分區圖像數據塊灰階均值，然後，再根據各個分區圖像數據塊灰階均值計算得到所有分區圖像數據塊灰階均值的平均值，以獲得全局圖像的灰階均值。
也可以是，先獲得全局圖像中所有像素點灰階值，然後，根據所有像素點灰階值按照預設算法得到全局圖像的灰階值。
S402，根據全局圖像灰階均值及預設背光值增益係數關係，確定背光值增益係數。
具體的，需要預先存儲背光值增益係數查找表，該增益係數查找表記載圖像灰階均值與背光值增益係數之間的對應關係，該增益係數根據圖像灰階均值映射得出，其中，橫軸中為0-255之間總計256個灰階值，每個灰階值分別對應一個背光值增益係數。根據該圖像灰階均值，從該查找表中得到該圖像灰階均值對應的背光值增益係數。
示例的，如圖7為《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例一提供背光值增益曲線示意圖，該增益曲線可以隨著圖像均值增大具體劃分為低亮增強區間、高亮增強區間和功率控制區間，其中，高亮增強區間中增益係數分別大於低亮增強區間和功率控制區間。該較低全局圖像灰階值，如：灰階均值為0-100，則落入低亮增益區間中，增益係數隨著全局圖像亮度增加而增大，其中，全局圖像亮度較低，增益係數接近於1，背光值增益幅度較小，隨著全局圖像亮度變大時，增益係數增大，背光值增益幅度也增大。該全局圖像灰階值繼續變大時，如：灰階均值為100-200，則落入高亮增益區間；由於該高亮增益區間中對應圖像灰階亮度中等，其圖像層次細節較多，增益幅度要大，可以突出畫面中層次感，其中，該增益係數的最大值落入該高亮增益區間內，具體的，該增益係數最大值在曲線上位置及具體數據，該領域技術人員可無需付出創造性勞動作出具體參數選擇。在該全局圖像亮度很高時，如：200-255區間，由於圖像整體亮度較大，圖像內容接近亮度飽和狀態，圖像細節變少，且背光區域中整個畫面的亮度足夠高，人眼對該部分該高亮度圖像亮度感知力降低，這樣，基本不需要再繼續增強背光亮度，反而，需要控制功率消耗，而降低背光增益幅度，因此，隨著全局圖像灰階均值繼續變大，增益係數反而減小。
需要說明是，在該實施例中，背光值增益係數與每幀圖像的全局圖像灰階亮度是一一對應的，按照預定算法獲得一幀全局圖像灰階亮度為唯一確定的，該確定灰階值對應確定一個背光增益係數。在一幀畫面顯示過程中，在背光值大於第二閾值的所有背光分區中，其背光值乘以該同一背光值增益係數，但是，由於通常連續顯示活動畫面而言，不同圖像幀獲取不同的灰階均值，因此，不同圖像幀對應不同的背光值增益係數。上述分析可知，該不同的背光增益係數會帶來背光亮度的不同增益幅度，既可以根據圖像內容變化產生不同背光增益幅值，提升了顯示畫面的動態對比度，也可以達到控制背光源消耗功率目的。
需要說明的是，在實施例一中，為了提升背光分區中峰值亮度，同一幀畫面顯示過程中，對分區背光值大於第二閾值的背光分區進行相同比例幅度背光增益，解決了該背光分區峰值亮度不足及帶來的整體圖像峰值亮度表現力差問題。
對比說明的是，對於一幀畫面顯示過程中的背光掃描而言，若所有背光分區中背光值都乘以相同增益係數，這樣，不僅對於圖像畫面中較明亮的部分區域對應的背光亮度增強，而且對畫面較暗部分區域的對應的背光亮度也同比例增強，如：黑色畫面的較暗區域中背光亮度整體變亮，這樣，對畫面較暗區域通過背光亮度提升，圖像低亮部分會產生黑色“漂浮”現象。也就是說，通常情況對應於灰階值為0黑色圖像，顯示亮度標準一般控制在0.1-0.3nit左右，即：為基準黑，這樣，該黑色畫面中背光亮度獲得同比例提升後，造成該基準黑顯示亮度遠高於0.1-0.3nit，即：基準黑畫面亮度失真。由於人眼對黑色畫面表現力比較敏感，因此，對該黑色畫面亮度失真為影響對比度畫質效果的一種因素。
