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CN108962150B - 基于区域调光的画质优化方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

基于区域调光的画质优化方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN108962150B
CN108962150B CN201810612299.4A CN201810612299A CN108962150B CN 108962150 B CN108962150 B CN 108962150B CN 201810612299 A CN201810612299 A CN 201810612299A CN 108962150 B CN108962150 B CN 108962150B
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Shenzhen Skyworth RGB Electronics Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于区域调光的画质优化方法，包括以下步骤：基于输入的图像信号，计算当前图像信号在各背光区域对应的脉冲宽度调制PWM占空比；将预置的第一PWM占空比、第二PWM占空比分别与各PWM占空比进行比较，以判断各背光区域中是否存在高背光区域与低背光区域；若存在，则调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流、调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面对比度。本发明还公开了一种基于区域调光的画质优化装置、图像显示设备及计算机可读存储介质。本发明在保证系统稳定性并不增加额外功耗的前提下，提升了图像画面对比度。

Description

基于区域调光的画质优化方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及图像显示技术领域，尤其涉及一种基于区域调光的画质优化方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
在视频显示领域，液晶显示设备的显示是依据液晶显示单元二级管RGB组合成的Pixel Value(像素值)和灯条BackLight Value(背光值)两部分将画面表现出来，传统的液晶显示器在能效和显示对比度上存在一定的局限。为追求更好的画质表现和更低的功耗，且侧光式、直下式背光技术日趋成熟，由原来的0-D Dimming、1-D Dimming发展到目前实现应用于量产的2-D Dimming(Locol Dimming)技术。
Local Dimming(区域调光)技术是将原来液晶面板背光进行多Zone(区域)、分区域单独控制背光值；硬件上对背光灯条进行多区域设计，软件上通过控制区域背光电流来控制灯条的驱动电流以控制背光的亮暗程度，背光区域越来越多，这同原来的简易背光控制相比变得越来越精细，画质表现也有很大的提高，然而背光多区域控制本身会带来硬件灯条及电源成本的增加。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于区域调光的画质优化方法、装置、设备及计算机可读存储介质，旨在解决现有Local Dimming技术中画面对比度不高且功耗较高的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于区域调光的画质优化方法，所述基于区域调光的画质优化方法包括以下步骤：
基于输入的图像信号，计算当前图像信号在各背光区域对应的脉冲宽度调制PWM占空比；
将预置的第一PWM占空比、第二PWM占空比分别与各PWM占空比进行比较，以判断各背光区域中是否存在高背光区域与低背光区域；
若存在，则调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流、调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面对比度。
可选地，在所述于输入的图像信号，计算该图像信号在各背光区域对应的脉冲宽度调制PWM占空比之后包括：
将指定背光区域对应的预置背光数据与当前图像信号在所述指定背光区域对应的背光数据进行比较；
若比较结果一致，则判断当前图像信号在所述指定背光区域的周围背光区域的PWM占空比是否小于预置的第三PWM占空比；
若是，则调高所述指定背光区域的PWM占空比与RGB像素值以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面亮度。
