一种基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，其中本发明针对与缓存中直方图或前一帧图像直方图不相似的图像，计算该图像所对应增益系数α，采用新计算的增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整；针对与缓存中直方图或前一帧图像直方图相似的图像，本发明则直接调用直方图相似图像所对应增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整。当屏幕点亮的次数为x的整数倍时，将缓存更新为连续出现频率较高的一些图像及它们对应的增益系数α；本发明利用了图像的重复性出现以及终端的锁屏界面和主屏幕变化不频繁的性质调节液晶显示器的背光，大大减少了增益系数α的计算量，具有功耗低的优点。
【专利说明】一种基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液晶显示器的功耗降低方法，特别涉及一种基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法。
【背景技术】
[0002]液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)作为功耗低且平面薄型的显示设备，越来越广泛的被使用，从小屏幕的手持播放器到大屏幕的液晶电视、电脑显示器等，液晶显示器在人们的生活中占据了越来越重要的位置。随着通信行业的不断发展，带有液晶显示器的终端也由原来单一的功能向话音、数据、图像、音乐和多媒体方向综合演变，随着终端功能的越来越强大，其功率损耗也越来越大，降低液晶显示器的功耗对于节约能源、实现绿色社会具有非常重要的意义，因此液晶显示器消耗的能量也越来越引起人们的关注。
[0003]在整个终端中，显示模块的功耗占据了百分之五十到六十，而背光源的功耗占据了显示模块功耗的百分之六十以上，因此提高背光源的效率对改进系统效率有相当大的作用，有效的降低背光源功耗是整个降低功耗设计的关键，故在现有技术中降低液晶显示器功耗方法主要集中在背光模组上，如将CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp,冷阴极突光灯管)背光系统更换成LED背光系统，或则通过降低背光源的亮度来降低功耗。LED背光系统作为背光源相对于CCFL背光系统来说功耗有所下降，但是其总体功耗还是比较高，并且也提高了生产成本。而通过直接降低背光源亮度来降低功耗的这种方式，在降低背光源亮度的程度没有把握好的情况下会带来显示效果不佳的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，该方法根据液晶显示器上图像内容动态的调整背光源的亮度和液晶显示器的光透过率，通过每次液晶显示器屏幕点亮后一些图像的重复性出现这一特征来降低不必要的计算量，从而达到节约功耗的同时不影响液晶显示器的显示效果。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:一种基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，包括以下步骤:
[0006](I)液晶显示器屏幕被点亮后，对屏幕显示的每一帧图像分别进行直方图处理，得到多个彩色的灰度直方图；
[0007](2)待液晶显示器屏幕每次被点亮后，设定一个用于统计相似图像连续出现频率的第一计数器和用于统计当前次屏幕点亮后不相似图像总数的第二计数器；并且令第一计数器标志位counterl为al,第二计数器标志位counter2为bl ;每次屏幕点亮时,检测缓存中是否有与第一帧图像的直方图相似的直方图；其中当两帧图像对应像素点之间的方差小于阈值y，则判断两帧图像的直方图为相似，否则就判断为不相似；
[0008]若是，则调用当前缓存中直方图与第一帧图像直方图相似的图像对应的增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整，然后执行步骤(3)；[0009]若否，则根据当前帧直方图、人眼接受范围内的图像失真度以及屏幕分辨率计算第一帧图像对应的增益系数α，并且缓存第一帧图像的直方图和其对应的增益系数α值，然后采用增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整；接着执行步骤(3)；
