一种多维特征融合驱动的显示图像画质增强方法与流程

本发明涉及图像画质增强，尤其涉及一种多维特征融合驱动的显示图像画质增强方法。

背景技术：

1、目前随着显示面板硬件性能持续迭代，高动态范围显示得到广泛普及，用户对图像的观感要求不断提升；画质增强算法成为提升显示输出效果的重要手段，各类显示设备普遍搭载画质优化模块，通过调整亮度、对比度、饱和度与锐度改善画面表现。在局部调光背光技术普及后，背光与画面处理的配合程度直接决定最终成像质量，对画质算法的环境适配、硬件适配能力提出更高要求，也要求算法可兼顾不同输入画面内容的差异化增强需求。

2、现有的显示画质增强方案大多仅依据图像自身像素信息完成参数调节，依靠固定映射关系输出亮度、对比度、饱和度以及锐化增益；部分方案会单独执行局部调光背光运算，图像增强处理与背光驱动控制相互独立运行，二者分属两条处理链路；算法运行过程较少结合显示面板固有参数以及外部环境光照条件，多采用开环处理模式，预设增益阈值固定，难以跟随工况动态调整增强参数，也缺少多约束协同的优化手段对增益幅值进行合理管控。

3、现有技术图像增强与背光控制缺少统一增益数据源，参数容易相互冲突，易出现画面过增强伪影；未综合面板硬件参数、环境条件约束增益输出，噪声区域易被过度锐化，色彩容易越出设备色域范围；开环处理无法补偿面板器件差异与老化漂移，不同设备、不同使用环境下画质输出一致性较差，难以兼顾画面增强效果与显示硬件的实际承载能力，实际整机落地应用的适配能力受限。对此，我们提出一种多维特征融合驱动的显示图像画质增强方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多维特征融合驱动的显示图像画质增强方法，解决了现有技术的画质增强与背光联动差，易过增强，面板适应性不足的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种多维特征融合驱动的显示图像画质增强方法，包括以下步骤：

3、s1、获取输入图像，提取图像域特征，读取显示面板参数得到显示域特征，经传感器采集环境域特征；所述图像域特征包括亮度分布、对比度、色彩分布及噪声水平，所述显示域特征包括峰值亮度、色域边界及背光分区布局，所述环境域特征包括环境光照度；

4、s2、基于所述各域特征生成空间分辨率低于所述输入图像的增益控制参数图，所述增益控制参数图包含亮度、对比度、饱和度及锐化增益分量；

5、s3、对所述增益控制参数图进行多目标约束优化，约束包括增益分量间关联约束、面板物理硬约束及恰可察觉差软约束，所述增益分量间关联约束限制分量间耦合叠加；

6、s4、将优化后的所述增益控制参数图上采样至所述输入图像的分辨率，基于上采样后的增益控制参数图对所述输入图像进行亮度映射、对比度调整、色彩校正及细节增强，同时根据所述亮度增益分布生成局部调光背光驱动信号，实现图像增强与背光驱动协同输出；

7、s5、通过光学传感单元采集显示面板实际输出亮度，计算所述实际输出亮度与期望输出亮度的偏差，基于所述偏差反馈修正所述增益控制参数图的生成参数，形成闭环校准。

8、其中，s1步骤中，所述提取图像域特征包括：对所述输入图像划分互不重叠的局部区域，逐区域统计亮度均值与方差得到所述亮度分布，统计相邻像素灰度差异得到所述对比度，统计各色彩通道直方图得到所述色彩分布，通过局部方差估计得到所述噪声水平；

9、所述显示域特征从所述显示面板的固件参数中读取；

10、所述环境域特征经光敏传感器实时采集。

11、其中，s1步骤中，所述峰值亮度和所述色域边界从所述显示面板的固件参数中读取，所述背光分区布局从面板分区配置表中读取；

12、所述环境域特征还包括环境色温，由色温传感器实时采集；

13、所述图像域特征、显示域特征及环境域特征分别归一化至各自取值范围后对齐至同一低分辨率网格。

14、其中，s2步骤中，所述增益控制参数图的空间分辨率为所述输入图像分辨率的1/8至1/16，所述亮度、对比度、饱和度及锐化增益分量在同一低分辨率网格上逐像素分别生成，并组合为多通道增益图；

