专利名称：用于触屏智能移动终端的优化刷新率优化方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于减少触屏移动终端显示刷新能量消耗的技术，该技术在减少能耗的同时，并未对用户体验度产生较大影响，具体涉及学习用户的需求模型并根据用户实时的划屏速率动态调整显示刷新率的优化方法及系统。
背景技术：
触屏智能移动终端凭借着强大的功能、丰富的应用和极高的便携性在全世界范围内得到了广泛的应用。它的出现，使得更多的应用(如网页浏览、电子书阅读、社交网络等)能够流畅地运行在各种移动终端上，极大地丰富了用户的体验。与此同时，移动终端的待机时间却成为了瓶颈，越来越多的研究工作围绕终端能耗问题而展开。在如今的智能移动终端能耗中占据主要部分的，大致可分为处理器、屏幕和通信三部分。而与本方法涉及了处理器与屏幕能耗。有关智能终端的处理器节能的研究方案主要集中于选取更优化的方案来动态调整处理器频率，以实现在低负载时使用低主频处理运算任务，降低处理器能耗。有关移动设备屏.能耗的研究王要集中在IXD与OLED的发光能耗上:I)对于IXD显示屏幕:现有工作表明，通过配合调节IXD屏幕的背光亮度与Ga_a值可以显著减少背光能耗。2)对于OLED显示屏幕:由于OLED显示技术拥有自发光、可视角度大、高亮度、低面板厚度及成本低廉 等优势，近些年来逐渐取代LCD显示屏，成为移动终端的主流显示技术。由于其发光特性，导致其发出不同颜色的光时能耗也有所不同。而近来的研究则集中在调整OLED显示的配色方案，使用低能耗的颜色来替换高能耗颜色以达到节能的效果。通过研究发现，整机能耗与屏幕的刷新率紧密相关，如图1。此外还发现，用户对刷新率的需求与屏幕内容的移动速度有关，如图2，3。而在触屏移动终端上，屏幕内容移动大都与划屏操作紧密相关。因此，可以选择基于用户的需求调节，从而避免不必要的高刷新率以达到节能的效果。现有移动终端在屏幕显示内容有变化时，操作系统需要进行一系列的刷新动作以在屏幕上显示流畅的动画。而每一次刷新都意味着重新计算要显示的画面，进而带来了极大的能耗。现有的刷新率调整方法总是保证以最高的频率进行屏幕刷新(一般为60fps，即达到屏幕硬件的刷新率上限)，而没有考虑到屏幕刷新带来的能耗。经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102930852A，
公开日2013-02-13，公开了一种“通过动态调节屏幕刷新率来提高移动终端系统性能的方法”该技术通过动态调节屏幕刷新率来提高移动终端系统性能的方法，属于信息处理技术领域。该技术针对于移动终端，如触屏手机，在移动终端中处理器的处理能力是有限的，处理器通过自动检测其处理各种功能(如屏幕刷新是否平滑、有无触控延迟)的能力来评估系统整体性能，进而来动态调整屏幕刷新率。该技术主要从两个方面进行动态调节。一方面，从整体上，通过动态调节屏幕刷新率来保持屏幕刷新平滑，避免由于处理器来不及处理屏幕刷新而导致的刷新不平滑；另一方面，针对于具体应用，通过对某一应用来具体分析其在多大的刷新率下才不会导致产生触控延迟。但该技术没有考虑到显示帧率与用户体验之间的关系，单纯通过牺牲用户体验以换取能耗降低，导致实际用户体验收到影响较大。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于触屏智能移动终端的优化刷新率优化方法及系统，通过收集用户对屏幕刷新频率的需求，建立用户需求模型，并跟踪触屏操作以动态、实时的调整屏幕的刷新频率，在保证用户体验的前提下，大幅减少屏幕刷新能耗并显著降低了整机能耗。本发明易于实现，对用户体验度的影响较小，对智能移动终端的能源效率提升明显。本发明是通过以下技术方案实现的:本发明涉及一种用于触屏智能移动终端的优化刷新率优化方法，利用用户对屏幕刷新率的需求与划屏速率建立用户需求模型并计算模型参数，进而通过实时追踪触屏操作并动态调整屏幕刷新率，实现能量开销的减少。所述的用户需求模型是指:线性模型、反比例模型、平方根模型或Log模型，其中:所述的动态调整屏幕刷新率是指:在划屏速率speed小于当前用户所需的最低显示刷新率rmin(speed)时,只需一个小于60巾贞/秒(fps)的刷新率即可实现节约移动终端能耗的同时保证体验。所述的计算模型参数是指:当任一用户使用时，通过重要性采样，在用户需求模型上采点，并通过最小二乘法 拟合得到对应该用户的模型参数，从而为每个用户训练其单独的需求模型。所述的实时追踪触屏操作是指:当为每个用户建立需求模型后，根据模型的输入要求，优化方法需要实时捕捉用户对触屏的操作以计算划屏速率。通过移动终端系统的接口，触屏操作中触点的实时位置可知，通过计算At的时隙内触点的位移，即对比与\与