[0010](3)读取下一帧图像直方图，对比读取到的当前帧的图像直方图与上一帧图像的直方图或缓存中图像的直方图是否相似；
[0011]若是，即当前帧图像直方图与上一帧图像直方图或者缓存中图像的直方图相似，则第一计数器标志位counterl加1，并调用直方图与当前帧图像直方图相似的图像对应的增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整；然后继续执行步骤(3);
[0012]若否，即当前帧图像直方图与上一帧图像直方图和缓存中图像直方图均不相似，则第二计数器标志位counter2加I,第一计数器标志位counterl置为al ;并根据当前中贞的直方图、人眼接受范围内的图像失真度以及屏幕分辨率计算当前帧图像对应的增益系数α，并采用该增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整；接着执行步骤⑷；
[0013](4)判断第二计数器标志位counter2的值是否达到by ；
[0014]若否，则缓存当前帧图像的直方图及其对应的增益系数α值，然后继续执行步骤
(3)；
[0015]若是，则执行步骤(5);
[0016](5)判断该次屏幕点亮的次数是否为X的整数倍；
[0017]若是，根据步骤(3)中第一计数器标志位counterl被置为I之前的值计算出各相似图像连续出现频率，统计连续出现频率排前P的P帧图像，然后执行步骤(6)；
[0018]若否，则结束运行，直到下一次点亮屏幕后继续执行步骤(2)；
[0019](6)判断该次屏幕点亮次数是否为X ；
[0020]若是，更新当前缓存，将当前的缓存更新为步骤(5)中统计的连续出现频率排前P的P帧图像对应的直方图及对应的增益系数α值，然后结束运行，直到下一次点亮屏幕后继续执行步骤(2);
[0021]若否，将步骤(5)中统计的连续出现频率排名前P的P帧图像与上一次点亮屏幕次数为X整数倍时所存储的P帧图像的连续出现频率进行对比，从2ρ帧图像选择出连续出现频率排在前P名的P帧图像，将当前缓存更新为这P帧图像对应的直方图及对应的增益系数α，然后结束运行，直到下一次点亮屏幕后继续执行步骤(2)。
[0022]优选的，所述步骤(2)中阈值y小于等于0.15。
[0023]优选的，所述步骤(I)中针对每一帧图像进行RGB的直方图处理，得到RGB三个颜色的灰度直方图。
[0024]更进一步的，所述步骤(2)和步骤(3)中根据当前帧RGB三色直方图、人眼接受范围内的图像失真度以及屏幕分辨率计算出三个灰度阀值项，然后选取最大的一项作为阈值灰度项Gthreshold,根据阈值灰度项Gthreshold计算得到增益系数α为:
[0025]a =256/Gthreshold0
[0026]更进一步的，所述人眼接受范围内的图像失真度D=12.5%，所述RGB三色直方图的灰度级为Gmax=256 ;所述屏幕分辨率为S=854*480。[0027]优选的，所述步骤(5)中χ为20 ;即所述步骤(5)中判断该次屏幕点亮的次数是否为20的整数倍；
[0028]优选的，所述步骤(2)中每次屏幕被点亮时，令第一计数器标志位counterl为1，第二计数器标志位counter2为I,所述al=l, bl=l。
[0029]优选的，所述步骤(4)中判断第二计数器标志位counted的值是否达到11，即by=ll。
[0030]优选的，所述步骤(5 )中ρ值为5。
[0031]优选的，当点亮的屏幕次数不为χ的整数倍时，若所述步骤(3)中当读取到的当前帧的图像直方图与上一帧图像的直方图和缓存中图像的直方图均不相似，则此时步骤(4)将当前帧图像的直方图及其对应的增益系数α值替代缓存中所存储的该次屏幕点亮时的图像直方图及其对应增益系数α ;当点亮的屏幕次数为χ的整数倍时，若所述步骤(3)中当读取到的当前帧的图像直方图与上一帧图像的直方图和缓存中图像的直方图均不相似，则此时步骤(4)直接缓存当前帧图像的直方图及其对应的增益系数α，即此时未对缓存中所存储的该次屏幕点亮时的图像直方图及其对应增益系数α进行替代。