可选地，所述调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流、调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流包括：
调低低背光区域的PWM占空比与调高高背光区域的PWM占空比；
基于预设的PWM占空比与背光功率的第一数学关系，得到低背光区域减少的背光功率、高背光区域增加的背光功率；
若高背光区域增加的背光功率满足预设条件，则基于预设的PWM占空比与输出电流的第二数学关系，计算得到低背光区域降低功率后对应的输出电流、高背光区域提高功率后对应的输出电流；
其中，假设所有背光区域的承受极限背光总功率与当前背光总功率的功率差为P1、低背光区域减少的背光功率为P2、高背光区域增加的背光功率为P3、高背光区域的承受极限背光功率为P4，则所述预设条件为：P3小于P1与P2之和且小于P4。
可选地，所述调高所述指定背光区域的PWM占空比与RGB像素值包括：
调高所述指定背光区域的PWM占空比，以使所述指定背光区域的输出电流超过设定电流值；
调高所述指定背光区域的RGB像素值至最大RGB像素值，以使所述指定背光区域的RGB像素值与输出电流匹配。
可选地，所述基于输入的图像信号，计算当前图像信号在各背光区域对应的脉冲宽度调制PWM占空比包括：
对输入的图像信号按背光区域划分进行编码解析，得到各背光区域的平均灰度值；
基于各背光区域的平均灰度值、平均灰度值与背光值的映射关系，得到各背光区域的背光值；
基于各背光区域的背光值、预设的背光值与PWM占空比的映射关系，得到各背光区域对应的PWM占空比。
进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种基于区域调光的画质优化装置，所述基于区域调光的画质优化装置包括：
占空比计算模块，用于基于输入的图像信号，计算当前图像信号在各背光区域对应的脉冲宽度调制PWM占空比；
区域比较模块，用于将预置的第一PWM占空比、第二PWM占空比分别与各PWM占空比进行比较，以判断各背光区域中是否存在高背光区域与低背光区域；
对比度调节模块，用于当各背光区域中存在高背光区域与低背光区域时，调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流、调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面对比度。
可选地，所述基于区域调光的画质优化装置还包括：
图像识别模块，用于将指定背光区域对应的预置背光数据与当前图像信号在所述指定背光区域对应的背光数据进行比较；若比较结果一致，则判断当前图像信号在所述指定背光区域的周围背光区域的PWM占空比是否小于预置的第三PWM占空比；
亮度调节模块，用于当当前图像信号在所述指定背光区域的周围背光区域的PWM占空比小于预置的第三PWM占空比时，调高所述指定背光区域的PWM占空比与RGB像素值以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面亮度。
可选地，所述对比度调节模块包括：
调节单元，用于调低低背光区域的PWM占空比与调高高背光区域的PWM占空比；
第一计算单元，用于基于预设的PWM占空比与背光功率的第一数学关系，得到低背光区域减少的背光功率、高背光区域增加的背光功率；
第二计算单元，用于若高背光区域增加的背光功率满足预设条件，则基于预设的PWM占空比与输出电流的第二数学关系，计算得到低背光区域降低功率后对应的输出电流、高背光区域提高功率后对应的输出电流；
其中，假设所有背光区域的承受极限背光总功率与当前背光总功率的功率差为P1、低背光区域减少的背光功率为P2、高背光区域增加的背光功率为P3、高背光区域的承受极限背光功率为P4，则所述预设条件为：P3小于P1与P2之和且小于P4。
进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种图像显示设备，所述图像显示设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于区域调光的画质优化程序，所述基于区域调光的画质优化程序被所述处理器执行时实现如上述任一项所述的基于区域调光的画质优化方法的步骤。
进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有基于区域调光的画质优化程序，所述基于区域调光的画质优化程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的基于区域调光的画质优化方法的步骤。
