灰阶优化方法、显示装置及电子设备与流程

1.本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种灰阶优化方法、显示装置及电子设备。


背景技术：

2.目前智能手机、智能穿戴等新型电子设备的显示装置通常为有机发光二极管(organic light-emitting diode，oled)显示模组。oled显示模组为像素自发光，显示装置屏幕上一般为real rgb像素排布，即一个白点像素由红(r)、绿(g)、蓝(b)三个子像素组成。oled显示模组采用dbv(data brightness value，显示亮度值)表示亮度控制，灰阶值表示显示画面的单个像素数据。以智能穿戴设备为例，通常dbv使用0～255共256阶细分亮度调整，当dbv为255时，显示装置亮度设定为最大值。灰阶值由r、g、b三个子像素数据综合计算而来。
3.由于智能穿戴设备的全天候显示或夜间显示的特点为显示对象大多为低灰阶彩色画面且亮度很低，又由于oled显示模组中r、g、b三个子像素发光效率不一，低亮度应用场景下，低灰阶彩色画面模组的视觉效果容易出现无法区分画面灰阶值变化的问题，例如出现灰阶渐变但图像无法区分或黑斑等显示不良的问题。
4.因此，对于上述问题和缺陷，本发明提出了一种灰阶优化方法，以提高画面显示效果，并且使优化后的画面色彩不失真。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本公开提供了一种灰阶优化方法，可以无需终端主控芯片额外指令介入的情况下，由亮度控制的dbv值自动判断应用场景是否需要启用优化功能以及相应优化调整曲线。该方法可逐一处理显示装置中各个像素数据，以实现单独优化低灰阶部分，而不改变画面中高灰阶部分，以提高画面低灰阶时的显示效果，并且使优化后的画面色彩不失真。
6.本公开的一方面提供了一种灰阶优化方法，包括：输入像素点的显示亮度值和灰阶值；判断像素点的显示亮度值是否小于或等于亮度补偿阈值；当所述显示亮度值小于或等于亮度补偿阈值时，判断像素点的灰阶值是否小于或等于灰阶阈值；当所述灰阶值小于或等于灰阶阈值时，根据所述显示亮度值所在的阈值范围将像素点的初始像素数据从rgb色彩空间转换至yuv色彩空间进行不同程度的亮度补偿。
7.在一些实施例中，该灰阶优化方法还包括：若像素点的显示亮度值大于亮度补偿阈值或像素点的灰阶值大于灰阶阈值，则不对像素点进行亮度补偿。
8.在一些实施例中，所述亮度补偿阈值范围包括多个补偿区间，每个所述补偿区间的补偿函数不同，根据不同的补偿函数对所述yuv色彩空间进行不同程度的亮度补偿。
9.在一些实施例中，所述补偿函数为二次函数，所述补偿函数通过所述补偿区间内的多个点位进行曲线拟合获得。
10.在一些实施例中，将像素点的初始像素数据从rgb色彩空间转换至yuv色彩空间包括：根据第一转换函数将像素点的初始像素数据从rgb色彩空间转换至yuv色彩空间，所述第一转换函数包括：
11.y＝0.32r+0.56g+0.125b+0.25
12.u＝-0.1825r-0.31g+0.5b+128
13.v＝0.5r-0.4325g-0.062b+128
14.其中，y为转换后yuv色彩空间中的亮度分量，表征图像灰度，u和v为转换后yuv色彩空间中的色度分量，表征色彩饱和度，r为初始像素数据中的红色子像素灰阶值，g为初始像素数据中的绿色子像素灰阶值，b为初始像素数据中的蓝色子像素灰阶值。
15.在一些实施例中，该灰阶优化方法还包括：将亮度补偿后的yuv色彩空间转换至rgb色彩空间，获得补偿像素数据。
16.在一些实施例中，将亮度补偿后的yuv色彩空间转换至rgb色彩空间包括：根据第二转换函数将亮度补偿后的yuv色彩空间转换至rgb色彩空间，所述第二转换函数还包括对rgb色彩空间的色偏补偿。
17.在一些实施例中，所述第二转换函数包括：
18.r
′
＝y
′‑
