專利名稱：節(jié)省功率的透射型顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的節(jié)省功率的透射型顯示器及其驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
隨著地球上的人口數(shù)量不斷增加以及人們越來越認識到由于不斷增加的這些人 口所可能帶來的生態(tài)破壞，很重要的是生產(chǎn)出生態(tài)友好的電設(shè)備，這是因為市場上的電設(shè) 備的數(shù)量也越來越多(例如用電牙刷取代手動牙刷；單次互聯(lián)網(wǎng)查詢的耗電量與生態(tài)燈泡 發(fā)一小時光的耗電量相同)。一種應(yīng)當持續(xù)的重要趨勢是至少使得這些設(shè)備盡可能是能量 友好的。對于電視而言，上述趨勢導(dǎo)致考慮可以根據(jù)某種標準(例如時間的流逝)自動關(guān) 斷電視(如果要取決于某種用戶行為的話，則這可以被視為某種先進的用戶接口 /遙控器 /開_關(guān)按鈕)。但是不管人們所能設(shè)想到的交互式開關(guān)如何(不計成本)，實際情況還是某些人 或者許多人可能不想關(guān)斷電視。本發(fā)明的發(fā)明人提出以下問題“如果看到有些人正在讀一 本書并且電視仍在播放，那么問題是這些人在半小時之后還懶得起來關(guān)斷電視，還是他們 (例如單個人)故意開著電視從而營造一種舒適的氛圍？ ”如上所述的自動關(guān)斷設(shè)備將不符合其(潛在)所有者的期望，因此市場上還需要 其他選擇。

發(fā)明內(nèi)容
考慮了上述因素之后，本發(fā)明技術(shù)的元件特別可以包括一種透射型顯示器(100)，其包括背光(106)和用于調(diào)制來自所述背光的光從而 產(chǎn)生圖像的閥門(110)，其特征在于，所述透射型顯示器包括用于與所連接的觀看者行為檢測裝置((150，152，165)，160)相連的連接器 (198)；以及功率優(yōu)化器(120)，其具有去到所述觀看者行為檢測裝置的輸入連接(C_i)以用 于從該處接收行為測量信號(I_usr)，并且具有用于根據(jù)所述行為測量信號(I_USr)向所 述背光(106)發(fā)送最優(yōu)驅(qū)動值(D_Lb)的輸出端(0_BL)。觀看者在這種顯示器上仍然可以看到具有合理質(zhì)量的畫面(例如在看書、與某人 說話或者洗碗的同時每5分鐘檢查其上顯示的內(nèi)容)，然而在所用功率方面仍然可以有可 觀的節(jié)省。于是這種新穎的系統(tǒng)需要下面兩個元件。首先有檢測裝置或系統(tǒng)(其包括檢測器和分析處理器，所述分析處理器用于分析 來自所述檢測器的數(shù)據(jù)并且將其轉(zhuǎn)換成可由功率優(yōu)化策略使用的數(shù)學(xué)模型)，其允許識別 出用戶正在做什么。例如在作為攝影機160的特定檢測器實施例的基礎(chǔ)上，分析處理器能 夠檢查一個人是否正在看顯示器以及每隔多久看一次顯示器(也就是說能夠檢查其是在 連續(xù)觀看還是偶爾觀看并且大多數(shù)時間從事其他活動)。所述檢測器通常將通過物理方式附著到所述顯示器上，但是所述連接器198例如還可以是去到預(yù)先固定在房間一角的攝 影機(例如保安攝影機)的無線鏈接(在這種情況下，參見下面的眼睛指向估計必須考慮 到變化的視點)。所述分析處理器通常將是所述顯示器(例如其中已經(jīng)包括所述功率優(yōu)化 器)內(nèi)的中央處理器，但是其也可以屬于智能傳感器(例如連接到膝上型計算機的攝影機， 其對用戶在所述房間內(nèi)的移動進行分析，并且把與之對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型代碼通過所述連接器 198發(fā)送到所述顯示器)。所述數(shù)學(xué)模型可以簡單如二進制指標(“正在觀看節(jié)目=1”;“未在觀看=0”)，或 者其可以是更加復(fù)雜的對應(yīng)于不同類型的行為的名義(類)、序數(shù)或比值數(shù)字代碼，例如 (“用戶連續(xù)觀看=1”;“用戶50%的時間在觀看=2”;“用戶偶爾觀看=2”)或者(“用戶 坐在電視正前方的椅子上[距離IOcm到2. 5米]=1”;“用戶在房間內(nèi)的更遠處活動[距 離2. 5米到6米]=2”；“用戶處在另一個房間內(nèi)[離開房間]=3”)等等。其次，在通過由所述檢測器測量反應(yīng)用戶正在做什么的物理參數(shù)而如上對用戶行 為進行了分類的情況下，所述數(shù)學(xué)代碼被用來最優(yōu)地控制所述顯示器(即控制背光，并且 在某些實施例中還控制對應(yīng)于閥門的驅(qū)動值)，從而可以在降低的功率下仍然顯示出合理 地可見的畫面(但是不再是在最大限度地可獲得的質(zhì)量下顯示)。
