一种基于环境光的LED显示屏亮度调节方法与流程

本发明涉及led显示屏的显示驱动与亮度控制，具体为一种基于环境光的led显示屏亮度调节方法。

背景技术：

1、发光二极管显示屏通过对显示像素的发光状态进行控制，呈现文字、图形及视频内容，通常用于户外广告、室内信息发布等场景。显示屏周围的照度会随自然光和人工照明条件变化，亮度调节系统据此改变屏幕的整体发光强度。现有系统通常在屏体周边设置环境光传感器，将采集的光信号转换为照度数据，由显示控制器读取并进行滤波处理，再依据预先建立的照度与显示亮度对应关系确定目标亮度。所述对应关系可以采用查找表或分段曲线表示，控制器根据当前照度选取亮度等级，并将目标亮度转换为驱动控制指令，使屏幕在环境照度升高时增加发光输出，在环境照度降低时减少发光输出。

2、在采用恒流幅值调节的显示系统中，显示控制器依据屏体标定的亮度与驱动电流关系，将目标亮度换算为电流设定值，再通过通信接口写入恒流驱动器的电流增益寄存器。驱动器按照所写入的增益改变输出通道的导通电流，图像数据则通过原有显示数据通路形成各像素的灰度和发光时序。在显示相同图像的条件下，电流幅值变化对应于像素发光强度的变化，进而改变屏幕的整体亮度。部分系统还根据显示亮度及图像灰度估算屏幕对光感读数的贡献，并利用预先标定的光学对应关系进行扣除，再将处理后的读数用于亮度计算。上述处理通常按照光感数据读取、目标亮度确定和驱动电流更新的顺序循环执行。

3、屏幕自身发出的光经周边物体反射后，可能与外部环境光共同进入环境光传感器，使光感读数同时受到外部照明和屏幕发光状态的影响。当显示内容或驱动电流发生变化时，即使外部照明保持不变，传感器读数也可能随之改变；显示控制器若将这种变化解释为环境照度变化，便会继续调整驱动电流，并再次改变传感器接收的屏幕光贡献。依赖固定标定关系进行扣除时，画面发光分布或现场反射条件变化还可能使原有对应关系不再适用。因此，在显示屏持续运行且驱动电流参与亮度调节的条件下，光感输入与屏幕输出之间存在相互影响，难以从混合光感读数中区分真实环境变化与自身调光响应，容易形成由错误环境光估计引起的连续调光。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于环境光的led显示屏亮度调节方法，可以解决上述背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种基于环境光的led显示屏亮度调节方法，包括：在图像数据不变的观测片段内，依据电流与光输出关系在电流幅值变化序列中编入补偿电流，使序列的累计发光量等于观测片段在原驱动电流下的目标发光量，执行序列并同步采集光感数据；

4、建立所述光感数据等于环境光变化项与序列对应发光量经屏幕光耦合响应转换所得屏幕发光贡献之和的观测关系，求解所述环境光变化项及所述屏幕光耦合响应，并以重复电流状态的光感数据校核观测关系；

5、校核通过时，按所述屏幕光耦合响应从所述光感数据中扣除屏幕发光贡献，将所得环境光映射为目标亮度，并据此调整led恒流驱动电流，校核未通过时维持原驱动电流。

6、优选的，所述电流幅值变化序列按颜色通道分别构造，每次改变一个颜色通道的电流幅值，其余颜色通道保持原电流幅值；

7、将不同电流状态按时间镜像排列，使相同电流状态对应的等长采样区间关于观测片段的中心对称，并按颜色通道分别反求补偿电流，将补偿电流状态插入所述时间镜像排列中。

8、优选的，求解包括：根据实际生效电流及图像灰度确定各颜色通道在采样区间内的发光量，并按采样区间时长换算为平均光输出；

9、对关于观测片段中心对称的光感数据取均值，得到电流状态对应的中心观测值；

10、将仅一个颜色通道电流幅值不同的两个中心观测值之差，除以对应颜色通道平均光输出之差，得到颜色通道的光耦合响应系数；

11、将各颜色通道平均光输出与对应光耦合响应系数的乘积相加，得到屏幕发光贡献，从所述光感数据中扣除所述屏幕发光贡献，并根据剩余数据求取随采样时间线性变化的环境光变化项。

