專利名稱：一種led背光源驅(qū)動控制信號的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED背光源驅(qū)動控制信號的確定方法，屬于液晶顯示(Liquid Crystal Display, LCD)新技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
液晶屏幕本身不具備發(fā)光特性，透射型液晶屏幕工作時需在其面板后加一個均勻 的背光源進(jìn)行照明，通過液晶單元對光線透過率的調(diào)制，達(dá)到顯示圖像的目的。傳統(tǒng)LCD采 用冷陰極熒光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)作為背光源，受到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和 工作原理的限制，其對比度較低，功率消耗較大且存在輻射問題?；贚ED背光源的區(qū)域控 制技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新的高動態(tài)范圍液晶顯示(High Dynamic Range Liquid Crystal Display, HDR-IXD)技術(shù)，其根據(jù)所要顯示的圖像內(nèi)容決定背光源亮度或顏色，并 對液晶屏幕控制信號進(jìn)行調(diào)制，在保持圖像亮度的前提下，有效節(jié)省功耗，提高對比度且能 適應(yīng)當(dāng)前綠色消費(fèi)的趨勢。采用區(qū)域控制LED背光源照明的液晶顯示流程主要包括①根據(jù)輸入信號確定 LED背光源驅(qū)動控制信號，②根據(jù)輸入信號以及第①步確定的LED背光源驅(qū)動控制信號，確 定到達(dá)屏幕前的背光亮度分布以及確定液晶屏幕補(bǔ)償信號等。區(qū)域控制LED背光源與傳統(tǒng) CCFL背光源的LCD系統(tǒng)相比，最大的區(qū)別在于其背光驅(qū)動控制信號的不同，目前確定LED驅(qū) 動控制信號的方法是從輸入圖像中對應(yīng)于LED燈照明區(qū)域內(nèi)的信號中進(jìn)行亮度或色彩特 征的提取。已有的確定LED背光驅(qū)動控制信號的方法有平均值法、平方根法、最大值法和 映射函數(shù)反轉(zhuǎn)法(Inverse of Mapping Function, IMF)等。其中，平均值法的缺點(diǎn)是其確 定的背光相對較暗；平方根法的缺點(diǎn)是造成背光對比度下降；最大值法的缺點(diǎn)是色彩信 息略有丟失，IMF法的缺點(diǎn)是發(fā)生溢出現(xiàn)象。上述方法均造成圖像顯示失真較嚴(yán)重。圖像最終通過人眼來觀察，因此，最正確的量化圖像質(zhì)量的方法是通過主觀視覺 估計(jì)。但是這種主觀估計(jì)的方法經(jīng)常是耗時、昂貴的。通常采用客觀估計(jì)方法進(jìn)行圖像質(zhì)量 評價，最簡單的全參考(Full Reference,FR)圖像質(zhì)量評價方法是均方誤差(Mean Squared Error, MSE)和峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio，PSNR)。然而，在有些情況下這 兩種方法的結(jié)果與人眼的視覺感知效果不能匹配。這是因?yàn)檫@兩種方法都是基于原始圖像 和失真圖像之間的逐點(diǎn)誤差計(jì)算，但實(shí)際上，人眼在觀察圖像時并不關(guān)注逐點(diǎn)像素誤差，人 腦的高級視覺過程更側(cè)重提取圖像的結(jié)構(gòu)信息。針對基于差錯敏感度的質(zhì)量評價方法的 不足，Zhou Wang等提出了一種新的FR評價方法——基于圖像內(nèi)在結(jié)構(gòu)相似度的質(zhì)量評價 (Mean Structural Similarity Index，MSSIM)。該方法認(rèn)為人類視覺的主要功能是提取場 景中的結(jié)構(gòu)信息。在此假設(shè)前提下評價圖像質(zhì)量，算法比較的是兩幅圖像結(jié)構(gòu)上的相似程 度。該評價方法更符合人類的視覺特性，且算法思想簡單，計(jì)算復(fù)雜度不高。MSSIM算法將兩幅圖像均劃分為NXN大小的圖像塊，圖像塊的總數(shù)為M，記為Ixi, Ii, i = 1，2，Λ，M}，圖像塊的結(jié)構(gòu)相似度評價SSIM包含3個部分亮度度量1 (x，y)，對比 度度量c (x, y)和結(jié)構(gòu)度量s (x, y)，SSIM定義為