有幾種選項用以在功率與可見度之間取得平衡，例如通過主要集中于所使用的功 率并且隨后優(yōu)化可見度(于是其可以變低但是仍然可用)，或者通過約束最低限度地要求 的可見度以便獲得最大限度地可實現(xiàn)的功率降低(這對于老年人可能是有用的，或者如果 當前的任務(wù)不是僅僅在背景中有令人滿意的移動畫面而是更為重要的任務(wù)則也可能是有 用的，比如看護孩子的房間；用戶可以通過經(jīng)由用戶接口 170 (例如遙控器上的專用按鈕) 輸入來配置配置其所期望的功率節(jié)省模式[例如“背景氛圍==1”;“即時識別出所需要的 畫面/文字==2” ]，并因此可以配置能夠以可見度為代價降低多少功率)，或者通過同時 對上述二者進行優(yōu)化。對于所述正在觀看/未在觀看的情況，所述功率控制可以簡單如(根據(jù)所述顯示 器中的預(yù)設(shè)策略)將對應(yīng)于背光的驅(qū)動值0_讓減半(前提是畫面內(nèi)容和房間照明仍然給 出可觀看的圖像)，但是一般來說期望有更為復(fù)雜的優(yōu)化策略，其(在系統(tǒng)成本允許的情況 下)應(yīng)當考慮到以下因素所述背光的可調(diào)范圍、所述閥門的動態(tài)范圍、周圍場景顏色和房 間照明、所述顯示器正面的反射量、所顯示的圖像中的結(jié)構(gòu)(或者更一般來說是所述圖像 的對象內(nèi)容)的尺寸、觀看者的距離、觀看者的活動、觀看者的注意力水平、日間時、當前顯 示的內(nèi)容類型(體育視頻或文字頁面)等等。最后應(yīng)當提到的是，針對改變所述背光/視頻參數(shù)的過程的速度可以有幾種情況 (此外還取決于用戶多久觀看一次或者被用來確定其觀看方式的特定算法)。例如可以有 慢速模式，其在用戶被分類為與朋友一起活動時忽略其例如更加專注地觀看顯示器3分鐘 的情況(此時可能有什么內(nèi)容引起了他的興趣)，這意味著所述顯示器的輸出輝度和背光 功率保持較低，或者在快速模式下例如如果其中一個觀看者觀看超過15秒鐘的話，則所述 顯示器可以將其背光輝度“立即”重置到高。這些模式可以經(jīng)由用戶接口 170設(shè)置，或者可 以通過所述顯示器中的預(yù)先包含的算法來估計。在某些實施例中以下情況是有用的如果節(jié)省了一定數(shù)量的背光功率，則所述功 率優(yōu)化器還計算對應(yīng)于閥門的更優(yōu)驅(qū)動值I_out，從而產(chǎn)生與僅僅改變所述背光并將輸入圖像呈送給所述閥門的情況相比具有更高可見度的顯示輸出圖像(例如如果畫面的內(nèi)容 相當暗，則可以通過降低所述背光但是同時把所述閥門驅(qū)動到其最大范圍來再現(xiàn)所述畫 面)。這對應(yīng)于在所述輸入圖像im上的圖像增強操作T。在簡單的模型中，I_out是單一 范圍(例如
)而不管向之發(fā)送信號的閥門(例如如果像素閥門(0,10)和(10,10) 都具有處于所述范圍內(nèi)的信號240，則二者都透射相同的光量)，但是在更加復(fù)雜的依賴于 場景/分割的變型中，I_out應(yīng)當被視為一個畫面，即I_out(x，y)具有對應(yīng)于每一個閥門 像素(x，y)的特定值，也就是說可以使得所顯示圖像的中心比輸入畫面略微更亮。


下面將參照附圖闡述與本發(fā)明相關(guān)的上述和其他方面，其中圖1示意性地示出了具有一對耦合的替換的觀看者行為檢測裝置的特定LCD透射 型顯示器的一個示例性實施例；圖2示意性地示出了功率優(yōu)化器的一個示例性變換T如何能夠把輸入圖像的灰度 值映射到對應(yīng)于所述閥門的驅(qū)動值I_out從而給出具有更高可見度的顯示圖像；圖3示意性地示出了測量所顯示畫面的可見度的一種示例性方式；以及圖4示出了一個示例性的注視方向估計單元(其通常但是不一定由軟件組件構(gòu) 成)。
