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基于S3C2440的LED背光源節電系統設計方案

作者: 時(shí)間:2014-12-07 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

  引言

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/266435.htm

  節能環(huán)保技術(shù)是當前世界所關(guān)注的焦點(diǎn),在液晶顯示模組中,背光源的功耗最高可占總功耗的50%以上。尤其在10in 以下顯示產(chǎn)品如手機、PDA、MP3 等便攜式設備中,基本采用電池供電,功耗問(wèn)題尤為突出。為有效降低液晶顯示器背光源的亮度,以達到節電目的,本文在A(yíng)RM開(kāi)發(fā)平臺上實(shí)現了一種基于直方圖變換的背光源調光方法,實(shí)驗證明,本文提出的方法在失真度為5%的情況下可實(shí)現背光節電約35%.

  1 背光源調光方案

  以TFT 液晶面板結構為例,包括背光、偏光片、液晶陣列、彩色濾光片等部分,人眼所感知的顯示圖像為上述各部分的綜合效果。假設背光亮度歸一化后設為b(為[0,1]區間實(shí)數),0 對應于背光關(guān)閉情況,1 對應于背光發(fā)光亮度最大情況。若光源為,則b 的調節可包括電流脈寬調制、電流幅度調節等方法。

  假設以圖像為8bit 灰度圖進(jìn)行討論,f(x,y)表示圖像中某點(diǎn)(x,y)的灰度值,x、y 為該點(diǎn)坐標。則該點(diǎn)位置的液晶透過(guò)率可表示為:

  t (x,y)=f(x,y)/255 (1)

  該圖像點(diǎn)可被觀(guān)測到的亮度L(x,y)為背光源發(fā)光和液晶透過(guò)率的綜合效果,可表示為背光亮度b和液晶透過(guò)率t (x,y)的近似線(xiàn)性組合:

  L(x,y) =b·t (x,y) =b·f(x,y)/255 (2)

  根據視覺(jué)光效一致性的要求,必須尋找一種方法使像素灰度值在增大(以補償背光b 變小)的時(shí)候盡量不飽和。為達到這個(gè)目的,本文首先將圖像灰度值范圍先限制在一定區間,然后再對直方圖進(jìn)行拉伸,以實(shí)現像素灰度值的增大。圖像直方圖由門(mén) 限fgl 和fgh 進(jìn)行裁剪,使圖像中的某些點(diǎn)被鉗位于fgl 和fgh,該圖像的灰度區間限制于[fgl,fgh],背光源調光問(wèn)題轉化為這幅直方圖經(jīng)過(guò)裁剪的圖像應當如何進(jìn)行調整,使得它的背光能盡量降低亮度。

  顯然對固定的失真度,fgl 和fgh 可以有多種取值,這里取值方式應滿(mǎn)足公式(3):

  min (fgh- fgl ) (3)

  這樣處理的目的是將圖像灰度區間限制在一個(gè)最小范圍內。

  公式(3)實(shí)現后,下一步對直方圖進(jìn)行線(xiàn)性搬移,使灰度整體向暗區域移動(dòng)fgl.這樣圖像灰度區域由[0,255]區間內的原分布,被壓縮在[0,fgh- fgl]區間。

  假設背光變暗,此時(shí)應對圖像進(jìn)行灰度拉伸,以彌補背光導致的亮度損失。若采取線(xiàn)性拉伸方法,顯然拉伸的最大倍數為255/(fgh- fgl),此時(shí)像素灰度不會(huì )飽和,則背光亮度可由1 降低為(fgh- fgl)/255.根據公式(2),經(jīng)過(guò)處理后的圖像在背光調節前后視覺(jué)效果不變。

  2 硬件和軟件實(shí)現方案

  本實(shí)驗采用mini2440 開(kāi)發(fā)板進(jìn)行驗證,mini2440是一款低價(jià)實(shí)用的ARM9 開(kāi)發(fā)板,處理器為三星(ARM920T,最高主頻可達532MHz)。液晶屏支持黑白、4 級灰度、16 級灰度、256 色、4,096 色STN 液晶顯示,尺寸從3.5~12.1in,屏幕分辨率可以達到1,024×768 像素,實(shí)驗采用了3.5in  背光TFT液晶屏。

  實(shí)驗中根據圖像算法計算圖像的灰度值,通過(guò)對顯示圖像的直方圖進(jìn)行裁剪,使之限定在一定范圍內,其后進(jìn)行直方圖拉伸,再由計算公式(fgh- fgl)/255 計算出背光源的顯示亮度,并控制背光源脈寬調制輸出脈沖的占空比,實(shí)現背光源 的亮度調節。硬件框圖如圖1 所示。

  

圖1 基于S3C2440的圖像處理和背光源控制框圖
分頻器相關(guān)文章:分頻器原理
脈寬調制相關(guān)文章:脈寬調制原理
調光開(kāi)關(guān)相關(guān)文章:調光開(kāi)關(guān)原理

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