LED局部背光算法的matlab仿真
最近公司接了华星光电（TCL）的一个项目LCD-BackLight-Local-Diming-Algorithm-IP ，由于没有实际的硬件，只能根据客户给的论文 算法进行调研，评估和确认。即先理解论文的算法，再用MATLAB或OpenCV仿真，再通过视觉或客观图像评价指标评估算法效果，最后通过对几种论文算法的实验仿真效果分析比较确定一种算法，作为fpga实现。最大感触是得搞清楚实际情况再行动！
一 论文算法原理
论文题目为<< Backlight Local Dimming Algorithm for High Contrast LCD-TV>>，我一般看英语论文先用excel表格记录论文编号，题目，背景，关键词，主要方法，缺点（可以创新的地方），结论等核心点，接着看文献顺序为：摘要，结论，实验，着重看论文算法（准确理解，很耗时），若很闲则会看Introduction。当然，这次对这个算法的改进是多次，每次蹦出一个想法就改善算法，主要有三点：一是多用参数化定义，提高算法移植性和通用性。二是多想办法减少重复劳动，如在一个窗口中一次显示多个参数取不同值的结果，这一点很重要，以后多用。三是，一个算法的改进周期很长，直接方法是看高手的写法，而且得多次对比和看文档书籍才有提升，而不是成谜自己的小成果。
下面直接给出算法整体框架：
从上图可以看出整个算法分为四步，LED亮度强度计算，暗区域增强，空间滤波器，时间滤波器。注意点1：算法的仿真是放在FPGA上通过对LED的亮度调节，即整个算法是对LED块的分块的亮度进行处理，由于没有LED等实际硬件，本次仿真是对图像分块后的每个图像块亮度强度进行处理。注意点2：算法的实验是进行视频仿真，而MATLAB主要是进行图像处理，故本次时间滤波器的处理，这一步包含当前帧和上一帧，通过用potplayer软件截取一帧视频图像，方法如下：
第一步是视频素材下载网站：
视频下载网站（水印）
https://www.vjshi.com/watch/6162152.html
视频素材下载（无水印）
https://mixkit.co/free-stock-video/nature/
第二步是PotPlayer的截取视频的一帧图像：在用potpalyer播放视频时，快捷键crtl+G打开连续截取画面，按照下面的12345步骤即可成功截取想要的两帧图像。
论文算法的参数如下表格所示：
上面的参数在第一步到第三步都会有所涉及，这里提前给出。
（一）LED亮度强度计算
1.算法介绍
Linit(n)为第n个LED块的初始亮度强度，第一步的输出；LMAX可允许的最大LED亮度强度水平；TL 是一个预定义参数，用来控制局部调节水平，由表1可知为0.0625；PNUM（第n个图像块的总像素数量）；
Hn(i)是第n个图像块的直方图；W(i)是预定义的权重向量，论文里为变量i的平方。
2.MATLAB代码实现
从上面公式1可知，算法整体为两项中取最小值，第二项有点繁琐，那就从第二项开始：第二项的TL，Pnum都很好计算，一个为常数0.0625，一个为图像块的总像素数，即图像的尺寸M*N，图像行列的乘积；
第二项中的图像块直方图和权重W(i)的乘积的累加和需注意，图像块的直方图怎么实现，若是调用imhist仅仅是显示直方图，而在这里明显不对，故需要查资料弄懂图像的直方图的含义，通过看<<数字图像处理>>这本书，明白图像的直方图：对应灰度级的像素数。而MATLAB怎么表示，通过在MATLAB中搜索help imhist和不断看相关函数发现了histogram函数。在MATLABhelp文档中，知道了一种用法可以表示图像某个灰度级的像素数：h = histogram(In,256);counts=h.Values ;通过这两行代码把第n个图像块的直方图搞定了，那么公式1则轻松表示出来了。故对公式1的处理关键：拆分，弄明白直方图的含义，通过经典的数字图像处理书籍和matlab官方的文档，准确理解直方图含义。由于后面的步骤要调用这个结果，故把这一步封装成函数，调用很方便。代码如下：