具體實施例方式圖1示出了一臺基于LED的電視，其中示出了背光模塊106的分解圖(其中示出 了該背光模塊106的TL管107，但是其例如也可以是LED)，在該背光模塊106的前方有LCD 閥門110，該IXD閥門110具有像素111、112等，所述像素在通過驅(qū)動器(未示出)施加到 其晶體管的適當電壓的控制下在該位置處透射來自所述背光的光的一定百分比，從而形成 如示例性地示出的圖像。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，所述透射型顯示器100不限于這種類型的顯示器(不 管是硬件構(gòu)造、尺寸還是應(yīng)用域)，其例如可以是用于會議室的具有可調(diào)照明的正投影儀、 商用顯示亭或者膝上型PC顯示器(用戶例如在乘火車時將其放置在面前的桌子上以用于 瀏覽互聯(lián)網(wǎng)，同時與鄰座的人進行討論)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，“閥門”一詞意味著允 許落在其上的來自所述背光的信號可控的光量局部通過的任何物理結(jié)構(gòu)(例如提供驅(qū)動 信號=0則將使其關(guān)閉，即幾乎不透光，而驅(qū)動值255則使其幾乎完全(100% )透射)。一 種常用的這種裝置是液晶，其在電壓的控制下會改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)并且與光發(fā)生干涉，從而在 特定方向上透出更少或更多的光，但是還存在其他顯示器類型，比如釋出受控數(shù)量的吸收 染料的泡沫。此外圖中還示出了一定數(shù)目的可能的觀看者行為檢測裝置，為了使本發(fā)明的系統(tǒng) 工作只需要存在其中一個(在所述系統(tǒng)中可讀連接到所述顯示器)。舉例來說，可以有一個熱(10微米左右)紅外檢測器165來檢測是否存在用戶，以 及優(yōu)選地檢測其是否處在正確的位置上(椅子上)。其僅僅檢測用戶存在而不檢測頭/眼 /注視方向，但是將 可用于特定應(yīng)用。例如可以把所述系統(tǒng)預(yù)先校準成檢測沒有觀看者的房 間，隨后檢測具有坐在椅子上的觀看者的熱量的所述房間。能夠進行熱成像的更先進的檢測器還可以查看所述觀看者的尺寸等等。
例如取決于周圍場(電場、光學(xué)場、超聲場等等)的干擾，還可以合并用來檢查觀 看者位置和圍繞所述顯示器的運動的幾個更為復(fù)雜的系統(tǒng)。所示出的例子具有至少一個超 聲發(fā)射器150和至少一個(也可以有幾個最優(yōu)地配置的)接收器152。反射脈沖給出關(guān)于 前方的結(jié)構(gòu)是否發(fā)生了適當改變的指示。例如在飛行時間分析中，用戶將坐在更接近椅背 的位置處，并且還可以檢測其移動。但是下面將詳細描述一個利用所附攝影機160 (其例如處于所述顯示器的上方中 部)的相對便宜、簡單而又穩(wěn)健的系統(tǒng)。圖中示出了一個立體攝影機(其在例如距離估計 方面允許更過功能)，但是也可以使用普通攝影機(RGB攝影機，并且可能還有可以幫助面 部檢測的第四近紅外傳感器)。下面將借助于圖4描述如何能夠?qū)⑦@種攝影機用于一個具有注視方向識別的非 常有用的實施例，但是首先要描述所述功率節(jié)省如何工作，前提是我們得到諸如“用戶存在 (正坐在電視前方的椅子上)”或者“用戶正看向所顯示圖像的方向，即正在觀看”之類的指 示。為了解釋的簡單起見，下面將主要描述一種相對易于實施的方法，隨后將簡要闡述更加 復(fù)雜的可能性。圖2示出了從輸入圖像信號im導(dǎo)出的圖1中所顯示的“房屋”畫面的直方圖 200(為了簡單起見忽略灰度值-顏色，但是下面的映射還可以考慮顏色以便例如為暗飽和 顏色給出略微更高的輝度，從而使其看起來更亮；下面將使用可互換的灰度值和顏色，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以理解什么時候主要是關(guān)于有色像素的輝度還是灰度值)，所述輸入圖像包 括其值處于0到255之間的用于顯示(即在不應(yīng)用本發(fā)明的情況下控制所述閥門)的灰度 值I_in，并且所述圖像中的像素數(shù)目的計數(shù)η具有特定值。由于所述閥門的相乘物理性質(zhì)， 如果局部背光單元生成Lb流明并且所述局部像素由驅(qū)動值I_out (例如等于I_in)240控 制，則來自該顯示器像素的局部輸出光就是Lo = (244/255) *Lb。輸入畫面可以包括小于W，255]的總范圍的灰度值跨距或者常常還包括等于255 的值，這常常表明捕獲了具有過高動態(tài)范圍的場景(例如可以剪掉太陽183 ；因此其顏色總 是不真實，可以有很大的自由度對其進行重新分配，例如可以按照相同的方式處理所有接 近255的顏色，即將其分配到255，并且使用剩余的W-254]最優(yōu)地分布其他對象顏色，這就 是重剪輯)。