[0032]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0033](I)本发明方法仅针对与缓存中直方图或前一帧图像直方图不相似的图像计算新的增益系数α，并采用新计算的增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整；针对与缓存中直方图或前一帧图像直方图相似的当前帧图像，本发明直接调用直方图与当前帧图像直方图相似的图像对应的增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整。因此本发明利用了图像的重复性出现这一特征调节液晶显示器背光的方案，大大减少了增益系数α的计算量，从而达到了减少功耗的目的。另外本发明依据终端的锁屏界面和主屏幕等一般变化不频繁的性质，每隔特定的屏幕点亮次数才对缓存中的增益系数α进行更新，因此进一步节省了计算量。
[0034](2)本发明采用增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整，在对背光亮度降低了 α倍的同时，针对液晶显示器的光透过率进行增强，从而对亮度进行了补偿；在人眼所能接受的图像失真度的范围内，对图像各像素点提高一定的倍数α，保证了液晶显示器背光亮度在降低α倍时，显示的图像质量基本保持不变，即保证本发明方法达到节约功耗的同时不影响液晶显示器的显示效果。其中增益系数α是根据当前帧直方图、人眼接受范围内的图像失真度以及屏幕分辨率计算得到，因此进一步保证了液晶显示器的显示效果可以被人眼接收。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明方法的流程图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0037]实施例
[0038](I)液晶显示器屏幕被点亮后，对屏幕显示的每一帧图像分别进行RGB直方图处理，得到RGB三个颜色的灰度直方图；
[0039](2)待液晶显示器屏幕每次被点亮后，设定一个用于统计相似图像连续出现频率的第一计数器和用于统计当前次屏幕点亮后不相似图像总数的第二计数器；并且令第一计数器标志位counterl为I,第二计数器标志位counter2为2 ;每次屏幕点亮时,检测缓存中是否有与第一帧图像的直方图相似的直方图；其中本实施例中当两帧图像对应像素点之间的欧式距离即方差小于阈值y=0.15，则判断两帧图像的直方图为相似，否则就判断为不相似；当然本实施例中这个阈值y也可以是小于0.15的值；
[0040]若是，则调用缓存中直方图与第一帧图像直方图相似的图像对应的增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整，然后执行步骤(3);
[0041]若否，则根据第一帧直方图、人眼接受范围内的图像失真度以及屏幕分辨率计算第一帧直方图对应的增益系数α，并且缓存第一帧图像的直方图及其对应的增益系数α值，采用该增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整；然后执行步骤
(3)；
[0042](3)读取下一帧图像直方图，对比读取到的当前帧的图像直方图与上一帧图像的直方图或缓存中图像的直方图是否相似；
[0043]若是，即当前帧图像直方图与上一帧图像直方图或者缓存中图像的直方图相似，则第一计数器标志位counterl加1，并调用直方图与当前帧图像直方图相似的图像对应的增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整；然后继续执行步骤(3);
[0044]若否，即当前帧图像直方图与上一帧图像直方图和缓存中图像直方图均不相似，则第二计数器标志位counter2加I,第一计数器标志位counterl置为I ;并根据当前中贞的直方图、人眼接受范围内的图像失真度以及屏幕分辨率计算当前帧图像对应的增益系数α，并采用该增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整；接着执行步骤⑷；
[0045](4)判断第二计数器标志位counter2的值是否达到11 ；
[0046]若否，则缓存当前帧图像的直方图和及其对应的增益系数α值，然后继续执行步骤(3)；
[0047]若是，则执行步骤(5);
[0048](5)判断该次屏幕点亮的次数是否为20的整数倍；