0.079u+1.327v-r_offset
19.g'＝y
′‑
0.327u-0.748v+g_offset
20.b'＝y
′
+1.748u+0.027v-b_offset
21.其中，r
′
为补偿像素数据中的红色子像素灰阶值，g
′
为补偿像素数据中的绿色子像素灰阶值，b
′
为补偿像素数据中的蓝色子像素灰阶值，y
′
为亮度补偿后的补偿亮度，u和v为亮度补偿后的色度分量，r_offset为红色子像素灰阶值的色偏补偿，g_offset为绿色子像素灰阶值的色偏补偿，b_offset为蓝色子像素灰阶值的色偏补偿。
22.本公开的另一方面提供了一种显示装置，包括：驱动芯片，所述驱动芯片可以执行如上任一项所述灰阶优化方法。
23.本公开的再一方面还提供了一种电子设备，包括：存储介质，存储可被执行的程序指令；处理器，调用所述程序指令能够执行如上任一项所述的灰阶优化方法。
24.综上，本发明提供的一种灰阶优化方法、显示装置及电子设备，其通过采用灰阶亮度优化与显示亮度值dbv联动，无需终端主控芯片额外指令介入，可自动判断灰阶优化开关和选择优化曲线。针对低显示亮度值场景精准自动优化，有效避免高显示亮度值场景过度补偿引起画面显示颜色失真问题，同时也有利于节省功耗。
25.进一步地，本发明提供的优化方法可针对不同灰阶的像素数据单独调整，有效提高画面低灰阶细节变化的显示效果并且优化后的画面显示颜色不失真。且低灰阶亮度优化支持多节点灵活调整rgb像素数据，可同时设定多组亮度调整曲线，以优化不同灰阶区间，满足不同灰阶像素数据的优化需求，实现复杂画面低灰阶渐变细节有效显示的同时不影响高灰阶的色彩显示。本发明可自适应优化显示装置在全天候显示或夜间显示等场景的应用。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介
绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
27.图1是根据本公开实施例的一种灰阶优化方法的流程图；
28.图2是本公开实施例的优化方法中根据显示亮度值划分的补偿区间的示意图；
29.图3是根据本公开实施例的一种灰阶优化方法优化前后的亮度对照的曲线示意图。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.图1是根据本公开实施例的一种灰阶优化方法的流程图。通过多个像素点实现显示，每个像素点的数据例如包括显示亮度值(dbv，display brightness value)和像素点的灰阶值，如图1所示，该灰阶优化方法包括如下步骤：
32.在步骤s10中，输入像素点的显示亮度值和灰阶值；
33.在步骤s20中，判断像素点的显示亮度值是否小于或等于亮度补偿阈值；具体地，显示亮度值dbv的范围例如为0至255，显示亮度值dbv的数值越大则表明对应的显示画面越亮，亮度补偿阈值例如为64，即当显示亮度值dbv小于或等于64时，判定显示画面亮度较低，显示亮度值需要进行优化补偿。
34.在步骤s30中，当所述显示亮度值小于或等于亮度补偿阈值时，判断像素点的灰阶值是否小于或等于灰阶阈值；具体地，将像素点的灰阶值与灰阶阈值进行比较，当像素点的灰阶值小于或等于灰阶阈值时，判定灰阶值较低，需要进行优化补偿。
35.在步骤s40中，当像素点的灰阶值小于或等于灰阶阈值时，根据第一转换函数将像素点的初始像素数据从rgb色彩空间转换至yuv色彩空间。具体地，对于oled显示装置，根据其中红、绿、蓝子像素发光特性，定义将rgb色彩空间转换为yuv色彩空间的第一转换函数，再将rgb色彩空间的初始像素数据通过第一转换函数转换为yuv色彩空间。
36.第一转换函数如下：
37.y＝0.32r+0.56g+0.125b+0.25
38.u＝-0.1825r-0.31g+0.5b+128
39.v＝0.5r-0.4325g-0.062b+128