At的时隙内触点位置的变化可获得该时隙内划屏的速率。本发明涉及一种用于触屏智能移动终端的优化刷新率优化系统，包括:刷新率采集模块和刷新率调节模块，其中:刷新率采集模块与移动终端的触屏相连接并周期性采集触点的位置信息以计算该周期内触点的位移，即划屏速率并发送至刷新率调节模块；刷新率调节模块设置于移动终端的显示控制服务中，且实时地将模型输出的值应用到移动终端，以实现在保证用户体验的同时实现能耗的降低。
技术效果与现有技术相比，本发明主要应用于触屏智能移动终端节能，优势在于能够在保证用户体验度的前提下，显著的减少使用过程中的能量消耗。本发明通过分析用户对刷新率的需求与划屏速率之间的相关性，建立需求模型。利用实时获取的触屏操作，计算划屏速率并动态地调整显示刷新率，从而减少不必要的能量的消耗，同时在用户体验度和能源效率之间做出了较好的权衡。
图1为显示刷新率与能耗之间关系图。图2为不同划屏速率下用户满意帧率的⑶F图。
图3为用户‘SS-FR满意曲线’采点统和图。图4为4个数学模型与用户数据拟合的平均RSS分布图。图5为针对特定用户的需求模型拟合图。图6为划屏速率的概率密度分布图。图7为实施例原型系统和功率采集器照片。图8为实施例与原有方法划屏时能耗对比图。图9为实施例在浏览器应用中节能效果图。图10为实施例在电子书阅读中节能效果图。图11为实施例节能效果及对用户体验评估图。图12为实施例采用的四种移动终端的实验效果比对。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体 的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1应用场景:选取Nexus One (Andro id2.3) > Nexus S(Android2.3) > GalaxyNexus (Android4.0)和Galaxy Tablet (Android3.2)作为实现高能效刷新率调节优化方法的原型机。主要考察网页浏览、阅读电子书和社交网络这三类主要的移动应用。采集的数据量为327个用户，30天的使用时间。本实施例利用用户对屏幕刷新率的需求与划屏速率建立用户需求模型并计算模型参数，进而通过实时追踪触屏操作并动态调整屏幕刷新率，实现能量开销的减少。所述的用户需求模型是指:线性模型、反比例模型、平方根模型或Log模型，其中:线性模型是指:最低显示刷新率rmin(speed)=k(speed)+b,其中:speed为划屏速率，单位为:pixels/second, k为斜率参数,取值范围为(0，+ °° ), b为偏置参数,取值范围为(0，+ °° );反比例模型是指:r_ (speedj—j^h, k为缩放参数，取值范围为(-°°，0)，b
为偏置参数，取值范围为(0，+ °° )，c为平移参数,取值范围为(0，+ °°)；平方根模型是指:Tmin (speed)=ky/speed + c+b ； k为缩放参数，取值范围为
(0, + °o ), b为偏置参数,取值范围为(-°°，+ °° )，c为平移参数,取值范围为(0，+ °° )；Log模型是指:最低显示刷新率rmin(speed)=kLog(speed+c)+b ;k为缩放参数，取值范围为(0，+ °° ), b为偏置参数,取值范围为(_ °°，+ °° )，c为平移参数,取值范围为(0，+ °° )。通过对比大量用户数据(如图3)与四个模型的匹配程度(如图4)，所述的用户需求模型优选为Log模型。所述的动态调整屏幕刷新率是指:在划屏速率speed小于当前用户所需的最低显示刷新率rmin(speed)时,只需一个小于60巾贞/秒(fps)的刷新率即可实现节约移动终端能耗的同时保证体验。
所述的计算模型参数是指:当任一用户使用时，通过重要性采样，在用户需求模型上采点，并通过最小二乘法拟合得到对应该用户的模型参数，从而为每个用户训练其单独的需求模型，具体步骤包括:I)在一个优化时间周期内采集用户操作信息，计算划屏速率的概率密度分布；2)根据划屏速率分布，依重要性采样原则选取采样点集IspeecU ；3)使用自动化程序，依次探测用户在每个采样点对应的满意帧率Irmin(Speedi)}，具体步骤包括: 3.1)欲确定用户在划屏速率Speedi下是否可接受巾贞率r,程序自动以Speedi的速率模拟划屏操作，引发动画并调节显示帧率至r，待动画完毕后询问用户是否可接受。3.2)对待采样点集中每一个划屏速率，使用二分搜索的方法在(0，60) fps的范围内确定该速率对应的最小满意帧率。3.2)重复步骤 3.2 即可获得{speedj 对应的 Irmin(Speedi)I。4)计算参数组合，使得
权利要求