其中參數(shù)α >0，β >0，γ >0 主要用來調(diào)整 1 (χ，y)、c (χ，y)、s (χ, y)的相 對重要性。一般取α = β = Y = 1 ； 其中，C1, C2, C3為實(shí)數(shù)，是防止(隊(duì)2 域(么2 +《)或(δ χ δ y)的值為0而引入的 常數(shù)= (K1L)2, C2 = (K2L)2, C3 = C2/2，L是圖像中像素灰度的變化范圍，0彡L彡255 ； K1, K2為系數(shù)。μ x和μ y表示圖像塊χ和y的平均灰度值；S x和S y分別表示圖像塊χ和 Y的灰度方差；δ xy則表示圖像塊χ和y之間的灰度協(xié)方差。將公式2代入公式1，則有 由此，整幅圖像的平均結(jié)構(gòu)相似度MSSIM定義為 根據(jù)SSIM的定義，MSSIM的值越高，說明兩幅圖像相似度越高?；诮Y(jié)構(gòu)相似度 的圖像評價算法的重要意義在于不再以傳統(tǒng)意義上的逐像素誤差作為度量指標(biāo)，而是考 慮圖像結(jié)構(gòu)的保持性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)存在的不足，提出一種LED背光源驅(qū)動控制信 號的確定方法。本發(fā)明利用小波分解將圖像的能量集中到部分小波系數(shù)，且分解后的小波 系數(shù)具有高度相關(guān)性的特點(diǎn)，針對輸入信號進(jìn)行小波分析，去除小波分解后的高頻成分而 保留低頻成分，將低頻成分作為區(qū)域控制LED背光源驅(qū)動控制信號。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種LED背光源驅(qū)動控制信號的確定方法，包括如下步驟步驟一、選擇小波基選擇正則性高、緊支性好、小波基波形與待處理圖像的波形相似的小波基。步驟二、確定小波分解層數(shù)在步驟一的基礎(chǔ)上，確定小波分解層數(shù)P，P為正整數(shù)。步驟三、確定LED背光源驅(qū)動控制信號在步驟二的基礎(chǔ)上，按照步驟一選定的小波基對輸入圖像進(jìn)行P層小波分解；然 后去除小波分解后的高頻成分，只保留低頻成分，并將其作為區(qū)域控制LED背光源驅(qū)動控制信號。有益效果 本發(fā)明方法與其他現(xiàn)有方法相比，在對亮區(qū)圖像的信息提取時，幾乎沒有溢出現(xiàn) 象產(chǎn)生；能很好的保持圖像暗區(qū)信息；能最大程度的滿足人眼視覺的觀看需求。


圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例中使用的6幅測試圖像1 6 ；圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例中對測試圖像1分別采用平均值法、平方根法、最大值 法、IMF法以及本發(fā)明方法進(jìn)行顯示的結(jié)果；其中，a_采用平均值法顯示的結(jié)果；b_采用平方根法顯示的結(jié)果；C-采用最大值 法顯示的結(jié)果；d-采用IMF法顯示的結(jié)果；e-采用本發(fā)明方法顯示的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例的具體操作步驟如下步驟一、選擇小波基選用Haar小波基進(jìn)行圖像小波分解。步驟二、確定小波分解層數(shù)通過公式5得到小波分解層數(shù)P 其中，Lcd_size為正實(shí)數(shù)，表示液晶屏幕的分辨力大??；Led_siZe為正實(shí)數(shù)，表示 LED背光的分辨力大小。本實(shí)施例中液晶屏幕的分辨力Lcd_siZe為480 X 320，LED背光的分辨力Led_siZe 為8X6，則每個LED燈照亮的區(qū)域內(nèi)對應(yīng)的屏幕像素?cái)?shù)約為60X53，根據(jù)公式5，P = 3，即 小波分解層數(shù)為3。