基于环境感知的自适应图像和视频内容调整系统与方法

本发明涉及图像处理和视频显示，特别是一种基于环境感知的自适应图像和视频内容调整系统与方法。该技术旨在通过智能感知用户的观看环境，包括光照条件、观看距离、角度和噪音水平等因素，并结合先进的图像处理算法，自动优化显示设备的图像和视频参数。适用于各种显示设备，如智能手机、平板电脑、电视和计算机显示器等，以提供适应不同观看环境和用户偏好的优化视觉体验。此外，该技术还涉及计算机程序产品，能够实现智能化的图像和视频内容显示调整，具有广泛的应用前景和市场价值。

背景技术：

1、随着数字化时代的到来，图像和视频已成为人们获取信息和娱乐的主要方式之一。然而，传统的图像和视频显示技术往往忽略了观看环境的多样性和用户的个性化需求。用户的观看体验受到多种因素的影响，包括环境光线的强弱、观看距离的远近、周围噪音的干扰以及个人的视觉偏好等。在不同的环境条件下，固定的显示设置可能无法提供最佳的观看效果，导致图像或视频内容的亮度、对比度、色彩饱和度等参数不尽如人意。

2、此外，随着显示设备种类的增多，从智能手机、平板电脑到电视和计算机显示器，用户对显示效果的要求也越来越高。在户外强光环境下，屏幕的亮度可能不足以提供清晰的图像；而在夜间或光线较暗的室内环境中，屏幕的亮度可能过强，导致眼睛疲劳。同样，观看距离的变化也会影响用户对图像清晰度和细节的感知。因此，需要一种能够根据观看环境和用户偏好自动调整图像和视频内容显示效果的技术。

3、目前市场上的一些解决方案尝试通过手动设置或简单的自动调整功能来解决这些问题，但这些方法往往无法全面考虑所有影响观看体验的因素，且缺乏个性化和智能化的调整能力。因此，开发一种能够智能感知用户观看环境并自动优化显示效果的技术，对于提升用户体验、减少眼睛疲劳以及提高设备的使用便利性具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于环境感知的自适应图像和视频内容调整流程，旨在通过一系列连续的智能步骤，优化用户的观看体验。该流程详细描述如下：