在該例中，第一直方圖瓣片201包括除了明亮的窗戶181之外的所述房屋180的 顏色，所述窗戶181對應(yīng)于瓣片203，該瓣片203具有對應(yīng)于天空像素的第二模式/隆起，并 且植物(草和樹)落在中間范圍瓣片202內(nèi)。第一種令人感興趣的度量是輸入圖像最大值(m)(假設(shè)其例如等于235)?？赡芤?經(jīng)用235/255的比值按比例下調(diào)了所述背光并且同時把所述I_in值乘以反比值(也就是 說最大驅(qū)動值于是就變成255)，同時保留完全相同的顯示輸出圖像外觀(即甚至不改變所 顯示畫面的可見度)。但是考慮所述跨距(s)，應(yīng)當意識到可以對背光進行進一步調(diào)光。首 先如果已經(jīng)把直方圖200的所述三個瓣片與255/235相乘以獲得經(jīng)過修改的驅(qū)動值I_out， 則可以根據(jù)瓣片201的下限(例如10%的百分比界限LP)對所述背光進行進一步調(diào)光，即 直到輸出輝度L = LP*Lb (Lb是已調(diào)背光水平)大約等于典型的房間前板反射(在所述系 統(tǒng)中可以包括周圍光傳感器，并且可以利用其他因素來修改該值，比如其中出現(xiàn)低于LP的值的對象的數(shù)量或尺寸等等)。但是其次，減小的跨距還有典型的直方圖瓣片之間的距離產(chǎn)生了在可見度方面做 出好得多的修改的機會，并且在瓣片間距離不夠大的情況下，所述功率優(yōu)化器可以通過改 變輸入圖像來增大所述瓣片間距離。所述功率優(yōu)化器的簡單算法進行直方圖分析以便找到所述直方圖中的典型瓣片(其被用在下面的簡化描述中)，但是質(zhì)量更高的算法還將考慮相似顏色的空間屬性并且 進行幾何圖像分割。例如瓣片203包括天空和兩扇窗戶的像素，但是應(yīng)當注意到，很容易找 到一扇單獨窗戶的隔離區(qū)域(在圖3中用瓣片204示意性地示出)。在現(xiàn)有技術(shù)中有幾種 方法用于進行直方圖分解，例如其中一種方法可以首先考慮最大值并且隨后查看所述瓣片 在任一側(cè)行進多深(例如可以考慮與一個平滑的簡單函數(shù)的相關(guān)，例如高斯函數(shù))。在被 應(yīng)用于這一粗糙水平時，如上所述地獲得的瓣片常常已經(jīng)給出了對于圖像組成的良好描述 (例如天空通常比地面亮得多)，但是由于目標是提高可見度，因此有意義的對象分割并不 是絕對必要的，具體來說，在一個對象中把樹與草合并的情況是可以接受的，這是因為如果 其具有相似的顏色，則所述功率優(yōu)化器將對其應(yīng)用相似的變換，從而使其與所述顯示器的 周圍環(huán)境和/或畫面中的其他顏色相比更加可見(下面將首先描述周圍環(huán)境較不相關(guān)并且 可以單獨利用所述圖像(im)內(nèi)容確定可見度的情況，這例如是因為電視通常比周圍環(huán)境 亮很多，但是當氣氛光接通時，更加可靠的可見度模型在估計圖像的可見度時應(yīng)當把針對 受照周圍環(huán)境的觀看者適配納入考慮，其中將針對功率使用優(yōu)化所述可見度)。在從所述分解算法獲得了一定數(shù)目的直方圖瓣片之后，所述功率優(yōu)化器的目標是 最優(yōu)地重定位這些模式(前提是所述功率優(yōu)化器不僅僅改變所述背光水平D_lb = f(P， V)，其是所計算的輸出功率和所估計的可見度的函數(shù)，其中所計算的輸出功率主要取決于 所述背光驅(qū)動值，，而是想要使用附加的圖像增強自由度I_out = T(I_in)來生成經(jīng)過優(yōu)化 的閥門驅(qū)動信號，以便提高可見度和/或進一步降低功率使用)。例如所述功率優(yōu)化器可以 把瓣片203中的所有值色調(diào)分離(posterize)到單一值(或非常少的幾個值)中，從而獲 得經(jīng)過修改的直方圖瓣片253。只有在非常嚴重的情況下才需要這種極端措施(距離Dl和 D2得到優(yōu)化)。一般來說，在一個瓣片內(nèi)將有幾個仍然可以區(qū)分的不同輝度，因此似乎較好 的做法是僅僅把所述瓣片從其他瓣片移開并且保留內(nèi)部瓣片形狀。但是上述做法可能導(dǎo)致范圍301內(nèi)的顏色(由橢圓表示)與范圍302的顏色過于 相似的情況，也就是說在當前背光條件下從用戶所坐的位置處無法區(qū)分所述相似顏色，或 者最多在其確實認真觀看的情況下無法區(qū)分(這對于特定任務(wù)來說可能是不合期望的，例 如如果所述用戶正在閱讀某種有色圖形文字[可以利用文字檢測器很容易地檢測并且分 割文字]而文字和背景的顏色又落在這些范圍內(nèi)，并且背光照明又很低，則二進制色調(diào)分 離成瓣片251和253將是合乎期望的)。