本发明通过降低低背光区域的输出电流和提高高背光区域的输出电流以调整背光区域亮度的方式来提高画面对比度，并以降低低背光区域的输出电流所节省的功耗补偿给高背光区域的方式，实现高画面对比度的前提下的低整机功耗，节省了硬件灯条及电源成本，保证了硬件系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明图像显示设备实施例方案涉及的设备硬件运行环境的结构示意图；
图2为本发明基于区域调光的画质优化方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明基于区域调光的画质优化方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明基于区域调光的画质优化装置第一实施例的功能模块示意图；
图5为本发明基于区域调光的画质优化装置第二实施例的功能模块示意图；
图6为图4中对比度调节模块一实施例的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种图像显示设备。
参照图1，图1为本发明图像显示设备实施例方案涉及的设备硬件运行环境的结构示意图。
本发明的图像显示设备具体是指以背光驱动方式进行图像显示的设备，例如家电显示设备、移动手持设备、监控及机载设备、航空平板显示设备等。
如图1所示，图像显示设备可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储设备。需要说明的是，处理器1001采用嵌入式芯片方式安装在图像显示设备内。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的图像显示设备的硬件结构并不构成对图像显示设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机可读存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及基于区域调光的画质优化程序。其中，操作系统是管理和控制图像显示设备与软件资源的程序，支持网络通信模块、用户接口模块、基于区域调光的画质优化程序以及其他程序或软件的运行；网络通信模块用于管理和控制网络接口1004；用户接口模块用于管理和控制用户接口1003。
在图1所示的图像显示设备硬件结构中，网络接口1004主要用于连接系统后台，与系统后台进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；图像显示设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的基于区域调光的画质优化程序，并执行以下操作：
基于输入的图像信号，计算当前图像信号在各背光区域对应的脉冲宽度调制PWM占空比；
将预置的第一PWM占空比、第二PWM占空比分别与各PWM占空比进行比较，以判断各背光区域中是否存在高背光区域与低背光区域；
若存在，则调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流、调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面对比度。
进一步地，图像显示设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的基于区域调光的画质优化程序还执行以下操作：
将指定背光区域对应的预置背光数据与当前图像信号在所述指定背光区域对应的背光数据进行比较；
若比较结果一致，则判断当前图像信号在所述指定背光区域的周围背光区域的PWM占空比是否小于预置的第三PWM占空比；
若是，则调高所述指定背光区域的PWM占空比与RGB像素值以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面亮度。
进一步地，图像显示设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的基于区域调光的画质优化程序还执行以下操作：
调低低背光区域的PWM占空比与调高高背光区域的PWM占空比；
基于预设的PWM占空比与背光功率的第一数学关系，得到低背光区域减少的背光功率、高背光区域增加的背光功率；
若高背光区域增加的背光功率满足预设条件，则基于预设的PWM占空比与输出电流的第二数学关系，计算得到低背光区域降低功率后对应的输出电流、高背光区域提高功率后对应的输出电流；
其中，假设所有背光区域的承受极限背光总功率与当前背光总功率的功率差为P1、低背光区域减少的背光功率为P2、高背光区域增加的背光功率为P3、高背光区域的承受极限背光功率为P4，则所述预设条件为：P3小于P1与P2之和且小于P4。
