为了合理降低液晶显示器的背光功耗, 抑制像素补偿导致的截断噪声, 减少显示图像的颜色和亮度失真, 对基于图像特征的液晶显示器动态调光算法进行研究。首先, 根据液晶显示器特性介绍了区域调光算法处理过程, 分析了截断噪声产生的原因。提出了基于图像局部亮度的液晶显示器动态调光算法, 即基于最大值法得到初始背光值, 根据图像局部区域亮度与初始背光分布图对应区域亮度的相似程度修正初始背光值, 通过模糊-掩模方法模拟背光的混光扩散过程, 结合像素补偿得到调光图像。实验结果表明, 使用基于图像局部亮度的液晶显示器动态调光算法处理后, 背光功耗平均降低约31.54%; 截断噪声平均低至像素总和的1.17%; L*a*b颜色空间峰值信噪比(LabPSNR)平均达到3711dB。应用该算法能够合理降低显示器的背光功耗, 使图像的截断噪声得到显著抑制, 颜色和亮度失真明显改善, 对于各类图像都具有良好的适用性。

针对HDR技术在侧入式局域动态调光中的特殊要求，采用结构导光板搭配LED灯条进行聚光，以此提高背光对比度，实现液晶显示器的分区动态调光控制。首先，基于现有导光板出光面亮度分布，确定了导光板出光面微结构为锯齿形，然后利用光线追迹法对结构导光板进行仿真，分析了不同结构的导光板出光面微结构棱高、棱宽比和曲率对聚光性能的影响，结果表明，聚光性与导光板出光面结构直接相关，光学胶折射率为1.49，棱高为20 μm，棱宽比为0.47时，聚光性能最佳；根据仿真结果开发了实际背光产品，并对此产品进行了测试，测试结果表明，与传统的导光板相比，使用结构导光板后，背光聚光效果显著，对比度由6.01提升到127.15，满足动态调光聚光性要求。

视频是由若干个镜头联合构成的, 不同的镜头在亮度和主灰度方面存在差异。为了有效提升对于不同类型视频的节能率, 提出了一种基于镜头特征的动态调光算法。该算法运用亮度和主灰度等参数进行镜头分割, 然后依据每个镜头的亮度对比度进行分类, 针对不同类型镜头设置不同的调光参数进行背光调节。对该算法使用不同类型视频进行了仿真, 结果表明镜头的平均检出率达到67. 21%, 平均精确度达到81. 81%。开发了工程样机对不同类型视频进行了节能率测试, 整机平均节能率达到24. 89%。

S曲线全局调光算法能够降低LED液晶显示器的功耗并提高显示图像静态对比度, 为了进一步提高节能率, 提出了基于S曲线的两级动态调光算法。首先对输入图像的所有像素分量进行线性放大, 将输入图像的像素灰度级整体提升; 然后利用S曲线对线性放大后的图像进行像素补偿, 同时输出调整后的背光亮度信号。对40幅典型图像进行了仿真, 结果表明: 平均背光节能30%, 静态对比度提高33%。开发了工程样机,对6类常见的电视节目进行测试, 整机平均节能25.1%, 静态对比度提高了30%。与S曲线全局调光算法相比, 所提算法在显示性能保持不变的同时, 能进一步将节能率提高10%。

液晶显示具有对比度和能效不高的问题。动态调光可以有效提高液晶显示对比度，降低能耗。对调光算法进行显示效果和节能率的综合评估才能有效降低该技术的开发风险，进行有针对性的改进和优化。目前尚没有统一的评估方法。本文介绍了现有的主流调光算法，结合峰值信噪比、结构相似性、互相关3个参数，提出评价显示效果的显示效果指数。综合节能率，提出平衡显示效果和节能率的调光效果指数。选取了6类不同亮度和对比度的图像对多种调光算法计算了调光效果指数，分析了各类算法的适用性。

液晶显示器的区域动态调光技术中，各分区背光确定后，为了保证背光降低后的亮度和显示效果，需要对液晶像素进行精确补偿。本文采用低通滤波方法模拟LED 背光源在背光模组中传播时的扩散过程，得到光扩散函数模板参数，进而得知各像素的实际背光亮度，据此对液晶像素进行精确补偿。在直下式LED 分区背光液晶显示系统上，通过具体图像验证了该方法的准确性。该方法采用常见的测试设备，可操作性强，精度高。经验证，背光分区为32 个时，32 个分区的相对误差平均值为6.41%。在动态区域调光液晶电视样机中实现了本文的扩散方法，和没有调光的电视相比，节能率达到27.06%，画面无拖尾现象。

液晶显示具有对比度和能效不高的问题。动态调光可以有效提高液晶显示对比度并降低能耗。针对市场主流背光产品, 提出了用于侧出式背光的全局调光算法。根据图像特征值, 确定背光调光亮度。根据S曲线方程, 对液晶像素进行补偿, 高于S曲线拐点的像素亮度值增加, 低于拐点的亮度值减少, 有效提高静态对比度。最后进行了软件仿真, 并开发了工程化样机。播放包括常见电视内容的视频, 平均节能率为17%, 没有人眼感知的失真。

为降低LED背光源的功耗，提高LCD的图像显示质量，提出了一种LED背光源动态调光二次修正算法。采用平均值法得到分区的初始背光灰度值；为了解决灰度截断问题，根据分区灰度最大值与平均值的差值进行第一次修正；为了抑制调光带来的光晕效应，采用空间滤波法进行第二次修正。采用侧入式LED背光源的1168 cm(46 in)LCD实验结果表明，采用该算法后，LED背光源平均功耗降低至7302%，灰度截断率为049%，平均PSNR值为6721 dB；典型图像对比度最大达到28 600∶1，显示图像的光晕效应有了明显的改善。二次修正算法能够有效降低背光功耗，增强图像显示质量。

动态调光算法包括背光值和液晶像素补偿量确定。通过查表法实现的基于图像分类的S曲线调光算法电路存在资源消耗大、处理速度慢等缺陷。本文提出了2种算法实现方式：等差数列法、最小二乘拟合法，并分别对这2种算法进行了仿真分析，得到其与查找法的最大标准差分别为18和08。在开发的全局调光液晶电视样机上进行了实际测试，和查表法得到的像素亮度相比：等差数列法的误差为3个灰度级，最小二乘法的误差在1个灰度级以内。2种算法都可使电路存储资源的利用率由原查表法的71%降低到4%。仿真和实验结果表明最小二乘法具有更好的效果。