2、1. 初始化环境感知：

3、启动系统时，首先激活环境感知模块，包括光线传感器、距离传感器、角度传感器和声音传感器。

4、传感器开始实时采集环境数据，包括光照强度、色温、用户与设备的相对距离、观看角度以及背景噪音水平。

5、2. 数据传输与处理：

6、采集到的环境数据被传输至中央处理单元（cpu）或图形处理单元（gpu）。

7、在处理单元中，数据被解析和分析，以确定当前的观看环境特征。

8、3. 图像参数调整：

9、根据解析后的环境数据，图像处理算法开始工作，自动调整屏幕显示参数。

10、亮度调整算法根据环境光照强度调整屏幕亮度，确保图像在不同光照条件下的可见性。

11、对比度优化算法依据用户的观看距离和角度，调整图像的对比度，增强视觉层次感。

12、色彩校准算法调整屏幕色温，保证色彩的真实性和舒适性。

13、动态范围压缩算法针对高对比度内容进行优化，平衡亮部和暗部细节，避免过曝或欠曝。

14、4. 用户交互与反馈：

15、用户界面模块提供实时预览调整后的图像效果，并允许用户进行个性化设置。

16、用户可以根据自己的偏好，通过界面调整亮度、对比度等参数，系统将记录这些偏好并用于未来的自动调整。

17、用户还可以选择预设的观看模式，如室内模式、室外模式等，系统将自动应用相应的显示参数调整。

18、5. 智能学习与优化：

19、智能控制模块分析用户的交互数据和观看历史，学习用户的习惯和偏好。

20、系统根据学习结果，自动优化显示设置，以更好地适应用户的观看环境和偏好。

21、在用户不进行操作时，系统仍将继续监测环境变化，并实时调整显示参数，确保始终提供最佳的观看体验。

22、6. 能源效率管理：

23、电源管理模块根据当前的显示设置和用户使用模式，优化设备的能耗。

24、系统在保证图像质量的同时，调整屏幕的刷新率和其他相关参数，以降低能耗并延长电池寿命。

25、通过上述流程，本发明实现了一种智能化的图像和视频内容自适应调整技术，不仅提升了用户的观看体验，还考虑了设备的能源效率，适用于各种显示设备和观看场景。

26、解决的技术难题：

27、1. 环境光线变化的适应性：

28、技术难题：传统显示设备无法有效应对不同光照条件下的图像显示需求，导致在强光或弱光环境下图像显示效果不佳。

29、解决方案：通过集成光线传感器，实时监测环境光照强度和色温，结合亮度调整算法，自动调整屏幕亮度和色温，确保图像在任何光照条件下都能清晰可见。

30、2. 观看距离和角度的个性化调整：

31、技术难题：用户观看距离和角度的变化会影响图像的清晰度和细节表现，而传统技术无法根据这些变化进行个性化调整。

32、解决方案：利用距离传感器和角度传感器监测用户的观看距离和角度，结合对比度优化算法和色彩校准算法，动态调整图像的对比度和色彩，以适应用户的观看习惯。

33、3. 高动态范围内容的优化显示：

34、技术难题：高动态范围(hdr)内容在不同设备和环境下的显示效果差异较大，容易出现过曝或欠曝现象。

35、解决方案：采用动态范围压缩算法，智能平衡hdr内容的亮部和暗部细节，确保在各种观看环境下都能展现丰富的色彩层次和细节。

36、4. 用户交互与智能学习的集成：

37、技术难题：用户对图像和视频的显示效果有个人偏好，而传统系统缺乏根据用户反馈进行学习和优化的能力。

38、解决方案：提供用户界面模块，允许用户根据个人喜好进行显示参数的调整，并通过智能控制模块收集用户的操作数据，利用机器学习技术自动优化显示设置，提供个性化的观看体验。

39、5. 能源效率与性能的平衡：

40、技术难题：在提供优化显示效果的同时，需要考虑设备的能耗和性能，避免不必要的能源浪费。

41、解决方案：通过电源管理模块优化电源使用策略，根据智能控制模块的调整结果和用户的使用模式，调整屏幕刷新率和其他相关参数，实现能效和性能的最佳平衡。

42、通过解决上述技术难题，本发明提供了一种全面的自适应图像和视频内容调整解决方案，能够在各种观看环境下提供优化的视觉体验，同时确保设备的能源效率和性能。

43、需要保护的关键点包括：

44、1. 环境感知技术：

45、保护集成的多种传感器（光线、距离、角度、声音）及其数据采集和处理方法，确保能够准确监测和解析用户的观看环境。

46、2. 自适应图像处理算法：

47、保护用于实时调整屏幕亮度、对比度、色彩和动态范围的图像处理算法，这些算法是根据环境数据动态优化显示效果的核心。

48、3. 用户界面设计：

49、保护用户界面的图形化设计和交互逻辑，确保用户能够直观、便捷地进行个性化设置和模式选择。

50、4. 智能控制与学习机制：

51、保护智能控制模块的实现细节，包括如何集成传感器数据、用户反馈和历史操作数据，以及如何利用机器学习技术进行自我学习和优化。

52、5. 电源管理策略：

53、保护电源管理模块的能效优化策略，确保在提供最佳显示效果的同时，最大程度地降低能耗并延长设备电池寿命。

54、6. 系统集成与协同工作：

55、保护系统的整体架构和模块间的协同工作机制，确保各模块能够有效集成并协同工作，提供无缝的自适应调整体验。

56、7. 预设观看模式：

57、保护预设的观看模式及其自动调整逻辑，这些模式能够快速适应常见的观看环境，如室内、室外、夜间等。

58、8. 故障检测与自我调整功能：

59、保护系统在出现异常时的自我检测和调整功能，确保系统能够自动恢复到最佳状态，提高可靠性和稳定性。

60、有益效果

61、本发明的有益效果在于提供了一种智能化的图像和视频内容自适应调整解决方案，能够根据用户的观看环境和个人偏好实时优化显示效果。通过精确的环境感知技术和先进的图像处理算法，系统能够自动调整屏幕亮度、对比度、色彩饱和度和动态范围等参数，确保在各种光照条件和观看角度下都能提供清晰、鲜艳且舒适的视觉体验。此外，用户界面的友好设计使得用户可以轻松进行个性化设置，而智能控制模块的自学习功能则进一步提升了观看体验的个性化程度。电源管理模块的优化策略有效降低了能耗，延长了设备的电池寿命。整体而言，本发明不仅提高了图像和视频内容的观看质量，增强了用户的沉浸感，还通过智能化的设计减少了用户的操作复杂度，同时考虑了设备的能源效率，具有广泛的应用前景和市场价值。