CN107610654A - 一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法，包括：根据背光源的分区数量对输入图像进行分区，得到分区图像；提取分区图像的特征值，对分区图像进行分类，是根据灰度直方图和颜色直方图将图像分为8类；根据分类结果，确定各类分区图像的背光调光算法，提取各类分区图像的背光值；配合背光混光处理方法和相应的液晶补偿算法，获得补偿后的图像；将各分区图像的背光值和补偿后的图像通过显示系统显示。本发明不仅能够提高图像对比度，提高显示画质，同时扩展色域。调光后的图像，可以做到亮的地方更亮，而暗的区域更暗，且调光后图像的色彩层次感、饱和度和清晰度也得到了增强，可以有效地提高了显示系统的显示效果，给人“逼真”画面的视觉感。
Description
技术领域
本发明涉及一种调光方法。特别是涉及一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法。
背景技术
为了提高显示效果，背光算法一般选用区域调光算法，因为区域调光算法可以很好地达到高节能和高对比度的目的。
使用白光作为显示器的背光源，可以很大程度地提高显示器对比度，有较好的节能率。其常见的区域调光算法有算术法(最大值法，平均值法，均方根法)，IMF(映射函数翻转) 法[1]、CDF(累计分布函数)阈值法[2]，查表法(Look-up Table，LUT)[3]。其中算术法实现简单，但效果不佳；IMF算法对亮度较高的区域处理效果好，不适应于整体亮度较低的场景；CDF阈值法和IMF法性能很相似且都存在其局限性，即更适用于高亮度的图像，而对于整体亮度较暗的图像，调光后的图像会出现明显的失真。查表法是采用加权的思想将最大值法和平均值法结合在一起而衍生出来的一种算法。查表法采用了查表操作其算法复杂度降低了，但它并不适用高对比度图像。随着人们对显示效果还原真实场景要求的提高，出现了多原色背光源，因其背光源的不同，衍生出不同的多原色区域调光算法。多原色区域调光除了提高对比度，节能外，在扩展色域色域方面有很大优势。常见的多原色背光源有RGBLEDs 背光，RGBY LEDs(即红绿蓝黄)背光和RGBC LEDs(即红绿蓝青)背光。文献[4]就RGBLEDs 背光源提出了一种具有优先级的并行计算结构算法。该算法可以达到宽色域，高对比度，节能最优的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高图像对比度，扩展色域的基于图像内容的多原色背光区域调光方法。
本发明所采用的技术方案是：一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法，包括如下步骤：
1)根据背光源的分区数量对输入图像进行分区，得到分区图像；
2)提取分区图像的特征值，对分区图像进行分类，是根据灰度直方图和颜色直方图将图像分为8类；
3)根据分类结果，确定各类分区图像的背光调光算法，提取各类分区图像的背光值；
4)配合背光混光处理方法和相应的液晶补偿算法，获得补偿后的图像；
5)将各分区图像的背光值和补偿后的图像通过显示系统显示。
步骤2)包括：
(1)根据颜色直方图，将分区图像分为绿青蓝分区图像类和非绿青蓝分区图像类；
(2)根据灰度直方图分别将绿青蓝分区图像类和非绿青蓝分区图像类分为：低亮度分区图像、中亮度分区图像、高亮度分区图像和其他亮度分区图像。
第(2)步中所述的低亮度分区图像、中亮度分区图像、高亮度分区图像和其他亮度分区图像的分区条件如下：
低亮度分区图像：low_lum(m,n)＜0.6且high_lum(m,n)＜0.2
中亮度分区图像：mid_lum(m,n)＞0.6且high_lum(m,n)＜0.2
高亮度分区图像：high_lum(m,n)＞0.5
其他亮度分区图像：其余
其中
p为像素值的灰阶，lum(i,j)(p)为对于灰阶的亮度值，M1为分区内灰度值在0-80内的像素总个数，M2为分区内灰度值在81-150内的像素总个数，M3为分区内灰度值在151-255内的像素总个数，i，j为像素点的位置。
步骤3)中：
低亮度分区图像，是采用平均值法提取背光值；中亮度分区图像，是采用查表法提取背光值；高亮度分区图像，是采用映射函数翻转法或累计分布函数(CDF)阈值法提取背光值；其他亮度分区图像是采用最大值法提取背光值。
步骤4)所述的背光混光处理方法是采用光扩散函数法或模糊-扩散方法。
步骤4)所述的液晶补偿算法是采用线性补偿方法或非线性补偿方法。
本发明的一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法，不仅能够提高图像对比度，提高显示画质，同时扩展色域。相比于其他区域背光算法调光后的图像，可以做到亮的地方更亮，而暗的区域更暗，且调光后图像的色彩层次感、饱和度和清晰度也得到了增强，可以有效地提高了显示系统的显示效果，给人“逼真”画面的视觉感。
附图说明
图1是本发明一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法的流程图；
图2是本发明图像分类依据示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法做出详细说明。
如图1所示，本发明的一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法，包括如下步骤：
1)根据背光源的分区数量对输入图像进行分区，得到分区图像；
2)提取分区图像的特征值，对分区图像进行分类，
图像信息分为亮度信息和色彩信息。灰度直方图可代表图像的灰度分布情况和细节信息，而颜色直方图能简单描述一幅图像中颜色的全局分布，即不同色彩在整幅图像中所占的比例，特别适用于描述那些难以自动分割的图像和不需要考虑物体空间位置的图像。
对于颜色直方图：