這種情況經(jīng)常發(fā)生，例如如果在蘋果之類的圓形對 象上有陰影，當所述蘋果的一側(cè)較亮并且很容易與暗背景區(qū)分時，而在另一側(cè)則無法看到 所述蘋果的邊緣。因此，下面是一種使得所述功率優(yōu)化器執(zhí)行更好的可見度/功率平衡的簡單算法。對應(yīng)于相鄰瓣片的界限邊界由所述功率優(yōu)化器確定(參見圖3)，例如瓣片202的 所有像素的5%被包含在下限L_L1以下，并且5%被包含在上限L_U1以上(該5%可以在工廠內(nèi)作為誤差量被預(yù)設(shè)在所述算法中，即最壞可能變得可見度極地和/或無法與背景對 象相區(qū)分的顏色，但是得益于對象分割和分析的更加復(fù)雜的算法可以對于每一幅圖像確定 該標準，例如如果所述5%的上限像素接近所假設(shè)/分割的對象的邊界，則更好的做法是把 所述邊界設(shè)置到0% (即所述瓣片的上端)，而如果所述5%的上限像素是所述對象中心處 的一小片(其可能是照明反射高亮)，則實際上可以從優(yōu)化中丟棄)。 于是第一瓣片202的上限L_U1與第二瓣片203的下限L_L2之間的距離D_v將是 所述可見度估計中的一個參數(shù)(可見度估計單元133通常是在給定顯示器硬件約束的情況 下對人類視覺心理進行編碼的另一個軟件程序，其將運行在通常是所述功率優(yōu)化器120的 處理器上，從而為驅(qū)動值計算單元134提供輸入或者通常被后者調(diào)用幾次，所述驅(qū)動值計 算單元134執(zhí)行實際的功率優(yōu)化，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的新穎教導(dǎo)下將會找到除 了編程或IC設(shè)計之外的方式來將其實現(xiàn)為不同的軟件或硬件配置，并且還將在實際情況 中認識到所述方式)。在所述功率優(yōu)化器能夠利用圖像分割單元135分割圖像的情況下，將 有更多距離(D_v2)并且還有更高自由度來進行智能優(yōu)化。上述參數(shù)是所述功率優(yōu)化器能夠進行調(diào)諧的可變參數(shù)，這是因為所述功率優(yōu)化器 可以偏移瓣片從而導(dǎo)致可變的瓣片間距離I_D，或者可以修改瓣片形狀(例如對其進行壓 縮)從而導(dǎo)致附加的距離SQ(可以由所述算法實施改變的瓣片形狀的量在更簡單的“盲目” 版本中通常將取決于諸如一個瓣片內(nèi)的灰度值范圍以及該瓣片內(nèi)的像素數(shù)量之類的因素 (與重要性相關(guān)；例如可以很容易把一扇小窗戶色調(diào)分離成單一值)，而更加先進的圖像分 析方法則可以進一步考慮到例如更加中心的對象(或者面部)應(yīng)當具有比其他瓣片更小的 修改的瓣片形狀)。后者在簡單實施例中將被盲目地實施，從而導(dǎo)致對象像素的一定變色， 但是會使其與周圍環(huán)境更加不同從而提高對比度。但是如果實施了對象分割，則所述算法 例如可以分離出近對象邊界陰影梯度并且利用所述瓣片的極限來標識所述梯度，從而僅僅 按照參數(shù)化方式修改瓣片形狀的該部分，比如301 (也就是說例如使得所述梯度的對比度 較低，即僅有2個可允許灰度值，這將導(dǎo)致看起來三維感更低的更加平面的蘋果，但是與其 周圍環(huán)境的對比度更高，即更加可見)。一種簡單的可見度模型(盡管更加復(fù)雜的模型可以使用周圍顏色貼片的結(jié)構(gòu)、已 分割對象的尺寸等等)僅僅把所有顏色作為(相對較大的)貼片顏色來處理。心理視覺研 究已經(jīng)表明，如果有至少一個“恰可分辨距離”(JND)輝度差，則等于或低于！^肌的灰度值 可以與等于或高于L_L2的灰度值相區(qū)分。該JND取決于幾個因素，比如顯示器和圖像對象 尺寸、總輝度、觀看者適配等等，但是作為一種簡單的近似，其例如可以是所述較低輝度L_ Ul 的 2%。在集中于最小可實現(xiàn)功率數(shù)量同時仍然保留一定可見度的優(yōu)化中，所述功率優(yōu)化 器可以重新計算所述瓣片，從而使其極限至少相隔一個工廠預(yù)設(shè)數(shù)目的JND，例如3個JND。 對于重疊的瓣片，這可能涉及到過多的瓣片形狀壓縮，對于某些對象甚至可能導(dǎo)致單一值 色調(diào)分離。