进一步地，图像显示设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的基于区域调光的画质优化程序还执行以下操作：
调高所述指定背光区域的PWM占空比，以使所述指定背光区域的输出电流超过设定电流值；
调高所述指定背光区域的RGB像素值至最大RGB像素值，以使所述指定背光区域的RGB像素值与输出电流匹配。
进一步地，图像显示设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的基于区域调光的画质优化程序还执行以下操作：
对输入的图像信号按背光区域划分进行编码解析，得到各背光区域的平均灰度值；
基于各背光区域的平均灰度值、平均灰度值与背光值的映射关系，得到各背光区域的背光值；
基于各背光区域的背光值、预设的背光值与PWM占空比的映射关系，得到各背光区域对应的PWM占空比。
基于本发明图像显示设备的以上设备硬件运行环境，提出本发明基于区域调光的画质优化方法的以下各实施例。
本发明中，区域调光即指Local dimming技术，是指液晶电视系统将图像信号分成若干区域，并根据各区域图像亮度进行分析计算，然后自动控制各区域背光源的亮暗的技术。
参照图2，图2为本发明基于区域调光的画质优化方法第一实施例的流程示意图。本实施例中，所述基于区域调光的画质优化方法包括以下步骤：
步骤S10，基于输入的图像信号，计算当前图像信号在各背光区域对应的脉冲宽度调制PWM占空比；
本实施例中，PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。通过调节PWM占空比，可以实现对输出电流或输出电压的大小控制。
本实施例中，图像显示设备内输入的不同编码的图像信号，其对应显示的图像画面不同，比如亮度、对比度等，而用于实现图像画面显示效果的背光硬件的电流或电压的控制亦不相同。也即，图像信号与各背光区域对应的PWM占空比存在一定映射关系，基于该映射关系，可以计算得到当前图像信号在各背光区域对应的PWM占空比。
可选的，在一实施例中，具体通过以下方式计算得到当前图像信号在各背光区域对应的PWM占空比：
(1)对输入的图像信号按背光区域划分进行编码解析，得到各背光区域的平均灰度值；
(2)基于各背光区域的平均灰度值、平均灰度值与背光值的映射关系，得到各背光区域的背光值；
(3)基于各背光区域的背光值、预设的背光值与PWM占空比的映射关系，得到各背光区域对应的PWM占空比。
其中，背光值的大小可通过调节电流或电流进行实现，而通过调节PWM占空比可实现电流或电流调节。平均灰度值与背光值的映射关系、背光值与PWM占空比的映射关系具体根据相关硬件设计而预先设定。
步骤S20，将预置的第一PWM占空比、第二PWM占空比分别与各PWM占空比进行比较，以判断各背光区域中是否存在高背光区域与低背光区域；
本实施例中，PWM占空比与背光区域光源(比如灯珠)上的电流呈正相关关系，而背光区域的灯珠上的电流与背光区域的亮度也呈正相关关系，因此，基于PWM占空比即可区分背光区域的亮场与暗场。
本实施例中，将PWM占空比高于第一PWM占空比的背光区域设定为高背光区域(也即亮场)，而将PWM占空比低于第二PWM占空比的背光区域设定为低背光区域(也即暗场)，其中，第一PWM占空比与第二PWM占空比具体根据背光区域的硬件设计以及画面所需要满足的对比度要求而预先设定。
步骤S30，若存在，则调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流、调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面对比度。
本实施例中，当输入的图像信号满足画面对比度调节的基本要求时，也即输入的图像信号对应的各背光区域中存在对应的高背光区域与低背光区域时，为提升画面对比度，则通过调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流，进而降低低背光区域的亮度，通过调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流，进而提升高背光区域的亮度，而通过降低低背光区域的亮度与提升高背光区域的亮度，进而增大当前图像信号的画面对比度。
本实施例通过降低低背光区域的输出电流和提高高背光区域的输出电流以调整背光区域亮度的方式来提高画面对比度，并以降低低背光区域的输出电流所节省的功耗补偿给高背光区域的方式，实现高画面对比度的前提下的低整机功耗，节省了硬件灯条及电源成本，保证了硬件系统的稳定性。
参照图3，图3为本发明基于区域调光的画质优化方法第二实施例的流程示意图。为进一步对画质进行优化，本实施例还对图像像素进行优化。因此，在上述步骤S10之后，本实施例中，所述基于区域调光的画质优化方法包括以下步骤：