40.其中，y为yuv色彩空间中的亮度分量，表征图像灰度，u和v为yuv色彩空间中的色度分量，表征色彩饱和度，r为初始像素数据中的红色子像素灰阶值，g为初始像素数据中的绿色子像素灰阶值，b为初始像素数据中的蓝色子像素灰阶值。
41.进一步地，该第一转换函数中的各项参数为根据oled显示装置中各色子像素发光特性针对性优化调整的，通过该第一转换函数可以将rgb色彩空间的初始像素数据转换为yuv色彩空间。
42.以智能穿戴设备应用为例，oled显示装置的输入rgb数据(初始像素数据)色深例如为8bit，即灰阶可调范围为0～255，可以表征出约1670万种不同的颜色。由于人眼对于亮度信息比色度信息更为敏感，以初始像素数据直接输出的低灰阶(灰阶值小于等于64)的显
示细节人眼通常无法观察，而yuv色彩空间相比与rgb色彩空间更便于单独调整亮度信息，故通过步骤s30将将rgb色彩空间的初始像素数据转换为yuv色彩空间，以便后续优化。
43.在步骤s50中，对yuv色彩空间中的初始亮度进行补偿，获得补偿后的yuv色彩空间数据；具体地，亮度补偿具有多个补偿区间，例如包括第一补偿区间、第二补偿区间和第三补偿区间，根据显示亮度值所在的补偿区间，选取不同的补偿函数对yuv色彩空间进行不同程度的亮度补偿。包括：
44.将yuv色彩空间中的初始亮度y代入至补偿函数中进行补偿，获得补偿亮度y
′
，再将补偿亮度y
′
与原第二像素数据中的色度分量u、v进行组合，形成补偿后的yuv色彩空间(y
′
、u、v)，具体地补偿函数例如为二次函数，包括：
45.y
′
＝ay2+by+c；
46.其中，y为初始亮度；y
′
为补偿亮度，a、b、c分别为补偿系数，该补偿函数的补偿系数例如可通过选取的多个点位数据绘制补偿曲线进行二次曲线拟合获取。
47.进一步地，该补偿还可包括更多补偿区间，每个补偿区间分别具有不同的补偿函数。
48.在步骤s60中，将补偿后的yuv色彩空间转换至rgb色彩空间，获得补偿像素数据；根据显示装置的不同，以oled显示装置为例，由于其最终仍需rgb色彩空间的像素数据进行输出，故通过第二转换函数将补偿后的yuv色彩空间转换为rgb色彩空间的补偿像素数据；
49.第二转换函数如下：
50.r
′
＝y
′‑
0.079u+1.327v-r_offset
51.g'＝y
′‑
0.327u-0.748v+g_offset
52.b'＝y
′
+1.748u+0.027v-b_offset
53.其中，r
′
为补偿像素数据中的红色子像素灰阶值，g
′
为补偿像素数据中的绿色子像素灰阶值，b
′
为补偿像素数据中的蓝色子像素灰阶值，y
′
为补偿后的yuv色彩空间中的补偿亮度，u和v为补偿后的yuv色彩空间中的色度分量，r_offset为红色子像素数据的色偏补偿，g_offset为绿色子像素数据的色偏补偿，b_offset为蓝色子像素数据的色偏补偿，以确保优化后的画面显示颜色不失真。
54.在步骤s41中，若像素点的显示亮度值dbv大于亮度补偿阈值或者像素点的灰阶值大于灰阶阈值，则不对初始像素数据进行优化补偿，维持初始像素数据。
55.在步骤s70中，输出像素数据；其中，根据是否需要优化，将补偿像素数据或初始像素数据作为最终的像素数据进行输出，以使显示装置显示对应画面。
56.上述的灰阶优化方法，采用灰阶亮度优化与显示亮度值dbv联动，无需显示终端主控芯片额外指令介入，可自动判断灰阶优化开关和优化曲线选择需求。针对低显示亮度值场景精准自动优化，有效避免高显示亮度值场景过度补偿引起画面显示颜色失真问题，同时也有利于节省功耗。该优化方法支持多节点灵活调整rgb像素数据，可同时设定多组亮度调整曲线以优化不同灰阶区间，满足不同灰阶像素数据的优化需求，实现复杂画面低灰阶渐变细节有效显示的同时，不影响高灰阶的色彩显示，自适应优化显示装置在全天候显示或夜间显示等场景的应用。且该方法以像素点为单位，逐个判断当前是否需要进行亮度分量调整，能够辨别出复杂彩色画面中的暗部细节像素数据，精准控制低灰阶的亮度分量，避免对无需优化的高灰阶像素数据过度补偿。