在集中于可見度(仍然降低一定功率使用)的優(yōu)化中，觀看者例如可以利用其遙 控器增大所需JND的數(shù)目。這對于老年人來說可能是有用的，但是例如在由于觀看者在強 燈光下玩兒牌而錯誤估計了可見度的情況下也可能是有用的。此外，某些實施例將根據(jù)觀看者的距離而(半)自動改變所述參數(shù)，在這種情況下，在所述優(yōu)化中可能需要人工輸入，這例如是基于以下假設(shè)遠處的觀看者可能對于除了 不斷改變的全局模式(幾乎像閃爍的燈泡)之外的任何內(nèi)容都不太感興趣；或者與此相反， 在所述對象變小并且畫面細節(jié)已經(jīng)出于分辨率原因而丟失的情況下，這些對象被更好地色 調(diào)分離或者至少由僅僅少數(shù)內(nèi)部值表示，但是允許將所述各瓣片最大程度地分開。 圖4示出了關(guān)于如何構(gòu)造示例性觀看者行為檢測裝置的更多信息，即檢查用戶是 否正在觀看顯示器上的內(nèi)容(電視節(jié)目、他的電子郵件等等)的裝置，所述單元通常將駐留 在所述注視分析器121中。假設(shè)所述注視分析器通過連接C_i獲得行為測量信號(其一般 來說是包含足以粗略估計某一用戶行為方面的任何信號)I_usr，其是來自所述攝影機的未 經(jīng)處理的畫面(而不是作為諸如面部指向角度之類的已經(jīng)經(jīng)過預(yù)處理的信息的I_usr，其 在某些實施例中也是可能的)。首先由場景分析單元例如基于面部顏色提取出面部411。面 部分析單元420首先例如基于橢圓體形狀檢查是否檢測到面部(而不是帶有面部顏色的花 瓶412)，但是其還被設(shè)置成研究所述面部并且提取出其指向(可以計算角度Ah并且將其輸 出到其他系統(tǒng)模塊)。這例如可以通過考慮各特征面部點(眼睛末端、鼻子下方的陰影等 等)之間的連接網(wǎng)絡(luò)421并且研究其透視縮小來實現(xiàn)。在提取出眼睛之后，眼睛分析單元430被設(shè)置成分析所述眼睛，特別是分析其注 視方向。這可以通過檢測明和暗區(qū)域之間的圓弧431并且估計瞳孔432的中心點來實現(xiàn)， 從而至少得到水平角度Aeh并且可能還有垂直角度(二者都處于負和正最大值之間，其中 零是直的)。在所述確定過程中可以使用其他測量(作為替換方案或者為了提高精確度)， 比如在虹膜的任一側(cè)上的眼白數(shù)量(AmL，AmR)。此外，所述眼睛分析單元430被設(shè)置成從所 述角度Aeh、Aev計算用戶是否正看向顯示器，這是通過把例如所述顯示器、攝影機和房間 的幾何結(jié)構(gòu)之類的因素納入考慮實現(xiàn)的(還可能有由用戶讓所述系統(tǒng)測量幾個正在觀看/ 未在觀看的眼睛位置的預(yù)先校準面部，從而得到眼睛角度空間中的類邊界并且可能還有相 關(guān)的概率)。最后，可以至少把所述水平眼睛角度數(shù)據(jù)輸入(應(yīng)當注意到，這一輸入是可選的， 此外，其他單元僅僅是可能的實現(xiàn)實例并且可以被不同地構(gòu)造)到時間統(tǒng)計單元440中。如 果在足夠長的時間間隔(例如2秒鐘)內(nèi)所述角度Aeh接近零(至少小到足以使眼睛 落在所述顯示器中的適當?shù)哪程帲唤咏行?，則可以把所述個人分類為在特定時刻(W(t) =1)正在觀看。此外，在更加先進的系統(tǒng)中可以有觀看者活動分類單元(例如存在于耦合到所述 攝影機的已經(jīng)運行智能家庭系統(tǒng)的遠程PC中，或者存在于所述功率優(yōu)化器中)，其提取出 關(guān)于用戶行為的某種指標(例如“IND=消極=1”，用戶可能已經(jīng)睡著；“IND=到處跑=2” =用戶可能正活躍地跑過房間并且很可能正在從事幾乎不允許其觀看的其他活動等等)。 這例如可以根據(jù)對從所述攝影機畫面中提取出的人類對象進行運動模式分析來實現(xiàn)，但是 還可能有幾種其他算法(例如對房間內(nèi)的特定3D位置被覆蓋的時間量進行分析以及所識 別出的特定姿勢等等)。最后，最近出現(xiàn)了允許更加沉浸于內(nèi)容當中(圖像或者至少其某種環(huán)境感覺/暗 示有幾分被擴大到房間內(nèi))的電視(這將會發(fā)展到其他類型的顯示設(shè)備)，其包括被設(shè)置成 照明所述透射型顯示器的空間周圍環(huán)境的照明單元191，即所謂的氣氛光顯示器。可以按照已知的方式僅僅令所述氣氛光與所呈現(xiàn)的畫面共同演變，但是本發(fā)明允許利用單獨的算法更優(yōu)地控制所述氣氛光。所述平衡現(xiàn)在包括三條標準由所述氣氛光所 消耗的功率數(shù)量。