步骤S40，将指定背光区域对应的预置背光数据与当前图像信号在所述指定背光区域对应的背光数据进行比较；
通常，对于观众用户来说，人们在观看视频画面时，通常只对整个画面中的某个或某几个区域比较关注，比如画面正中间区域、正中间区域+正中间偏上的区域，这些区域也通常是视频画面的核心内容区域，因而提升这些区域的画面亮度会让观众用户有着更为直接的观看感受。
本实施例预先设置指定的背光区域及其对应的背光数据，并与视频流中各图像帧在各区域的背光数据进行比较，并基于比较结果，从视频流中筛选出可进行图像像素优化的图像帧(也即图像信号)。其中，背光数据包括指定背光区域灯珠的亮度，也即本实施例仅对指定背光区域满足设定灯珠亮度要求的图像帧进行亮度提升。
步骤S50，若比较结果一致，则判断当前图像信号在所述指定背光区域的周围背光区域的PWM占空比是否小于预置的第三PWM占空比；
本实施例中，若视频流中某一图像帧在指定背光区域的背光数据与预置的背光数据相同，则该图像帧有可能通过调节画面亮度而提升画质效果。
本实施例中，为使得画面的亮度调节效果更为突出，因此，进一步判断当前图像信号在指定背光区域周围背光区域的亮度是否较暗，若是，则提升指定背光区域的亮度会让画面亮度效果更加突出。
其中，第三PWM占空比优选为0，此时指定背光区域亮度增加而其周围区域亮度为0，进而便于指定背光区域的灯珠散热。指定背光区域的周围背光区域的设置不限，例如，将指定背光区域周围N个像素点距离的范围设定为周围背光区域，其中，N为大于0的正整数，比如N＝100。
步骤S60，若是，则调高所述指定背光区域的PWM占空比与RGB像素值以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面亮度。
本实施例中，如果当前视频流中的图像帧对应指定背光区域的背光数据与设置的背光数据相符合，且指定背光区域的周围背光区域的PWM占空比小于预置的第三PWM占空比，则调高该指定背光区域的PWM占空比与RGB像素值以调高输出电流，进而增大当前图像信号的画面亮度。
可选的，在一实施例中，为使得画面亮度效果最佳，因此，通过调高指定背光区域的PWM占空比，以使指定背光区域的输出电流超过设定电流值，比如操作灯珠的电流规格(比如额定电流)；通过调高指定背光区域的RGB像素值至最大RGB像素值，以使指定背光区域的RGB像素值与输出电流匹配，比如将R、G、B分别提升到0XFF，也即调节为白色，从而增加背光的穿透，提升画面亮度。
进一步可选的，在本发明基于区域调光的画质优化方法一实施例中，上述步骤S30中：调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流、调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流的实现方式包括以下流程：
(1)调低低背光区域的PWM占空比与调高高背光区域的PWM占空比；
本实施例中，通过调节PWM占空比可实现背光区域的灯珠的输出电流调节，进而影响背光光源(比如灯珠)的亮度，从而实现背光区域的亮度调节。
(2)基于预设的PWM占空比与背光功率的第一数学关系，得到低背光区域减少的背光功率、高背光区域增加的背光功率；
本实施例中，将低背光区域减少的背光功率补偿给高背光区域以增加功率，也即通过功率补偿的方式，既提升了画质的对比度，同时又没有大幅增加背光的功耗，节约了用电成本并保证了系统硬件的可靠性。
(3)若高背光区域增加的背光功率满足预设条件，则基于预设的PWM占空比与输出电流的第二数学关系，计算得到低背光区域降低功率后对应的输出电流、高背光区域提高功率后对应的输出电流；
本实施例中，提高输出电流会增加背光功率，也即背光灯珠的热量增加而影响到设备运行的稳定性，因此，高背光区域增加的背光功率需要满足预设条件：P3小于P1与P2之和且小于P4。
P1为所有背光区域的承受极限背光总功率与当前背光总功率的功率差、P2为低背光区域减少的背光功率、P3为高背光区域增加的背光功率、P4为高背光区域的承受极限背光功率。
其中，所有背光区域的承受极限背光总功率、高背光区域的承受极限背光功率为常数值，该数值可以基于背光区域的硬件设计要求预先设定。当前背光总功率、低背光区域减少的背光功率、高背光区域增加的背光功率可基于第一数学公式而计算得到。
本实施例中，若高背光区域增加的背光功率满足预设条件，则基于预设的PWM占空比与输出电流的第二数学关系，即可计算得到低背光区域降低功率后对应的输出电流、高背光区域提高功率后对应的输出电流。
可选的，第一数学关系为：P＝U0*I0*PWM/2；第二数学关系为：I＝I0*PWM；
其中，I0、U0分别表示单个背光区域光源的额定电流、额定电压，为常数；PWM表示脉冲宽度调制PWM占空比；I表示单个背光区域光源的实际输出电流，P表示单个背光区域光源的实际功率，也即指背光功率。