[0049]若是，根据步骤(3)中第一计数器标志位counterl被置为I之前的值计算出各相似图像的出现频率，统计连续出现频率排前5的5帧图像，然后执行步骤(6)；
[0050]若否，则结束运行，直到下一次点亮屏幕后继续执行步骤(2)；
[0051](6)判断该次屏幕点亮次数是否为20 ；
[0052]若是，更新当前缓存，将当前的缓存更新为步骤(5)中统计的连续出现频率排前5的5帧图像对应的直方图及它们对应的增益系数α值，然后结束运行，直到下一次点亮屏幕后继续执行步骤(2)；
[0053]若否，将步骤(5)中统计的连续出现频率排名前5的5帧图像与上一次点亮屏幕次数为X整数倍时所存储的5帧图像的连续出现频率进行对比，从10帧图像选择出连续出现频率排在前5名的5帧图像，将当前缓存更新为这5帧图像对应的直方图及它们对应的增益系数α值；然后结束运行，直到下一次点亮屏幕后继续执行步骤(2)。[0054]本实施例中当点亮的屏幕次数不为20的整数倍时，若所述步骤(3)中当读取到的当前帧的图像直方图与上一帧图像的直方图和缓存中图像的直方图均不相似，则此时步骤
(4)将当前帧图像的直方图及其对应的增益系数α值替代缓存中所存储的该次点亮屏幕时的图像直方图及其对应增益系数α ;使得此时缓存中仅仅省下当前帧图像的直方图及其对应增益系数和上一次点亮屏幕次数为X的整数倍时所存储的5帧图像，以节省缓存空间。当点亮的屏幕次数为20的整数倍时，若所述步骤(3)中当读取到的当前帧的图像直方图与上一帧图像的直方图和缓存中图像的直方图均不相似，则此时步骤(4)直接缓存当前帧图像的直方图及其对应的增益系数α，即未对缓存中所存储的该次屏幕点亮时的图像直方图及其对应增益系数α进行替换，以用于最后统计出连续出现频率排在前P名的P帧图像所对应的直方图及对应的增益系数α值。
[0055]本实施例上述步骤(2 )和步骤(3 )中根据当前帧RGB三色直方图、人眼接受范围内的图像失真度以及屏幕分辨率计算出三个灰度阀值项，然后选取最大的一项作为阈值灰度项Gthreshold,根据阈值灰度项Gthreshold计算得到增益系数α为:
[0056]a =256/Gthreshold0
[0057]其中在本实施例中设置人眼接受范围内的图像失真度D=12.5%，RGB三色直方图的灰度级为Gmax=256 ;所述屏幕分辨率为S=854*480。
[0058]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)液晶显示器屏幕被点亮后，对屏幕显示的每一帧图像分别进行直方图处理，得到多个彩色的灰度直方图； (2)待液晶显示器屏幕每次被点亮后，设定一个用于统计相似图像连续出现频率的第一计数器和用于统计当前次屏幕点亮后不相似图像总数的第二计数器；并且令第一计数器标志位counterl为al,第二计数器标志位counter2为bl ;每次屏幕点亮时,检测缓存中是否有与第一帧图像的直方图相似的直方图；其中当两帧图像对应像素点之间的方差小于阈值y，则判断两帧图像的直方图为相似，否则就判断为不相似； 若是，则调用当前缓存中直方图与第一帧图像直方图相似的图像对应的增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整，然后执行步骤(3)； 若否，则根据当前帧直方图、人眼接受范围内的图像失真度以及屏幕分辨率计算第一帧图像对应的增益系数α，并且缓存第一帧图像的直方图及其对应的增益系数α值，然后采用增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整；接着执行步骤(3); (3)读取下一帧图像直方图，对比读取到的当前帧的图像直方图与上一帧图像的直方图或缓存中图像的直方图是否相似； 若是，即当前帧图像直方图与上一帧图像直方图或者缓存中图像的直方图相似，则第一计数器标志位counterl加1，并调用直方图与当前帧图像直方图相似的图像对应的增益系数α对液晶显示器的光透过率和背光光强分别进行调整；然后继续执行步骤(3); 若否，即当前帧图像直方图与上一帧图像直方图和缓存中图像直方图均不相似，则第二计数器标志位counter2加I,第一计数器标志位counterl置为al ;并根据当前帧的直方图、人眼接受范围内的图像失真度以及屏幕分辨率计算当前帧图像对应的增益系数α，并采用该增益系数α对液晶显 示器的光透过率和背光光强分别进行调整；接着执行步骤(4)； (4)判断第二计数器标志位counter2的值是否达到by； 