有人可能會想可以在用戶不在觀看時簡單地關(guān)斷所述氣氛光以便至少在 這些燈上節(jié)省功率，但是與此相反，如果用戶已經(jīng)把電視切換到“氣氛模式”并且僅僅將其 作為氛圍提供者來使用，而沒有密切留意觀看以便能夠看到詳細的畫面信息，則氣氛光可 能更為重要。用戶通常將具有一定數(shù)目的可選設(shè)置，從把整個電視(畫面)+氣氛光系統(tǒng)用 作某種可變燈的情況到刻度的另一端，即其中內(nèi)容更加重要并且需要清晰可見的情況。去 到所述氣氛光的功率還將取決于諸如照明場尺寸及其可能引入的空間變化的多少(單一 TL管對幾個LED模塊191)之類的因素。所述氣氛光的“可見度”成為一條新標準其與畫面相比的重要程度例如取決于上 面的設(shè)置，為了把整面墻涂成黃色氛圍(這里可以把所述氣氛光設(shè)置成與視頻信號相比具 有較低的時間變化)，需要產(chǎn)生足夠的氣氛光。
畫面的可見度將特別取決于周圍環(huán)境的對象/墻壁對所述氣氛光的反射性有多 強(白色程度)。至少在電視圖像內(nèi)容居主導(dǎo)地位并且應(yīng)當具有非常高可見度的設(shè)置中，不 應(yīng)當出現(xiàn)所述氣氛光是基本上圍繞由觀看者看來是全黑的圖像的明亮環(huán)的情況(這是為 了說明極端變型)。在這些情況中可能需要增強圖像內(nèi)容，但是更重要的可能是需要把所述 氣氛光約束到一個上限(例如不管普通的氣氛光算法例如通過對圖像內(nèi)容進行積分而給 出的驅(qū)動值如何，最終的驅(qū)動值應(yīng)當被箝位，從而使得周圍環(huán)境輝度低于平均畫面輝度的 10%；這通常將假設(shè)在工廠設(shè)置的白墻中，但是消費者可以有用于家庭校準的選項)。本例 中的可見度估計例如可以受到Hunt公式的啟發(fā)，從而考慮到諸如圖像和周圍環(huán)境貼片的 尺寸和位置等因素。通過連接0_AMBIL輸出至少一個最優(yōu)氣氛光驅(qū)動值D_AMB。本文中所公開的各算法組件在實踐中可以被(完全或部分地)實現(xiàn)為硬件(例 如專用IC的各部分)，或者被實現(xiàn)為運行在專用數(shù)字信號處理器或通用處理器等之上的軟 件。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過本公開內(nèi)容應(yīng)當理解哪些組件是可選的改進并且可以與其 他組件組合實現(xiàn)，并且還應(yīng)當理解(可選的)各方法步驟如何對應(yīng)于相應(yīng)的設(shè)備裝置(反 之亦然)，因此這里至少隱含地公開了這些組合。本申請中的設(shè)備一詞是按照字典中的廣泛 含義來使用的，即允許實現(xiàn)特定目的的一組裝置，因此其例如可以是IC(的一小部分)、專 用器具或聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的一部分等等。使得所述方法工作所需要的某些步驟可能已經(jīng)存在于所述處理器的功能之中而 不是在計算機程序產(chǎn)品中描述，比如數(shù)據(jù)輸入和輸出步驟。應(yīng)當注意到，上面提到的各實施例是為了說明而非限制本發(fā)明。由于本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以很容易意識到把這里給出的實例映射到權(quán)利要求書的其他領(lǐng)域，因此在這里為了 簡潔起見沒有詳細提到所有這些選項。除了如在權(quán)利要求書中組合的本發(fā)明的元件組合之 夕卜，其他元件組合也是可能的。任何元件組合都可以被實現(xiàn)在單一專用元件中。權(quán)利要求中的括號之間的任何附圖標記并不是為了限制該權(quán)利要求?！鞍ā币辉~ 不排除未在權(quán)利要求中列出的其他元件或方面的存在。元件前面的“一個”不排除存在多 個所述元件。
權(quán)利要求
一種透射型顯示器(100)，其包括背光(106)和用于調(diào)制來自所述背光的光從而產(chǎn)生圖像的閥門(110)，其特征在于，所述透射型顯示器包括用于與所連接的觀看者行為檢測裝置((150，152，165)，160)相連的連接器(198)；以及功率優(yōu)化器(120)，其具有去到所述觀看者行為檢測裝置的輸入連接(C_i)以用于從該處接收行為測量信號(I_usr)，并且具有用于根據(jù)所述行為測量信號(I_usr)向所述背光(106)發(fā)送最優(yōu)驅(qū)動值(D_Lb)的輸出端(O_BL)。