本发明还提供一种基于区域调光的画质优化装置。
参照图4，图4为本发明基于区域调光的画质优化装置第一实施例的功能模块示意图。本实施例中，基于区域调光的画质优化装置包括：
占空比计算模块10，用于基于输入的图像信号，计算当前图像信号在各背光区域对应的脉冲宽度调制PWM占空比；
本实施例中，图像显示设备内输入的不同编码的图像信号，其对应显示的图像画面不同，比如亮度、对比度等，而用于实现图像画面显示效果的背光硬件的电流或电压的控制亦不相同。也即，图像信号与各背光区域对应的PWM占空比存在一定映射关系，基于该映射关系，可以计算得到当前图像信号在各背光区域对应的PWM占空比。
可选的，在一实施例中，具体通过以下方式计算得到当前图像信号在各背光区域对应的PWM占空比：
(1)对输入的图像信号按背光区域划分进行编码解析，得到各背光区域的平均灰度值；
(2)基于各背光区域的平均灰度值、平均灰度值与背光值的映射关系，得到各背光区域的背光值；
(3)基于各背光区域的背光值、预设的背光值与PWM占空比的映射关系，得到各背光区域对应的PWM占空比。
其中，背光值的大小可通过调节电流或电流进行实现，而通过调节PWM占空比可实现电流或电流调节。平均灰度值与背光值的映射关系、背光值与PWM占空比的映射关系具体根据相关硬件设计而预先设定。
区域比较模块20，用于将预置的第一PWM占空比、第二PWM占空比分别与各PWM占空比进行比较，以判断各背光区域中是否存在高背光区域与低背光区域；
本实施例中，PWM占空比与背光区域的灯珠上的电流呈正相关关系，而背光区域的灯珠上的电流与背光区域的亮度也呈正相关关系，因此，基于PWM占空比即可区分背光区域的亮场与暗场。
本实施例中，将PWM占空比高于第一PWM占空比的背光区域设定为高背光区域(也即亮场)，而将PWM占空比低于第二PWM占空比的背光区域设定为低背光区域(也即暗场)，其中，第一PWM占空比与第二PWM占空比具体根据背光区域的硬件设计以及画面所需要满足的对比度要求而预先设定。
对比度调节模块30，用于当各背光区域中存在高背光区域与低背光区域时，调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流、调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面对比度。
本实施例中，当输入的图像信号满足画面对比度调节的基本要求时，也即输入的图像信号对应的各背光区域中存在对应的高背光区域与低背光区域时，为提升画面对比度，则通过调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流，进而降低低背光区域的亮度，通过调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流，进而提升高背光区域的亮度，而通过降低低背光区域的亮度与提升高背光区域的亮度，进而增大当前图像信号的画面对比度。
本实施例通过降低低背光区域的输出电流和提高高背光区域的输出电流以调整背光区域亮度的方式来提高画面对比度，并以降低低背光区域的输出电流所节省的功耗补偿给高背光区域的方式，实现高画面对比度的前提下的低整机功耗，节省了硬件灯条及电源成本，保证了硬件系统的稳定性。
参照图5，图5为本发明基于区域调光的画质优化装置第二实施例的功能模块示意图。基于上述实施例，本实施例中，基于区域调光的画质优化装置还包括：
图像识别模块40，用于将指定背光区域对应的预置背光数据与当前图像信号在所述指定背光区域对应的背光数据进行比较；若比较结果一致，则判断当前图像信号在所述指定背光区域的周围背光区域的PWM占空比是否小于预置的第三PWM占空比；
通常，对于观众用户来说，人们在观看视频画面时，通常只对整个画面中的某个或某几个区域比较关注，比如画面正中间区域、正中间区域+正中间偏上的区域，这些区域也通常是视频画面的核心内容区域，因而提升这些区域的画面亮度会让观众用户有着更为直接的观看感受。
本实施例预先设置指定的背光区域及其对应的背光数据，并与视频流中各图像帧在各区域的背光数据进行比较，并基于比较结果，从视频流中筛选出可进行图像像素优化的图像帧(也即图像信号)。其中，背光数据包括指定背光区域灯珠的亮度，也即本实施例仅对指定背光区域满足设定灯珠亮度要求的图像帧进行亮度提升。
亮度调节模块50，用于当当前图像信号在所述指定背光区域的周围背光区域的PWM占空比小于预置的第三PWM占空比时，调高所述指定背光区域的PWM占空比与RGB像素值以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面亮度。
本实施例中，若视频流中某一图像帧在指定背光区域的背光数据与预置的背光数据相同，则该图像帧有可能通过调节画面亮度而提升画质效果。