15、各增益分量的取值范围由所述显示域特征确定。

16、其中，s3步骤中，所述增益分量间关联约束包括：

17、对比度增益上限随所述噪声水平升高而降低，饱和度增益上限随所述亮度分布中局部亮度降低而降低，锐化增益上限随对比度增益及残差噪声的增大而降低；

18、所述关联约束以逐像素变化的增益上限矩阵形式表达，各增益分量的联合作用结果不超出所述面板物理硬约束限定的输出范围。

19、其中，s3步骤中，所述面板物理硬约束包括：

20、经增益映射后的像素亮度不超过所述峰值亮度且不低于面板黑场亮度，经色彩校正后的像素色度坐标不超出所述色域边界，以及所述局部调光背光驱动信号的占空比处于面板允许范围内；

21、超出约束的增益值通过投影裁剪限制在允许范围内。

22、其中，s3步骤中，所述恰可察觉差软约束基于人眼视觉敏感度模型构建，在图像平坦区域收紧增益变化幅度以抑制伪影，在纹理复杂区域放宽增益变化幅度以保留增强效果，所述软约束以惩罚项形式纳入多目标优化的目标函数；

23、所述多目标优化还包括时域一致性约束，当前帧与相邻帧的增益控制参数图差异在像素运动区域以外不超过预设阈值，以抑制帧间闪烁；

24、所述多目标优化通过迭代投影求解，每次迭代中先施加所述增益分量间关联约束进行投影，再施加所述面板物理硬约束进行裁剪，直至收敛或达到最大迭代次数。

25、其中，s4步骤中，所述亮度映射、对比度调整、色彩校正及细节增强按顺序施加，后一级操作读取前一级操作的实际输出结果，并根据所述前一级实际输出修正自身的增益参数；

26、其中对比度调整在亮度映射后的实际亮度基础上计算，色彩校正在对比度调整后的实际饱和度基础上修正，细节增强根据对比度调整后的残差信号确定锐化强度。

27、其中，s4步骤中，所述局部调光背光驱动信号通过以下方式生成：

28、将所述增益控制参数图中的亮度增益分布按所述背光分区布局进行空间聚合，每个背光分区的驱动值由该分区覆盖区域内亮度增益的均值或最大值确定，使背光输出强度与对应区域的像素增强强度匹配；

29、所述驱动值经伽马校正后经脉宽调制输出至面板背光驱动电路。

30、其中，s5步骤中，所述偏差以累积方式修正所述增益控制参数图的生成参数，当所述偏差低于设定阈值或达到最大修正次数时停止修正；

31、所述闭环校准在面板开机阶段或所述环境光照度发生跳变时触发。

32、本发明融合图像域、显示域、环境域多维度特征生成统一增益控制参数图，画质增强与局部调光背光驱动来源于同一套增益数据，避免两套处理链路参数冲突，减少画面失真与伪影问题，可适配各类复杂画面内容，保障图像与背光输出逻辑相互匹配；本发明设置增益分量间关联约束，各增益分量互相制衡，对比度、饱和度、锐化增益上限随噪声、亮度条件自适应约束，有效抑制噪声放大，避免出现画面过增强现象，提升画面输出稳定性，降低纹理区域因过度处理产生的画面畸变风险；本发明叠加面板物理硬约束与恰可察觉差软约束，增益输出受硬件固有参数限制，防止亮度溢出、色度越界，兼顾人眼视觉感知特性，使增强效果匹配显示面板硬件实际输出能力，同时兼顾平坦区域与纹理区域差异化增强需求；本发明引入光学传感单元构建闭环校准机制，依据面板实际输出亮度迭代修正增益控制参数图生成参数，补偿器件个体差异与老化漂移，提升不同工况下画质输出的一致性，有效改善整机批量生产后的画质离散问题。