步驟三、小波分解確定LED背光源驅(qū)動控制信號第1步按照Haar小波基對輸入信號進(jìn)行3層小波分解；具體為將輸入信號按照不同頻帶和分辨力分解為低頻平滑近似部分和高頻細(xì)節(jié)部分，每 一層小波系數(shù)分解成4個子帶垂直方向低頻的和水平方向低頻的平滑近似圖像LL ；水平 方向低頻的和垂直方向高頻的細(xì)節(jié)圖像LH ；垂直方向低頻的和水平方向高頻的細(xì)節(jié)圖像 HL;垂直方向高頻的和水平方向高頻的對角線方向的細(xì)節(jié)圖像HH;用上述方法，完成第1層 至第3層的分解；第2步去除小波分解后圖像的高頻成分，只保留圖像的低頻成分，并將其作為區(qū) 域控制LED背光源驅(qū)動控制信號。經(jīng)過上述步驟，即可確定LED背光源驅(qū)動控制信號。為了說明本發(fā)明效果，針對相同分辨力的液晶屏幕，分別采用平均值法、平方根 法、最大值法、IMF法、本發(fā)明方法顯示6幅不同類型的圖像(包括高對比度圖像、高灰度值 圖像、低灰度值圖像等)，如圖1所示。對第1幅測試圖像分別采用平均值法、平方根法、最大值法、IMF法以及本發(fā)明方法進(jìn)行顯示的結(jié)果如圖2所示。5種方法的基于圖像內(nèi)在結(jié)構(gòu)相似度的質(zhì)量評價MSSIM結(jié)果如表1所示。表1采用MSSIM方法評價輸入圖像與合成的HDR-IXD圖像的比較 結(jié)果表明本發(fā)明方法的MSSIM相似度相對最高，均在0. 95以上，因此本發(fā)明方法 與其他現(xiàn)有方法相比，能最大程度的滿足人眼視覺的觀看需求。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn) 行等同替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種LED背光源驅(qū)動控制信號的確定方法，其特征在于包括如下步驟步驟一、選擇小波基選擇正則性高、緊支性好、小波基波形與待處理圖像的波形相似的小波基；步驟二、確定小波分解層數(shù)在步驟一的基礎(chǔ)上，確定小波分解層數(shù)P，P為正整數(shù)；步驟三、確定LED背光源驅(qū)動控制信號在步驟二的基礎(chǔ)上，按照步驟一選定的小波基對輸入圖像進(jìn)行P層小波分解；然后去除小波分解后的高頻成分，只保留低頻成分，并將其作為區(qū)域控制LED背光源驅(qū)動控制信號。
2.如權(quán)利要求1所示的一種LED背光源驅(qū)動控制信號的確定方法，其特征在于優(yōu)選 的，其步驟一選用Haar小波基。
3.如權(quán)利要求1或2所示的一種LED背光源驅(qū)動控制信號的確定方法，其特征在于 其步驟二確定小波分解層數(shù)的方法為通過公式5得到小波分解層數(shù)P，P為正整數(shù) 其中，Lcd_siZe為正實(shí)數(shù)，表示液晶屏幕的分辨力大??；LecLsize為正實(shí)數(shù)，表示LED 背光的分辨力大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED背光源驅(qū)動控制信號的確定方法，屬于液晶顯示新技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用小波分解將圖像的能量集中到部分小波系數(shù)，且分解后的小波系數(shù)具有高度相關(guān)性的特點(diǎn)，針對輸入信號進(jìn)行小波分析，去除小波分解后的高頻成分而保留低頻成分，將低頻成分作為區(qū)域控制LED背光源驅(qū)動控制信號。本發(fā)明方法與現(xiàn)有方法相比，在對亮區(qū)圖像的信息提取時，幾乎沒有溢出現(xiàn)象產(chǎn)生；能很好的保持圖像暗區(qū)信息；并能最大程度的滿足人眼視覺的觀看需求。
文檔編號G09G3/36GK101866638SQ20101022177
公開日2010年10月20日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者李福文, 金偉其 申請人:北京理工大學(xué)