繼續說明的是，《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》一些實施例中，如圖9《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例一提供一種背光源驅動結構圖，背光處理單元將上述增益後的各個分區背光值映射至各個對應分區背光源的驅動電路中，根據每個分區的背光數據確定對應的PWM信號的占空比，假設背光數據為0-255的亮度值，則亮度值越大，PWM信號的占空比越大，將確定出的PWM信號的占空比傳送給實際背光單元對應的PWM控制器，PWM控制器根據占空比向實際背光單元輸出控制信號，控制與LED燈串相連的MOS管的導通情況，從而控制實際背光單元產生與背光數據相對應的亮度。上述PWM控制器根據PWM占空比控制實際背光單元產生與背光數據相對應的亮度時，PWM信號的幅度可以是一個預設值，即實際輸出電流是預設的。
在《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》其他實施例中，背光處理模組還可以預先向PWM控制器傳送電流數據，PWM控制器根據電流數據和預設參考電壓Vref來調整實際輸出電流，從而控制實際背光單元產生與背光數據相對應的亮度，相同的占空比情況下輸出電流越大對應的背光亮度越大。實際輸出電流Iout=（電流數據/Imax）（Vref/Rs），其中Vref為預設的參考電壓，比如500mV，Rs為MOS管下方的電流取樣電阻，比如為1Ω。電流數據通常通過操作PWM控制器的暫存器進行設定，如果暫存器的位寬為10bit，那么公式中Imax=1024，由此可以根據實際需要的Iout需求，進行電流數據計算。比如如果需要250mA的電流，通過上述公式，電流數據就需要設定為512。通常PWM控制器由多顆晶片級聯而成，每顆晶片又可以驅動多路PWM信號輸出給LED燈串。
需要說明的是，如圖9中所示DC/DC變換器用於將電源輸入的電壓轉換為LED燈串需要的電壓，而且還用於通過反饋迴路的反饋維持穩定的電壓，還可以對背光處理模組進行保護檢測，背光處理模組運行後可以向DC/DC變換器傳送使能信號，使得DC/DC變換器開始對背光處理模組進行保護檢測，避免過壓或過流。
S300，若確定該分區背光值小於第三閾值時，將該分區圖像數據塊中每個圖像像素點的灰階值，按照預置補償係數進行灰階補償，以獲得補償圖像數據驅動該液晶面板，其中，該補償係數大於1。
該實施例一中，若該分區背光值小於第三閾值，該分區中圖像畫面較暗，則採取圖像補償方法，以提升該分區顯示畫面層次感，其中，該分區背光值可以預提取背光值，可以是增益背光值。具體的，將該分區圖像數據塊中每個圖像像素的灰階值，按照預置補償係數進行灰階補償，其中，該補償係數大於1。
具體的，在該實施例中，可以預先存儲圖像灰階補償係數查找表，據該分區圖像數據塊中灰階值，查表得到該灰階補償係數，其中，該灰階補償係數查找表中記載了灰階值與補償係數之間對應關係。其中，該對應關係中灰階值與補償系一一對應，不同灰階值對應不同的補償係數。為了減少低亮畫面的細節損失問題，當分區背光值較小時，若分區背光值小於第三閾值時，該補償係數大於1，通過對該低亮畫面的背光分區中畫面中每個像素分別進行灰階亮度補償，這樣，表現出該分區中每個像素點之間顯示亮度層次感，不會帶來的低亮畫面的細節損失問題。
示例的，如：“基準黑”中灰階值為0黑色圖像，乘以大於1補償係數得到補償圖像，該補償圖像依然為灰階值為0黑色圖像，不會帶來“基準黑”的黑色“漂浮”問題，而對高於“基準黑”的的圖像，如：灰階值為6低亮度圖像，乘以大於2補償係數得到灰階值為12低亮度圖像，提升了該低亮度圖像與基準黑之間亮度層次。
該實施例中，為了解決低亮畫面中層次感表現不足問題，對低亮畫面顯示區域中圖像中每個像素點灰階值分別進行增強補償，增強了每個圖像像素點之間層次感，結合高亮畫面區域中背光增益提升顯示亮度層次感，全局圖像顯示層次均較強，也就是，在同一幀顯示畫面中，由每個像素點灰階補償以保證低亮畫面區域中畫面層次感，由背光峰值亮度增益以保證高亮畫面區域中畫面層次感，達到整體畫面層次感得以增強。