12、优选的，从所述重复电流状态对应的光感数据中保留完整的时间对称采样对作为校核样本，使用其余时间对称采样对完成求解；

13、依据传感器测量误差及光输出标定误差，确定同时符合求解样本的光耦合响应系数与所述环境光变化项的联合可行取值，并计算各校核样本对应的预测光感区间；

14、仅在存在同一组联合可行取值，使全部校核样本同时符合对应预测光感区间的测量误差约束时判定校核通过，否则判定校核未通过。

15、优选的，以电流增益寄存器的生效时刻划分实际电流状态区间，剔除跨越区间边界的所述光感数据；

16、按所述实际生效电流及持续时间累计发光量，将相对目标发光量的差额分配至尚未执行的所述补偿电流状态。

17、优选的，对总光输出非零的颜色通道，将逐像素光输出除以总光输出，形成归一化空间分布，并与所述光耦合响应系数关联保存；

18、后续图像对应的归一化空间分布与所保存的归一化空间分布一致时，调用对应光耦合响应系数，不一致时重新辨识对应颜色通道；

19、总光输出为零时，将对应颜色通道的所述屏幕发光贡献记为零，恢复发光后重新辨识对应颜色通道。

20、优选的，校核未通过时，以时间相邻的重复电流状态对应的采样位置为候选分界位置，将所述观测片段划分为子片段；

21、对各子片段分别求取所述环境光变化项，并约束各子片段共用所述光耦合响应系数；

22、存在满足各子片段测量误差约束的共同响应系数时，保留所述共同响应系数，以当前生效电流作为原驱动电流重新构造电流幅值变化序列，根据新采集的时间对称采样对求取所述环境光变化项并执行校核；

23、不存在所述共同响应系数时，重新求取屏幕光耦合响应。

24、优选的，在调整所述led恒流驱动电流后，根据所述实际生效电流及对应图像灰度计算调整前后的屏幕发光贡献，以调整后值减去调整前值生成光感变化预测值；

25、进行光感变化校核，将实测光感变化扣除预测值后的结果与所述环境光变化项在对应采样时刻的变化量建立等式，并将等式的测量误差约束与校核的测量误差约束联立；

26、不存在联合可行取值时，停止依据实测光感变化追加电流调整，并以当前生效电流重新执行电流幅值变化序列及校核。

27、优选的，将所述电流幅值变化序列中除所述补偿电流状态外的电流状态作为辨识电流状态；

28、在每个辨识电流状态执行前，按颜色通道预演执行后的累计发光量，从目标发光量中扣除预演的累计发光量，得到剩余目标发光量；

29、依据预演执行后尚余显示时段内允许采用的补偿电流及持续时间组合，生成剩余可实现发光量集合；

30、所述剩余目标发光量属于集合时执行辨识电流状态，否则取消尚未执行的辨识电流状态；

31、取消后，剔除缺少时间对称样本的光感数据，根据已实际执行的累计发光量重新计算所述剩余目标发光量，反求对应的补偿电流，并在尚余显示时段内执行补偿电流。

32、优选的，在电流调整前后图像灰度改变且各颜色通道总光输出均非零时，按颜色通道比较逐像素光输出占总光输出的比例分布；

33、比例分布一致时，分别根据调整前后的图像灰度计算所述屏幕发光贡献；

34、比例分布不一致时，暂停所述光感变化校核，在调整后的图像灰度下对比例分布改变的颜色通道执行电流幅值变化序列，重新求取所述光耦合响应系数，用重新计算的调整后屏幕发光贡献减去调整前保存的屏幕发光贡献，更新预测值，再执行所述光感变化校核。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

36、1.通过在图像数据不变的观测片段内执行电流幅值变化序列，光感数据获得了与实际电流状态对应的屏幕光响应依据。将相同电流状态的采样区间按时间对称关系组织，在环境光随采样时间线性变化的片段内，对称采样均值对应于同一中心时刻的环境光分量；结合单个颜色通道的电流变化，可以从观测值差异中求取对应的光耦合响应，并从混合读数中扣除屏幕发光贡献。保留的重复状态样本对同一组响应系数和环境光变化项进行校核，未通过校核的观测不进入后续电流调整。调光后的实测光感变化还与电流变化产生的预测贡献共同校验，由此将自身调光引起的读数变化纳入扣除和验证过程，减少其被反复用于生成新增调光指令的情形。

37、2.电流辨识序列中编入按光输出关系确定的补偿电流，使观测片段内的累计发光量受到原目标发光量约束。结合电流增益寄存器的实际生效时刻核算已执行光量，可以将指令生效偏差形成的光量差额转移至尚未执行的补偿状态，并剔除跨越电流状态边界的采样数据。对后续辨识状态进行光量预演，将剩余目标发光量与尚余显示时段内的可实现发光量集合比较，可以在补偿条件不满足时取消未执行的辨识状态，再按实际已输出光量确定补偿电流。上述处理将辨识采样与显示光量核算关联，在进行屏幕光响应辨识的同时，约束电流试探及执行时刻偏差引起的累计光量变化，并避免将缺少对应电流状态依据的采样数据用于响应求解。