一种显示器动态对比度调节方法及系统与流程

本发明涉及图像增强，特别是指一种显示器动态对比度调节方法及系统。

背景技术：

1、图像增强技术领域围绕数字图像或视频帧的亮度、灰度、色彩和细节层次开展采集、解析、计算和显示控制，处理对象可来自显示驱动芯片、图像处理器、显存缓冲区或外部视频接口，程序根据像素灰度值、直方图分布、区域亮暗比例、帧间变化和预设显示参数，对图像数据进行映射、限幅、查表、伽马校正或背光控制指令调用，并经显示控制链路传递至液晶面板、oled面板或其驱动电路。其中，传统显示器动态对比度调节方法及系统是指针对显示器当前输入或待显示画面的亮暗分布进行对比度参数处理的技术方式，通常由显示控制板或图像处理芯片读取视频帧数据，统计全帧或分区灰度直方图、平均亮度、峰值亮度和暗部比例，将统计结果与预设阈值、查找表或显示模式参数进行比较，生成对比度增益、灰阶映射、伽马曲线或背光亮度等控制参数，并写入显示驱动寄存器或驱动程序配置项。

2、传统显示器对比度调节多依据全帧平均亮度，峰值亮度，灰度直方图等，预设阈值或显示模式生成统一对比度参数，实际画面存在暗场区域与亮场区域并存时，单一灰阶映射难以兼顾不同灰度区间的显示需求，暗部细节易被压缩，亮部灰阶易接近饱和，连续帧画面内容变化时，参数刷新缺少与画面变化幅度对应的控制依据，显示驱动参数在场景切换和缓慢变化画面之间难以保持匹配。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种显示器动态对比度调节方法及系统，使显示器的对比度调节能够基于当前显示画面的灰度分布、明暗区域占比、暗场灰度跨度、暗场像素分布连续性、亮场饱和接近程度、灰度集中度以及帧间画面变化情况进行确定，减少统一对比度参数难以兼顾暗场区域和亮场区域显示需求的情形，并使显示驱动参数能够随场景切换或连续画面变化进行对应更新。

2、为了实现上述目的，本发明采用了一种显示器动态对比度调节方法，包括以下步骤：获取显示器当前显示画面的待显示灰度数据，按照预设灰度区间对待显示灰度数据进行统计与特征提取，得到暗场区域占比、亮场区域占比、暗场灰度跨度、暗场像素分布连续性、亮场饱和接近程度和灰度集中度；根据所述暗场区域占比、所述暗场灰度跨度及所述暗场像素分布连续性计算暗场灰度提升参数，根据所述亮场区域占比、所述亮场饱和接近程度及所述灰度集中度中的亮场灰度集中度计算亮场灰度抑制参数；将所述暗场灰度提升参数和所述亮场灰度抑制参数在全局对比度约束范围内融合，并结合中间调灰阶保持条件生成动态对比度调节参数组；将所述当前显示画面的画面特征与历史帧画面特征比较，当画面特征变化幅度满足场景切换条件时，按所述动态对比度调节参数组更新显示驱动参数，当画面特征变化幅度不满足所述场景切换条件时，按历史调节参数与所述动态对比度调节参数组的更新步长更新所述显示驱动参数；将所述显示驱动参数转换为对比度增益、灰阶映射表或伽马曲线写入显示驱动链路，并使所述显示驱动链路按照写入后的参数驱动显示面板输出画面。

3、进一步的，所述待显示灰度数据由显示器的视频帧缓冲区读取，并从所述当前显示画面的亮度分量中提取得到。按照所述预设灰度区间对所述待显示灰度数据进行统计时，将所述预设灰度区间划分为低灰阶区间、中间灰阶区间和高灰阶区间，并分别统计低灰阶区间像素数量、高灰阶区间像素数量和全帧像素数量；根据所述低灰阶区间像素数量与所述全帧像素数量的比值确定所述暗场区域占比，根据所述高灰阶区间像素数量与所述全帧像素数量的比值确定所述亮场区域占比。

4、进一步的，所述灰度集中度包括暗场灰度集中度和亮场灰度集中度。计算所述暗场灰度集中度时，统计低灰阶区间内像素灰度值落入连续灰度子区间的数量比例；计算所述亮场灰度集中度时，统计高灰阶区间内像素灰度值落入连续灰度子区间的数量比例；当连续灰度子区间的数量比例满足集中判定条件时，将对应灰度区间标记为集中分布状态，当连续灰度子区间的数量比例不满足所述集中判定条件时，将对应灰度区间标记为离散分布状态。

5、进一步的，计算所述暗场灰度提升参数时，先根据所述暗场区域占比确定暗场调节权重，再根据所述暗场灰度跨度确定暗场提升幅度，并将所述暗场像素分布连续性作为所述暗场提升幅度的修正依据。当所述暗场区域占比满足暗场占比触发条件且所述暗场灰度跨度小于暗场跨度判定阈值时，增大所述暗场灰度提升参数；当所述暗场区域占比不满足所述暗场占比触发条件或所述暗场灰度跨度不小于所述暗场跨度判定阈值时，限制所述暗场灰度提升参数的调整幅度。