57.图2是本公开实施例的优化方法中根据显示亮度值划分的补偿区间的示意图；对于图1中的步骤s50，其多个补偿区间例如按照显示亮度值dbv进行划分，显示亮度值dbv的范围例如为0～255，例如分别选取显示亮度值dbv为20、32和64作为补偿区间的划分节点。将显示亮度值dbv为0～20划为第一补偿区间，此时画面亮度低，灰阶画面显示人眼近乎无法区分，需要进行极大程度的补偿；显示亮度值dbv为21～32划为第二补偿区间，此时画面稍亮，灰阶画面显示人眼稍微可以分辨，需要进行中等程度的补偿；显示亮度值dbv为33～64划为第三补偿区间，此时灰阶画面显示人眼基本可以分辨，仅需较轻程度的补偿即可；至于显示亮度值dbv为65～255，灰阶画面则可以正常显示，此时无需补偿，使用原始数据输出即可。
58.对于同一张灰阶画面而言，当显示亮度值dbv较大时oled显示装置整体亮度高，通常能正常显示灰阶图像数据，因此不需要额外进行优化调整，使用原始数据输出即可；当显示亮度值dbv较小时oled显示装置整体亮度低，画面暗部细节处的亮度会更低，由于人眼对亮度信息比色度信息更为敏感，因此低灰阶画面中的渐变细节等信息人眼通常无法通过原始数据输出所对应的显示画面获取。针对低显示亮度值dbv部分，可通过如图3所示的三条优化曲线以实现不同亮度分区补偿的目的。
59.图3是根据本公开实施例的一种灰阶优化方法优化前后的亮度对照的曲线示意图，即步骤s50中，初始亮度y以及补偿亮度y
′
的调整示意图。其中，如实线所示，亮度分量y在未进行补偿前，亮度分量输出值y out等于亮度分量输入值y_in。如虚线所述，亮度分量y在进行补偿后，亮度分量输入值y in(y)调整为亮度分量输出值y out(y
′
)。
60.具体地，该亮度补偿支持自定义灰阶亮度补偿节点以调整低灰阶像素数据，单条补偿曲线例如可选1～16个节点。首先通过自定义确定16个节点所对应的灰阶位置，以第一补偿区间为例，选取y_in为2、4、6、8、12、16、20、24、28、32、36、40、44、50、56、64这16个低灰阶节点，再结合人眼的特点定义上述各节点补偿后的节点y_out，根据上述灰阶节点坐标形成的曲线进行二次曲线拟合，获取该补偿区间的补偿函数，以实现该补偿区间内亮度分量的调整。
61.该第一补偿区间的补偿函数例如为二次函数，包括：
62.y
′
＝ay2+by+c；
63.其中，y为初始亮度(y_in)；y
′
为补偿亮度(y_out)，a、b、c分别为补偿系数，补偿系数例如可通过选取的多个节点数据绘制的补偿曲线进行二次曲线拟合获取。类似地，第二补偿区间和第三补偿区间也可通过类似的方式确定补偿函数，实现对应的亮度分量的补偿。当y_in大于一定数值时，即大于亮度补偿阈值，其对应画面的亮度已无需进行补偿。
64.本公开的实施例可以由软件、硬件、固件或其组合来实现。例如，本公开实施例的优化方法可以由显示装置的驱动芯片来实现，也可以由具有上述判别、转换和补偿能力的任何其他计算设备来实现。
65.综上，本发明提供的一种灰阶优化方法、显示装置及电子设备，其通过采用阶亮度优化与显示亮度值dbv联动，无需终端主控芯片额外指令介入，可自动判断灰阶优化开关和选择优化曲线。针对低显示亮度值dbv场景精准自动优化，有效避免高显示亮度值场景过度补偿引起画面显示颜色失真问题，同时也有利于节省功耗。
66.进一步地，本发明提供的优化方法可针对不同灰阶的像素数据单独调整，有效提
高画面低灰阶细节变化的显示效果并且优化后的画面显示颜色不失真。且低灰阶亮度优化支持多节点灵活调整rgb像素数据，可同时设定多组亮度调整曲线，以优化不同灰阶区间，满足不同灰阶像素数据的优化需求，实现复杂画面低灰阶渐变细节有效显示的同时不影响高灰阶的色彩显示。本发明可自适应优化oled显示装置在全天候显示或夜间显示等场景的应用。