1.一种用于触屏智能移动终端的优化刷新率优化方法，其特征在于，利用用户对屏幕刷新率的需求与划屏速率建立用户需求模型并计算模型参数，进而通过实时追踪触屏操作并动态调整屏幕刷新率，实现能量开销的减少。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的用户需求模型是指:线性模型、反比例模型、平方根模型或Log模型中的任意一种，其中: 所述的线性模型是指:最低显示刷新率rmin(speed)=k(speed)+b,其中:speed为划屏速率，单位为:pixels/second, k为斜率参数,取值范围为(0，+ °° ), b为偏置参数,取值范围为(0，+ °° )； 所述的反比例模型是指:rmln(speed)-; ^； k为缩放参数，取值范围为(_ 00，0)，b为偏置参数,取值范围为(0，+ °° )，c为平移参数,取值范围为(0，+ °°)； 所述的平方根模型是指:rmin (speed)=k^ speed + c+b； k为缩放参数，取值范围为(0, + °o ), b为偏置参数,取值范围为(-°°，+ °° )，c为平移参数,取值范围为(0，+ °° )；所述的Log模型是指:最低显示刷新率rmin(speed)=kLog(speed+c)+b ；k为缩放参数，取值范围为(0，+ °° ), b为偏置参数,取值范围为(_ °°，+ °° )，c为平移参数,取值范围为(0，+ °° )。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的动态调整屏幕刷新率是指:在划屏速率speed小于当前用户所需的最低显示刷新率rmin(speed)时,只需一个小于60巾贞/秒(fps)的刷新率即可 实现节约移动终端能耗的同时保证体验。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的计算模型参数是指:当任一用户使用时，通过重要性采样，在用户需求模型上采点，并通过最小二乘法拟合得到对应该用户的模型参数，从而为每个用户训练其单独的需求模型。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征是，所述的计算模型参数具体包括以下步骤: 1)在一个优化时间周期内采集用户操作信息，计算划屏速率的概率密度分布； 2)根据划屏速率分布，依重要性采样原则选取采样点集IspeecU； 3)使用自动化程序，依次探测用户在每个采样点对应的满意帧率Irmin(speed)}； 4)计算参数组合，使得S= SL0O2值最小，其中 A=ITmin(Speedi)-QcLog(speed)+b)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的实时追踪触屏操作是指:当为每个用户建立需求模型后，根据模型的输入要求，优化方法需要实时捕捉用户对触屏的操作以计算划屏速率。通过移动终端系统的接口，触屏操作中触点的实时位置可知，通过计算At的时隙内触点的位移，即对比与\与\+At的时隙内触点位置的变化可获得该时隙内划屏的速率。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的动态调整屏幕刷新率是指:对触电数据采用标准的一维卡尔曼滤波。
8.一种实现权利要求1-7中任一所述方法的优化刷新率优化系统，其特征在于，包括:刷新率采集模块和刷新率调节模块，其中:刷新率采集模块与移动终端的触屏相连接并周期性采集触点的位置信息以计算该周期内触点的位移，即划屏速率并发送至刷新率调节模块；刷新率调节模块设置于移动终端的显示控制服务中，且实时地将模型输出的值应用到移动终端，以实现在保证用户体验的同时实现能耗的降低。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征是，所述的刷新率调节模块内设有自动化模型学习单元，用于学习特定用 户的需求模型。
全文摘要
一种移动终端显示技术领域的用于触屏智能移动终端的优化刷新率优化方法及系统，利用用户对屏幕刷新率的需求与划屏速率建立用户需求模型并计算模型参数，进而通过实时追踪触屏操作并动态调整屏幕刷新率，实现能量开销的减少。本发明在保证用户体验的前提下，大幅减少屏幕刷新能耗并显著降低了整机能耗。本发明易于实现，对用户体验度的影响较小，对智能移动终端的能源效率提升明显。
文档编号G05B13/02GK103217897SQ201310161759
公开日2013年7月24日 申请日期2013年5月3日 优先权日2013年5月3日
发明者韩皓夫, 俞嘉地, 朱弘恣, 薛广涛, 李明禄 申请人:上海交通大学