6、进一步的，计算所述亮场灰度抑制参数时，先根据所述亮场区域占比确定亮场调节权重，再根据所述亮场饱和接近程度确定亮场抑制幅度，并将所述亮场灰度集中度的集中或离散分布状态作为所述亮场抑制幅度的修正依据。当所述亮场区域占比满足亮场占比触发条件且所述亮场饱和接近程度满足饱和接近判定条件时，增大所述亮场灰度抑制参数；当所述亮场区域占比不满足所述亮场占比触发条件或所述亮场饱和接近程度不满足所述饱和接近判定条件时，限制所述亮场灰度抑制参数的调整幅度。

7、进一步的，将所述暗场灰度提升参数和所述亮场灰度抑制参数在所述全局对比度约束范围内融合时，先根据所述暗场区域占比与所述亮场区域占比的相对大小确定参数融合优先级。当所述暗场区域占比大于所述亮场区域占比时，以所述暗场灰度提升参数作为主调节参数，并以所述亮场灰度抑制参数作为限幅参数；当所述亮场区域占比大于所述暗场区域占比时，以所述亮场灰度抑制参数作为主调节参数，并以所述暗场灰度提升参数作为限幅参数；当所述暗场区域占比与所述亮场区域占比满足均衡判定条件时，按所述中间调灰阶保持条件对所述暗场灰度提升参数和所述亮场灰度抑制参数进行加权融合。

8、进一步的，所述中间调灰阶保持条件包括中间灰阶区间的灰度偏移限制和灰阶映射连续性限制。在生成所述动态对比度调节参数组时，先根据所述全局对比度约束范围限定融合后的参数上限和参数下限，再根据所述灰度偏移限制修正中间灰阶区间对应的映射斜率；当修正后的映射斜率满足所述灰阶映射连续性限制时，输出所述动态对比度调节参数组，当修正后的映射斜率不满足所述灰阶映射连续性限制时，调整所述暗场灰度提升参数或所述亮场灰度抑制参数的融合权重，直至修正后的映射斜率满足所述灰阶映射连续性限制。

9、进一步的，将所述当前显示画面的画面特征与所述历史帧画面特征比较时，先由所述暗场区域占比、所述亮场区域占比和所述灰度集中度构建当前帧画面特征，再从历史参数存储区读取所述历史帧画面特征。当所述当前帧画面特征与所述历史帧画面特征之间的差值满足所述场景切换条件时，按所述动态对比度调节参数组直接生成更新后的显示驱动参数；当所述当前帧画面特征与所述历史帧画面特征之间的差值不满足所述场景切换条件时，计算所述历史调节参数与所述动态对比度调节参数组之间的参数差值，根据所述参数差值动态匹配所述更新步长，并以所述历史调节参数为基准，按照匹配后的更新步长进行步进调整，从而生成更新后的显示驱动参数。

10、进一步的，将所述显示驱动参数写入所述显示驱动链路时，先将更新后的显示驱动参数转换为对比度增益、灰阶映射表或伽马曲线，再将所述对比度增益、所述灰阶映射表或所述伽马曲线写入显示驱动寄存器。当所述显示驱动寄存器完成写入确认时，控制所述显示驱动链路按照所述对比度增益、所述灰阶映射表或所述伽马曲线驱动显示面板输出画面；当所述显示驱动寄存器未完成写入确认时，保留写入前的显示驱动参数作为本帧显示参数。

11、本发明还提供一种显示器动态对比度调节系统，所述显示器动态对比度调节系统用于为上述方法提供支持，包括画面特征提取单元、对比度参数计算单元、参数融合单元、帧间更新控制单元和驱动参数写入单元。所述画面特征提取单元连接视频帧缓冲区，用于读取当前显示画面的待显示灰度数据，并提取暗场区域占比、亮场区域占比、暗场灰度跨度、暗场像素分布连续性、亮场饱和接近程度以及灰度集中度；所述对比度参数计算单元用于根据提取的画面特征数据分别计算暗场灰度提升参数和亮场灰度抑制参数；所述参数融合单元用于将所述暗场灰度提升参数和所述亮场灰度抑制参数在全局对比度约束范围内融合，并结合中间调灰阶保持条件生成动态对比度调节参数组；所述帧间更新控制单元连接历史参数存储区，用于比较所述当前显示画面的画面特征与历史帧画面特征，按场景切换条件输出直接更新指令或平滑更新指令；所述驱动参数写入单元用于按所述直接更新指令或所述平滑更新指令，将显示驱动参数转换为对比度增益、灰阶映射表或伽马曲线，并写入显示驱动寄存器。

12、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

13、本发明中，通过对当前显示画面的待显示灰度数据按预设灰度区间统计，形成暗场区域占比，亮场区域占比和灰度集中度，使对比度参数具有面向画面内容的计算依据。暗场灰度提升参数结合暗场灰度跨度和暗场像素分布连续性取得，亮场灰度抑制参数结合亮场饱和接近程度和高灰阶集中状态取得，再在全局对比度约束范围内并结合中间调灰阶保持条件融合，使暗部灰阶和亮部灰阶分别受控。画面特征变化幅度与历史帧画面特征比较后，按照场景切换条件或更新步长更新显示驱动参数，使连续画面和切换画面对应不同参数更新方式。