2.如權(quán)利要求1所述的透射型顯示器(100)，其中，借助于可運行的軟件和/或硬件電 路把所述功率優(yōu)化器(120)設(shè)置成計算函數(shù)(f)，該函數(shù)根據(jù)在所述背光由最優(yōu)驅(qū)動值(D_ Lb)驅(qū)動時由所述顯示器所使用的功率(P)并且根據(jù)預(yù)定的可見度度量(V)給出最優(yōu)驅(qū)動 值(D_Lb)以作為結(jié)果，從而對所產(chǎn)生的圖像對于觀看者的可見程度進行建模。
3.如權(quán)利要求1或2所述的透射型顯示器(100)，其中，借助于可運行的軟件和/或硬 件電路把所述功率優(yōu)化器(120)設(shè)置成計算把輸入圖像(im)的輸入驅(qū)動值(I_in)變換成 輸出驅(qū)動值(I_out)的變換⑴，以用于通過功率優(yōu)化器(120)與閥門(110)之間的輸出連 接(0_v)驅(qū)動所述閥門(110)的像素(111，112)。
4.如其中一條在前權(quán)利要求所述的透射型顯示器(100)，其中，所述觀看者行為檢測 裝置包括攝影機(160)，所述攝影機(160)或所述功率優(yōu)化器(120)包括被設(shè)置成基于所述 攝影機(160)的畫面來確定觀看者的注視方向的注視分析器(121)。
5.如其中一條在前權(quán)利要求所述的透射型顯示器(100)，其中，所述觀看者行為檢測 裝置包括用于檢測觀看者到所述透射型顯示器(100)的距離的檢測器(150，152;160)，并 且所述功率優(yōu)化器(120)被設(shè)置成根據(jù)觀看者的距離來計算最優(yōu)驅(qū)動值(D_Lb)和/或輸 出驅(qū)動值(I_out)。
6.如權(quán)利要求4所述的透射型顯示器(100)，其中，所述攝影機(160)系統(tǒng)或所述功率 優(yōu)化器(120)包括觀看者活動分類單元(122)，并且所述功率優(yōu)化器(120)被設(shè)置成根據(jù)對 觀看者的特定行為進行建模的數(shù)字(IND)來計算最優(yōu)驅(qū)動值(D_Lb)和/或所述輸出驅(qū)動 值(I_out)。
7.如其中一條在前權(quán)利要求所述的透射型顯示器(100)，其還包括被設(shè)置成照明所述 透射型顯示器(100)的空間周圍環(huán)境的照明單元(191)，其中所述功率優(yōu)化器(120)被設(shè)置 成根據(jù)行為測量信號(I_usr)和/或最優(yōu)驅(qū)動值(D_Lb)和/或輸出驅(qū)動值(I_out)來確 定用于所述照明單元(191)的驅(qū)動值(D_AMB)。
8.一種用于計算對應(yīng)于如其中一條在前權(quán)利要求所述的透射型顯示器(100)的驅(qū)動 值(D_Lb，(I_out,D_AMB))的方法，所述方法包括以下步驟獲得指示所述透射型顯示器(100)的周圍環(huán)境中的潛在觀看者的行為的行為測量信 號(I_usr)；根據(jù)所述行為測量信號(I_usr)、作為驅(qū)動值的函數(shù)的功率使用(P)的計算以及將要 顯示在所述透射型顯示器(100)上的至少一副圖像(im)的可見度(V)的度量，計算關(guān)于受 約束的功率使用的對應(yīng)于所述驅(qū)動值(D_Lb，(I_out,D_AMB))的最優(yōu)值。
全文摘要
為了減少功率浪費，本發(fā)明提出一種透射型顯示器(100)，其包括背光(106)和用于調(diào)制來自所述背光的光從而產(chǎn)生圖像的閥門(110)，而且所述透射型顯示器還包括用于與所連接的觀看者行為檢測裝置((150，152，165)，160)相連的連接器(198)；以及功率優(yōu)化器(120)，其具有去到所述觀看者行為檢測裝置的輸入連接(C_i)以用于從該處接收行為測量信號(I_usr)，并且具有用于根據(jù)所述行為測量信號(I_usr)向所述背光(106)發(fā)送最優(yōu)驅(qū)動值(D_Lb)的輸出端(O_BL)。
文檔編號G09G3/34GK101868817SQ200880116823
公開日2010年10月20日 申請日期2008年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者M·J·W·默滕斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司