需要繼續說明的是，該實施例一中上述分析可知，在低亮畫面區域中，假設採取背光增益方法會帶來黑色“漂浮”問題，由於其背光亮度不是限制畫面對比度的瓶頸，而該實施例中通過像素點灰階值補償方法，根據每個像素點自身的灰階值進行補償，不同像素點其灰階值不同，實現補償後補償幅值也不同，這樣，可提升顯示圖像之間亮度差，實現層次感增強。而在高亮畫面區域中，影響畫面對比度的瓶頸則為背光峰值亮度不足；若採取圖像像素點的灰階值補償方法，由於受到最大背光峰值亮度限制，無法提升顯示圖像亮度，因此，在高亮畫面區域中需要提升背光峰值亮度來解決畫面層次感。因此，在每幀畫面顯示中，在低亮畫面區域通過每個像素點灰階補償提升其畫面層次感，而高亮畫面區域通過該背光分區的背光亮度提升其畫面層次感，兩者配合實現顯示圖像整體層次感，提升畫面動態對比度效果。
進一步的，《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》其他實施例中，如圖8《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例一提供一種圖像灰階補償曲線示意圖，灰階補償曲線b為反“S”型曲線，其中，橫軸為輸入灰階值，縱軸為輸出灰階值，補償係數為輸出圖像亮度與輸入圖像亮度之比值，基準線a為補償係數為1的參考線。其中，較低的輸入圖像亮度落入低亮補償整區間，較亮的輸入圖像亮度落入高亮補償區間，其中，低亮補償區間和高亮補償區間以橫軸的輸入圖像亮度值進行劃分。在低亮補償區間中對應補償小於1，其位於基準線a之下；而高亮補償區間的補償係數可以大於1，其位於基準線a之上。
該實施例中，確定背光值小於第三閾值的背光分區，在該低亮補償整區間中獲取灰階補償係數，以補償分區圖像數據塊的灰階數據。
進一步的，為了防止該分區中背光峰值亮度提升帶來圖像顯示亮度飽和及其帶來高亮層次不佳，《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》其他實施例中，若確定該分區背光值大於第四閾值時，將該分區圖像數據塊中每個圖像像素點的灰階值，在該高亮補償區間內查表獲取補償係數進行灰階補償，以獲得補償圖像數據驅動該液晶面板，其中，該補償係數小於1。
也就是說，在畫面亮度較低的分區中，為解決提升顯示圖像的層次感，需將該分區的每個圖像像素點灰階亮度進行不同程度的提升。
需要說明的是，該領域技術人員可以根據設計具體需要選擇低亮補償區間範圍和高亮補償區間的範圍。此外，該曲線變化趨勢可以折線或平滑曲線，該高亮補償區間的補償係數變化趨勢為：先由1逐步減少至最小值，然後又該最小值逐步增大至1；而在該低亮補償區間的補償係數變化趨勢為：先由1逐步增大至最大值，然後又該最大值逐步減小至1，而該最小值和最大值可根據設計需求進行設定。
需要說明的是，在該實施一中，低亮畫面區域中，由於其背光亮度不是限制顯示圖像亮度的瓶頸，而該實施例中通過像素點灰階值補償方法，根據每個像素點自身的灰階值進行補償，不同像素點其灰階值不同，實現補償後補償幅值也不同，這樣，可提升顯示圖像之間亮度差，實現層次感增強。而在高亮畫面區域中，影響圖像顯示亮度瓶頸則為背光峰值亮度；若採取圖像像素點的灰階值補償方法，由於受到最大背光峰值亮度限制，無法提升顯示圖像亮度，因此，在高亮畫面區域中採取提升背光峰值亮度來解決畫面層次感。因此，在每幀畫面顯示中，在低亮畫面區域通過每個像素點灰階補償提升其畫面層次感，而高亮畫面區域通過該背光分區的背光亮度提升其畫面層次感，兩者配合實現顯示圖像整體層次感，提升畫面動態對比度效果。
如圖10為《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施例二提供一種液晶顯示亮度控制裝置結構示意圖，如圖10所示，該液晶顯示亮度控制裝置10可以為單個視頻處理晶片，也可以為多個視頻處理晶片，如：兩個視頻處理晶片，該液晶顯示亮度控制裝置10包括：
分區圖像灰階統計部101，用於根據接收圖像信號，按照預定規則確定分區圖像數據塊中圖像灰階值。
分區背光值預提取部102，用於根據圖像灰階值預提取該分區圖像數據對應的分區背光值。
分區背光值增益部110，若確定該分區背光值大於第二閾值時，則根據預置背光值增益係數與預提取得到的分區背光值相乘，得到該背光分區的增益背光值，將該增益背光值映射至相應背光分區中背光源的驅動電路，以驅動控制該相應背光分區的背光源亮度，其中，預置背光值增益係數大於1。