67.以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

技术特征：
1.一种灰阶优化方法，包括：输入像素点的显示亮度值和灰阶值；判断像素点的显示亮度值是否小于或等于亮度补偿阈值；当所述显示亮度值小于或等于亮度补偿阈值时，判断像素点的灰阶值是否小于或等于灰阶阈值；当所述灰阶值小于或等于灰阶阈值时，根据所述显示亮度值所在的阈值范围将像素点的初始像素数据从rgb色彩空间转换至yuv色彩空间进行不同程度的亮度补偿。2.根据权利要求1所述的灰阶优化方法，还包括：若像素点的显示亮度值大于亮度补偿阈值或像素点的灰阶值大于灰阶阈值，则不对像素点进行亮度补偿。3.根据权利要求1所述的灰阶优化方法，其中，所述亮度补偿包括多个补偿区间，每个所述补偿区间的补偿函数不同，根据不同的补偿函数对所述yuv色彩空间进行不同程度的亮度补偿。4.根据权利要求3所述的灰阶优化方法，其中，所述补偿函数为二次函数，所述补偿函数通过所述补偿区间内的多个点位进行曲线拟合获得。5.根据权利要求1所述的灰阶优化方法，其中，将像素点的初始像素数据从rgb色彩空间转换至yuv色彩空间包括：根据第一转换函数将像素点的初始像素数据从rgb色彩空间转换至yuv色彩空间，所述第一转换函数包括：y＝0.32r+0.56g+0.125b+0.25u＝-0.1825r-0.31g+0.5b+128v＝0.5r-0.4325g-0.062b+128其中，y为转换后yuv色彩空间中的亮度分量，表征图像灰度，u和v为转换后yuv色彩空间中的色度分量，表征色彩饱和度，r为初始像素数据中的红色子像素灰阶值，g为初始像素数据中的绿色子像素灰阶值，b为初始像素数据中的蓝色子像素灰阶值。6.根据权利要求1所述的灰阶优化方法，还包括：将亮度补偿后的yuv色彩空间转换至rgb色彩空间，获得补偿像素数据。7.根据权利要求6所述的灰阶优化方法，其中，将亮度补偿后的yuv色彩空间转换至rgb色彩空间包括：根据第二转换函数将亮度补偿后的yuv色彩空间转换至rgb色彩空间，所述第二转换函数还包括对rgb色彩空间的色偏补偿。8.根据权利要求7所述的灰阶优化方法，所述第二转换函数包括：r
′
＝y
′‑
0.079u+1.327v-r_offsetg'＝y
′‑
0.327u-0.748v+g_offsetb'＝y
′
+1.748u+0.027v-b_offset其中，r
′
为补偿像素数据中的红色子像素灰阶值，g
′
为补偿像素数据中的绿色子像素灰阶值，b
′
为补偿像素数据中的蓝色子像素灰阶值，y
′
为亮度补偿后的补偿亮度，u和v为亮度补偿后的色度分量，r_offset为红色子像素灰阶值的色偏补偿，g_offset为绿色子像素灰阶值的色偏补偿，b_offset为蓝色子像素灰阶值的色偏补偿。9.一种显示装置，包括：驱动芯片，所述驱动芯片可以执行如权利要求1-8任一项所述灰阶优化方法。10.一种电子设备，包括：
存储介质，存储可被执行的程序指令；处理器，调用所述程序指令能够执行如权利要求1至8任一项所述的灰阶优化方法。

技术总结
灰阶优化方法、显示装置及电子设备，该灰阶优化方法包括：判断像素点的显示亮度值是否小于或等于亮度补偿阈值；当所述显示亮度值小于或等于亮度补偿阈值时，判断像素点的灰阶值是否小于或等于灰阶阈值；当所述灰阶值小于或等于灰阶阈值时，根据所述显示亮度值所在的阈值范围将像素点的初始像素数据从RGB色彩空间转换至YUV色彩空间进行不同程度的亮度补偿。该方法可自动判断应用场景是否需要启用优化功能以及选取相应优化调整曲线，可实现显示灰阶优化，以提高画面显示效果。以提高画面显示效果。以提高画面显示效果。


技术研发人员：陈壮 王灵国 宫仁敏 谭仲齐
受保护的技术使用者：北京集创北方科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/7/28