·1896· 工程科学学报，第39卷，第12期 LUT法.同时，不难发现这两种算法均不适用于高亮 区的背光亮度；：再通过PWM调制方式调节相应分区 度图像和高对比度图像.相反，本文算法不管是对于 LED的亮度，以实现单个背光LED的动态控制：同时 何种类型的图像，调光后图像的对比度都明显得到了 送入LCD前面板的液晶补偿信号则由本文算法中的 提高.对应于高亮度图像、低亮度图像、高对比度图像 液晶像素补偿两步法获得.分区背光与液晶补偿两者 和低对比度图像，其对比度增强强度分别为35.40%、 结合使样机达到最佳的显示效果.图11对样机系统 262.75%、110.78%和45.45%，平均提高了大约 各部分做一个简单的介绍，图12为样机实测效果. 113.60%.从图10中对比度变化趋势的走向可以看 图12为暗室环境下，测试图像全局背光（左：对比 出，本文算法对低亮度图像和高对比度图像的提高程 显示器)和分区背光动态调光（右：自主研发的显示样 度要高于高亮度图像和低对比度图像，所以更大程度 机)的显示效果对比图，虽然借用了高性能的索尼数 地提高高亮度图像和低对比度图像的对比度是本文算 码相机对测试结果进行拍摄，但由于高亮度区域（花 法后续需要优化的方向 茎)亮度较高，动态范围有限的相机无法拍摄出实际 的显示效果，所以所示图像的显示效果要比实际显示 3样机效果 效果差一些，但这也说明所研制的样机相对于现行的 本文算法测试和验证实验都是在自主研发的直下 SDR显示器其峰值亮度有很大程度的提高.同时通 式区域背光液晶显示器上进行的，其背光模组采用的 过对比，可以看出样机的黑色性能也有较大程度的 是白光LED分区背光，共划分为24×42个分区，LED 改善，这说明通过本文算法区域背光后的样机背光 驱动器的调光分辨率为8bit.先是利用本文算法中的 泄漏降低了，所以本文算法可以有效地提高LCD的 分区背光亮度提取方法根据输入图像内容计算出各分 动态范围 可独立寻址、亮度可独立控制 LED背光面板电路 LED背光模组测试 LCD前面板 的LED背光面板 图11样机系统 Fig.11 Prototype system 间人非女节 图12调光前后对比 Fig.12 Contrast between the originaland dimming images 4结论 素的像素值，最终达到提高图像对比度和增强显示质 量的目的. (1)提出了一种新型区域背光动态调光算法以提 (2)通过模拟仿真发现，用本文算法调光后的图 高液晶显示器的动态范围，主要包括基于动态阈值的 像相比于其他区域背光算法调光后的图像，可以做到 背光亮度提取以确定背光模组各LED单元的亮度，以 亮的地方更亮而暗的区域更暗，且调光后图像的色彩 及基于两步的液晶补偿方法以调整分区背光后原始像 层次感和清晰度也得到了增强，这说明本文算法能有工程科学学报，第 39 卷，第 12 期 LUT 法． 同时，不难发现这两种算法均不适用于高亮 度图像和高对比度图像． 相反，本文算法不管是对于 何种类型的图像，调光后图像的对比度都明显得到了 提高． 对应于高亮度图像、低亮度图像、高对比度图像 和低对比度图像，其对比度增强强度分别为 35. 40% 、 262. 75% 、110. 78% 和 45. 45% ，平 均 提 高 了 大 约 113. 60% ． 从图 10 中对比度变化趋势的走向可以看 出，本文算法对低亮度图像和高对比度图像的提高程 度要高于高亮度图像和低对比度图像，所以更大程度 地提高高亮度图像和低对比度图像的对比度是本文算 法后续需要优化的方向． 3 样机效果 本文算法测试和验证实验都是在自主研发的直下 式区域背光液晶显示器上进行的，其背光模组采用的 是白光 LED 分区背光，共划分为 24 × 42 个分区，LED 驱动器的调光分辨率为 8 bit． 先是利用本文算法中的 分区背光亮度提取方法根据输入图像内容计算出各分 区的背光亮度; 再通过 PWM 调制方式调节相应分区 LED 的亮度，以实现单个背光 LED 的动态控制; 同时 送入 LCD 前面板的液晶补偿信号则由本文算法中的 液晶像素补偿两步法获得． 分区背光与液晶补偿两者 结合使样机达到最佳的显示效果． 图 11 对样机系统 各部分做一个简单的介绍，图 12 为样机实测效果． 图 12 为暗室环境下，测试图像全局背光( 左: 对比 显示器) 和分区背光动态调光( 右: 自主研发的显示样 机) 的显示效果对比图，虽然借用了高性能的索尼数 码相机对测试结果进行拍摄，但由于高亮度区域( 花 茎) 亮度较高，动态范围有限的相机无法拍摄出实际 的显示效果，所以所示图像的显示效果要比实际显示 效果差一些，但这也说明所研制的样机相对于现行的 SDＲ 显示器其峰值亮度有很大程度的提高． 同时通 过对比，可以看出样机的黑色性能也有较大程度的 改善，这说明通过本文算法区域背光后的样机背光 泄漏降低了，所以本文算法可以有效地提高 LCD 的 动态范围． 图 11 样机系统 Fig． 11 Prototype system 图 12 调光前后对比 Fig． 12 Contrast between the originaland dimming images 4 结论 ( 1) 提出了一种新型区域背光动态调光算法以提 高液晶显示器的动态范围，主要包括基于动态阈值的 背光亮度提取以确定背光模组各 LED 单元的亮度，以 及基于两步的液晶补偿方法以调整分区背光后原始像 素的像素值，最终达到提高图像对比度和增强显示质 量的目的． ( 2) 通过模拟仿真发现，用本文算法调光后的图 像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 层次感和清晰度也得到了增强，这说明本文算法能有 · 6981 ·