本实施例中，为使得画面的亮度调节效果更为突出，因此，进一步判断当前图像信号在指定背光区域周围背光区域的亮度是否较暗，若是，则提升指定背光区域的亮度会让画面亮度效果更加突出。
其中，第三PWM占空比优选为0，此时指定背光区域亮度增加而其周围区域亮度为0，进而便于指定背光区域的灯珠散热。指定背光区域的周围背光区域的设置不限，例如，将指定背光区域周围N个像素点距离的范围设定为周围背光区域，其中，N为大于0的正整数，比如N＝100。
本实施例中，如果当前视频流中的图像帧对应指定背光区域的背光数据与设置的背光数据相符合，且指定背光区域的周围背光区域的PWM占空比小于预置的第三PWM占空比，则调高该指定背光区域的PWM占空比与RGB像素值以调高输出电流，进而增大当前图像信号的画面亮度。
可选的，在一实施例中，为使得画面亮度效果最佳，因此，通过调高指定背光区域的PWM占空比，以使指定背光区域的输出电流超过设定电流值，比如操作灯珠的电流规格(比如额定电流)；通过调高指定背光区域的RGB像素值至最大RGB像素值，以使指定背光区域的RGB像素值与输出电流匹配，比如将R、G、B分别提升到0XFF，也即调节为白色，从而增加背光的穿透，提升画面亮度。
参照图6，图6为图4中对比度调节模块一实施例的功能模块示意图。本实施例中，对比度调节模块30包括：
调节单元301，用于调低低背光区域的PWM占空比与调高高背光区域的PWM占空比；
本实施例中，通过调节PWM占空比可实现背光区域的灯珠的输出电流调节，进而影响背光光源(比如灯珠)的亮度，从而实现背光区域的亮度调节。
第一计算单元302，用于基于预设的PWM占空比与背光功率的第一数学关系，得到低背光区域减少的背光功率、高背光区域增加的背光功率；
本实施例中，将低背光区域减少的背光功率补偿给高背光区域以增加功率，也即通过功率补偿的方式，既提升了画质的对比度，同时又没有大幅增加背光的功耗，节约了用电成本并保证了系统硬件的可靠性。
第二计算单元303，用于若高背光区域增加的背光功率满足预设条件，则基于预设的PWM占空比与输出电流的第二数学关系，计算得到低背光区域降低功率后对应的输出电流、高背光区域提高功率后对应的输出电流；
本实施例中，提高输出电流会增加背光功率，也即背光灯珠的热量增加而影响到设备运行的稳定性，因此，高背光区域增加的背光功率需要满足预设条件：P3小于P1与P2之和且小于P4。
P1为所有背光区域的承受极限背光总功率与当前背光总功率的功率差、P2为低背光区域减少的背光功率、P3为高背光区域增加的背光功率、P4为高背光区域的承受极限背光功率。
其中，所有背光区域的承受极限背光总功率、高背光区域的承受极限背光功率为常数值，该数值可以基于背光区域的硬件设计要求预先设定。当前背光总功率、低背光区域减少的背光功率、高背光区域增加的背光功率可基于第一数学公式而计算得到。
本实施例中，若高背光区域增加的背光功率满足预设条件，则基于预设的PWM占空比与输出电流的第二数学关系，即可计算得到低背光区域降低功率后对应的输出电流、高背光区域提高功率后对应的输出电流。
可选的，第一数学关系为：P＝U0*I0*PWM/2；第二数学关系为：I＝I0*PWM；
其中，I0、U0分别表示单个背光区域光源的额定电流、额定电压，为常数；PWM表示脉冲宽度调制PWM占空比；I表示单个背光区域光源的实际输出电流，P表示单个背光区域光源的实际功率，也即指背光功率。
本发明还提供一种计算机可读存储介质。
本实施例中，计算机可读存储介质上存储有基于区域调光的画质优化程序，所述基于区域调光的画质优化程序被处理器执行时实现如上述任一项实施例中所述的基于区域调光的画质优化方法的步骤。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种基于区域调光的画质优化方法，其特征在于，所述基于区域调光的画质优化方法包括以下步骤：
基于输入的图像信号，计算当前图像信号在各背光区域对应的脉冲宽度调制PWM占空比；
将预置的第一PWM占空比、第二PWM占空比分别与各PWM占空比进行比较，以判断各背光区域中是否存在高背光区域与低背光区域；
若存在，则调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流、调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面对比度；
所述基于输入的图像信号，计算该图像信号在各背光区域对应的脉冲宽度调制PWM占空比的步骤之后包括：
将指定背光区域对应的预置背光数据与当前图像信号在所述指定背光区域对应的背光数据进行比较；
若比较结果一致，则判断当前图像信号在所述指定背光区域的周围背光区域的PWM占空比是否小于预置的第三PWM占空比；
若是，则调高所述指定背光区域的PWM占空比与RGB像素值以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面亮度。