進一步的，圖11為該實施二中分區背光值增益部110的結構示意圖，該分區背光值增益部110，具體包括：
全局圖像灰階值計算部1031，用於根據圖像灰階值獲得全局圖像的灰階均值；
背光值增益係數獲取部1032，用於根據全局圖像灰階均值及預設背光值增益係數關係，確定背光值增益係數。
其中，預置於所述全局圖像灰階均值及預設背光值增益係數關係的背光值增益係數查找表。所述背光值增益係數查找表記載圖像灰階均值與背光值增益係數的增益曲線，該增益曲線包括以隨著圖像均值增大劃分為低亮增強區間、高亮增強區間和功率控制區間，其中，高亮增強區間中增益係數分別大於低亮增強區間和功率控制區間。
分區圖像灰階補償部120，若確定該分區背光值小於第三閾值時，將該分區圖像數據塊中每個圖像像素點的灰階值，按照預置補償係數進行灰階補償，，以獲得補償圖像數據驅動該液晶面板，其中，該補償係數大於1。
進一步的，所述補償係數的獲取部120，獲取灰階補償係數的方法，具體為：
從預置灰階補償係數查找表中，根據該分區圖像數據塊中灰階值，查表得到該灰階補償係數，其中，該灰階補償係數查找表中記載灰階值與補償係數之間對應關係。
其中，所述圖像灰階值與灰階補償係數之間對應關係的補償曲線為反“S”型曲線，所述反“S”型曲線橫軸為輸入圖像灰階值，縱軸為輸出圖像灰階。
該實施例二提供的液晶顯示時序控制裝置中各模組的功能及處理流程，可參照上述實施例一提供的液晶顯示處理方法的詳細描述，此處不再贅述。
該實施例二中，前述分析可追，低亮畫面區域中，由於其背光亮度不是限制顯示圖像亮度的瓶頸，而該實施例中通過像素點灰階值補償方法，根據每個像素點自身的灰階值進行補償，補償圖像數據至用於驅動液晶面板的圖像顯示。其中，不同像素點其灰階值不同，實現補償後補償幅值也不同，這樣，可提升顯示圖像之間亮度差，實現層次感增強。而在高亮畫面區域中，影響圖像顯示亮度瓶頸則為背光峰值亮度；若採取圖像像素點的灰階值補償方法，由於受到最大背光峰值亮度限制，無法提升顯示圖像亮度，因此，在高亮畫面區域中採取提升該分區背光峰值亮度來解決畫面層次感。因此，在每幀畫面顯示中，在低亮畫面區域通過每個像素點灰階補償提升其畫面層次感，而高亮畫面區域通過該背光分區的背光亮度提升其畫面層次感，兩者配合實現顯示圖像整體層次感，提升畫面動態對比度效果。
如圖12為《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》實施三中提供一種液晶顯示設備的結構示意圖，該液晶顯示設備，包括：影像處理部分1、存儲器（圖中未示出）、液晶顯示模組3、背光處理單元2和背光碟機動部分4，其中，存儲器，用於存儲程式和各類預置查找表數據；影像處理部分1包括液晶顯示亮度控制裝置10，液晶顯示亮度控制裝置10用於執行所述存儲器中程式及根據執行程式調用各類查找表數據；液晶顯示亮度控制裝置10，還用於接收圖像信號進行數據處理，輸出圖像數據至液晶顯示模組3中時序控制器（Tcon），該Tcon根據圖像數據生成控制液晶面板顯示圖像的驅動信號；液晶顯示亮度控制裝置10，還用於根據圖像信號輸出分區背光值至背光處理單元2；背光處理單元2，用於根據各分區背光值確定對應的PWM信號占空比，輸出至背光碟機動部分4中PWM驅動單元41；PWM驅動單元41，用於生成PWM控制信號以控制背光組件32中對應分區背光源。
其中，液晶顯示亮度控制裝置10為實施例二任一液晶顯示亮度控制裝置10，液晶顯示亮度控制裝置10具體功能，在此不再贅述。
該領域普通技術人員可以理解：實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程式指令相關的硬體來完成，前述的程式可以存儲於一計算機可讀取存儲介質中，該程式在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：ROM、RAM、磁碟或者光碟等各種可以存儲程式代碼的介質。
榮譽表彰
2020年7月14日，《液晶顯示亮度控制方法和裝置以及液晶顯示設備》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