对于WE(白光LEDs和宝石蓝LEDs)背光源的显示系统中宝石蓝LED的背光调光控制，根据颜色直方图，将RGB模型转化为基于感知的颜色模型HSV型，根据HSV的空间特性，在降低直方图维数并保留足够多颜色信息的前提下，可以通过减少颜色的维数来达到节省存储空间的目的，将色度H[0,360°]划分为赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫等八种色彩。但宝石蓝色光的波长处于蓝光和绿光的波长之间，且宝石蓝色光在液晶面板的透射量达到50％以上。
本发明是根据灰度直方图和颜色直方图将图像分为8类；如图2所示，包括：
(1)根据颜色直方图，将分区图像分为绿青蓝分区图像类和非绿青蓝分区图像类；
(2)根据灰度直方图分别将绿青蓝分区图像类和非绿青蓝分区图像类分为：低亮度分区图像、中亮度分区图像、高亮度分区图像和其他亮度分区图像。
所述的低亮度分区图像、中亮度分区图像、高亮度分区图像和其他亮度分区图像的分区条件如下：
低亮度分区图像：low_lum(m,n)＜0.6且high_lum(m,n)＜0.2
中亮度分区图像：mid_lum(m,n)＞0.6且high_lum(m,n)＜0.2
高亮度分区图像：high_lum(m,n)＞0.5
其他亮度分区图像：其余
其中
p为像素值的灰阶，lum(i,j)(p)为对于灰阶的亮度值，将图像灰度值0－255分为三段： M1为分区内灰度值在0-80内的像素总个数，M2为分区内灰度值在81-150内的像素总个数， M3为分区内灰度值在151-255内的像素总个数，i，j为像素点的位置。
如上所述，根据灰度直方图和颜色直方图的分类进行组合，可将分区图像分为8类，(1) 绿青蓝分区图：低亮度、中亮度、高亮度、其他亮度，再根据灰度直方图所提取的亮度信息确定白灯和宝石蓝灯的背光值。(2)非绿青蓝分区图：低亮度、中亮度、高亮度、其他亮度，此时石蓝灯的背光值为0，背光源只有白灯，根据灰度直方图所提取的亮度信息确实背光值。
3)根据分类结果，确定各类分区图像的背光调光算法，提取各类分区图像的背光值；
其中，低亮度分区图像，是采用平均值法提取背光值；中亮度分区图像，是采用查表法提取背光值；高亮度分区图像，是采用映射函数翻转(IMF)法或累计分布函数(CDF)阈值法提取背光值；其他亮度分区图像是采用最大值法提取背光值。
4)配合背光混光处理方法和相应的液晶补偿算法，获得补偿后的图像；所述的背光混光处理方法是采用光扩散函数法(Light Spreading Function，LSF)或模糊-扩散方法(Mask Approach，BMA)；所述的液晶补偿算法是采用线性补偿方法或非线性补偿方法。
5)将各分区图像的背光值和补偿后的图像通过显示系统显示。
本发明的一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法，是基于图像内容的分类特性，以对图像分类分区为依据，自动选择最优的区域调光算法，获取图像背光亮度信息，控制 WE背光源。配合相应的背光混光处理和液晶补偿算法，使得显示系统具有高对比度、宽色域性能。
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Claims (6)
1.一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)根据背光源的分区数量对输入图像进行分区，得到分区图像；
2)提取分区图像的特征值，对分区图像进行分类，是根据灰度直方图和颜色直方图将图像分为8类；
3)根据分类结果，确定各类分区图像的背光调光算法，提取各类分区图像的背光值；
4)配合背光混光处理方法和相应的液晶补偿算法，获得补偿后的图像；
5)将各分区图像的背光值和补偿后的图像通过显示系统显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法，其特征在于，步骤2)包括：
(1)根据颜色直方图，将分区图像分为绿青蓝分区图像类和非绿青蓝分区图像类；
(2)根据灰度直方图分别将绿青蓝分区图像类和非绿青蓝分区图像类分为：低亮度分区图像、中亮度分区图像、高亮度分区图像和其他亮度分区图像。
3.根据权利要求2所述的一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法，其特征在于，第(2)步中所述的低亮度分区图像、中亮度分区图像、高亮度分区图像和其他亮度分区图像的分区条件如下：
低亮度分区图像：low_lum(m,n)＜0.6且high_lum(m,n)＜0.2
中亮度分区图像：mid_lum(m,n)＞0.6且high_lum(m,n)＜0.2
高亮度分区图像：high_lum(m,n)＞0.5
其他亮度分区图像：其余
其中
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p为像素值的灰阶，lum(i,j)(p)为对于灰阶的亮度值，M1为分区内灰度值在0-80内的像素总个数，M2为分区内灰度值在81-150内的像素总个数，M3为分区内灰度值在151-255内的像素总个数，i，j为像素点的位置。
4.根据权利要求1所述的一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法，其特征在于，步骤3)中：
低亮度分区图像，是采用平均值法提取背光值；中亮度分区图像，是采用查表法提取背光值；高亮度分区图像，是采用映射函数翻转法或累计分布函数(CDF)阈值法提取背光值；其他亮度分区图像是采用最大值法提取背光值。
5.根据权利要求1所述的一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法，其特征在于，步骤4)所述的背光混光处理方法是采用光扩散函数法或模糊-扩散方法。
6.根据权利要求1所述的一种基于图像内容的多原色背光区域调光方法，其特征在于，步骤4)所述的液晶补偿算法是采用线性补偿方法或非线性补偿方法。
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