2.如权利要求1所述的基于区域调光的画质优化方法，其特征在于，所述调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流、调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流包括：
调低低背光区域的PWM占空比与调高高背光区域的PWM占空比；
基于预设的PWM占空比与背光功率的第一数学关系，得到低背光区域减少的背光功率、高背光区域增加的背光功率；
若高背光区域增加的背光功率满足预设条件，则基于预设的PWM占空比与输出电流的第二数学关系，计算得到低背光区域降低功率后对应的输出电流、高背光区域提高功率后对应的输出电流；
其中，假设所有背光区域的承受极限背光总功率与当前背光总功率的功率差为P1、低背光区域减少的背光功率为P2、高背光区域增加的背光功率为P3、高背光区域的承受极限背光功率为P4，则所述预设条件为：P3小于P1与P2之和且小于P4。
3.如权利要求1所述的基于区域调光的画质优化方法，其特征在于，所述调高所述指定背光区域的PWM占空比与RGB像素值包括：
调高所述指定背光区域的PWM占空比，以使所述指定背光区域的输出电流超过设定电流值；
调高所述指定背光区域的RGB像素值至最大RGB像素值，以使所述指定背光区域的RGB像素值与输出电流匹配。
4.如权利要求1所述的基于区域调光的画质优化方法，其特征在于，所述基于输入的图像信号，计算当前图像信号在各背光区域对应的脉冲宽度调制PWM占空比包括：
对输入的图像信号按背光区域划分进行编码解析，得到各背光区域的平均灰度值；
基于各背光区域的平均灰度值、平均灰度值与背光值的映射关系，得到各背光区域的背光值；
基于各背光区域的背光值、预设的背光值与PWM占空比的映射关系，得到各背光区域对应的PWM占空比。
5.一种基于区域调光的画质优化装置，其特征在于，所述基于区域调光的画质优化装置包括：
占空比计算模块，用于基于输入的图像信号，计算当前图像信号在各背光区域对应的脉冲宽度调制PWM占空比；
区域比较模块，用于将预置的第一PWM占空比、第二PWM占空比分别与各PWM占空比进行比较，以判断各背光区域中是否存在高背光区域与低背光区域；
对比度调节模块，用于当各背光区域中存在高背光区域与低背光区域时，调低低背光区域的PWM占空比以调低输出电流、调高高背光区域的PWM占空比以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面对比度；
图像识别模块，用于将指定背光区域对应的预置背光数据与当前图像信号在所述指定背光区域对应的背光数据进行比较；若比较结果一致，则判断当前图像信号在所述指定背光区域的周围背光区域的PWM占空比是否小于预置的第三PWM占空比；
亮度调节模块，用于当当前图像信号在所述指定背光区域的周围背光区域的PWM占空比小于预置的第三PWM占空比时，调高所述指定背光区域的PWM占空比与RGB像素值以调高输出电流，以供增大当前图像信号的画面亮度。
6.如权利要求5所述的基于区域调光的画质优化装置，其特征在于，所述对比度调节模块包括：
调节单元，用于调低低背光区域的PWM占空比与调高高背光区域的PWM占空比；
第一计算单元，用于基于预设的PWM占空比与背光功率的第一数学关系，得到低背光区域减少的背光功率、高背光区域增加的背光功率；
第二计算单元，用于若高背光区域增加的背光功率满足预设条件，则基于预设的PWM占空比与输出电流的第二数学关系，计算得到低背光区域降低功率后对应的输出电流、高背光区域提高功率后对应的输出电流；
其中，假设所有背光区域的承受极限背光总功率与当前背光总功率的功率差为P1、低背光区域减少的背光功率为P2、高背光区域增加的背光功率为P3、高背光区域的承受极限背光功率为P4，则所述预设条件为：P3小于P1与P2之和且小于P4。
7.一种图像显示设备，其特征在于，所述图像显示设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于区域调光的画质优化程序，所述基于区域调光的画质优化程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的基于区域调光的画质优化方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有基于区域调光的画质优化程序，所述基于区域调光的画质优化程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的基于区域调光的画质优化方法的步骤。
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