若否，则缓存当前帧图像的直方图及其对应的增益系数α值，然后继续执行步骤(3); 若是，则执行步骤(5); (5)判断该次屏幕点亮的次数是否为χ的整数倍； 若是，根据步骤(3)中第一计数器标志位counterl被置为I之前的值计算出各相似图像连续出现频率，统计连续出现频率排前P的P帧图像，然后执行步骤(6)； 若否，则结束运行，直到下一次点亮屏幕后继续执行步骤(2); (6)判断该次屏幕点亮次数是否为χ； 若是，更新当前缓存，将当前的缓存更新为步骤(5)中统计的连续出现频率排前ρ的ρ帧图像对应的直方图及对应的增益系数α值，然后结束运行，直到下一次点亮屏幕后继续执行步骤(2); 若否，将步骤(5)中统计的连续出现频率排名前ρ的ρ帧图像与上一次点亮屏幕次数为X整数倍时所存储的P帧图像的连续出现频率进行对比，从2ρ帧图像选择出连续出现频率排在前P名的P帧图像，将当前缓存更新为这P帧图像对应的直方图及对应的增益系数α，然后结束运行，直到下一次点亮屏幕后继续执行步骤(2)。
2.根据权利要求1所述的基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，其特征在于，所述步骤(2)中阈值y小于等于0.15。
3.根据权利要求1所述的基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，其特征在于，所述步骤(1)中针对每一帧图像进行RGB的直方图处理，得到RGB三个颜色的灰度直方图。
4.根据权利要求3所述的基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，其特征在于，所述步骤(2)和步骤(3)中根据当前帧RGB三色直方图、人眼接受范围内的图像失真度以及屏幕分辨率计算出三个灰度阀值项，然后选取最大的一项作为阈值灰度项Gthreshold,根据阈值灰度项Gthreshold计算得到增益系数α为:
a =256/Gthreshold0
5.根据权利要求3所述的基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，其特征在于，所述人眼接受范围内的图像失真度D=12.5%，所述RGB三色直方图的灰度级为Gmax=256 ；所述屏幕分辨率为S=854*480。
6.根据权利要求1所述的基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，其特征在于，所述步骤(5)中X为20。
7.根据权利要求1所述的基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，其特征在于，所述步骤(2)中每次屏幕被点亮时，令第一计数器标志位counterl为1，第二计数器标志位 counter2 为 I,所述 al=l, bl=l。
8.根据权利要求1所述的基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，其特征在于，所述步骤(4)中判断 第二计数器标志位counter2的值是否达到11,即by=ll。
9.根据权利要求1所述的基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，其特征在于，所述步骤(5)中P值为5。
10.根据权利要求1所述的基于图像出现频率的液晶显示器功耗降低方法，其特征在于，当点亮的屏幕次数不为X的整数倍时，若所述步骤(3)中当读取到的当前帧的图像直方图与上一帧图像的直方图和缓存中图像的直方图均不相似，则此时步骤(4)将当前帧图像的直方图及其对应的增益系数α值替代缓存中所存储的该次屏幕点亮时的图像直方图及其对应增益系数α ;当点亮的屏幕次数为X的整数倍时，若所述步骤(3)中当读取到的当前帧的图像直方图与上一帧图像的直方图和缓存中图像的直方图均不相似，则此时步骤(4)直接缓存当前帧图像的直方图及其对应的增益系数α，即此时未对缓存中所存储的该次屏幕点亮时的图像直方图及其对应增益系数α进行替代。
【文档编号】G09G3/36GK103810980SQ201410033467
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】庄衍竖, 周智恒, 刘伟浩, 李立军 申请人:华南理工大学