CN104917977A - 一种驱动dmd超高帧频显示高动态图像的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动DMD超高帧频显示高动态图像的方法，本发明基于DMD超高帧频显示高动态图像的要求，将像素动态范围为2^N的图像拆分为1～N级位图，结合DMD硬件加载位图所需的最短时间，计算1～N级位图各自的调制显示时间，并决定出1～M级位图需要进行取反操作，取反获得的M幅位图的调制显示时间均设置为DMD加载位图所需的最短时间，然后将1～N级位图和取反得到的M幅位图依次加载至DMD并按照设定的调制时间进行显示，从而实现高动态图像的超高帧频显示。本发明有效解决了DMD加载位图所需时间对脉冲宽度调制方法带来的限制，在应用于8位灰度以上的高动态图像DMD显示时，能大幅提升图像的显示帧频。

Description

一种驱动DMD超高帧频显示高动态图像的方法

技术领域

本发明涉及一种DMD超高帧频显示高动态图像的驱动方法，适用于超高帧频目标模拟仿真测试系统，以实现对高帧频高动态范围探测器的测试与评估。

背景技术

实现对高帧频高动态范围探测器进行高质量的测试和评估，需要设计出合理完善的目标模拟仿真测试系统。根据奈奎斯特采样定理，仿真系统的输出帧频应不小于探测器工作频率的2倍。因此为了使仿真系统模拟生成的目标图像更加接近于真实情况，需要在保证图像高动态范围的条件下，尽可能提高系统的输出帧频。

仿真系统的目标模拟输出器件为数字微镜器件(DMD)，脉冲宽度调制方法通常被作为DMD显示图像的有效调制方法。但是由于DMD寄存器加载一幅完整位图的时间有最小值限制，而脉冲宽度调制的最小时间单元不能小于DMD加载完整位图的时间，否则调制后的位图显示时间不能满足脉冲宽度调制的比例关系，因此DMD加载位图所需时间的最小值限制了DMD显示图像帧频的提高。为了提高DMD显示帧频，必须有效解决DMD加载位图所需时间最小值这一硬件固有特性所带来的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种驱动DMD超高帧频显示高动态图像的方法，该方法能够大幅提升高动态图像的显示帧频。

一种驱动DMD超高帧频显示高动态图像的方法，具体步骤如下：

1)根据高动态图像的像素动态范围2^N，设定图像拆分后的位图级数为N；

2)选取第1级位图的期望显示时间T₁，T₁的选取范围为0.1us～100us，同时，令DMD位图调制显示时间的基数T＝T₁；

3)计算1～N级位图的调制显示时间T_i，并统计出1～N级位图中被取反的位图个数M；DMD型号和工作频率确定时，位图加载时间为一固定值T_bm，则第i级位图P_i的调制显示时间T_i为：当2^i-1T＜T_bm时T_i＝T_bm+2^i-1T，且P_i需要取反；当2^i-1T≥T_bm时T_i＝2^i-1T；

4)清零DMD的寄存器；

5)获取位图并加载至DMD寄存器中显示，具体步骤如下：

(1)读取图像数据，像素值以N位二进制数进行存储；

(2)提取图像各像素值的右起第i位，组成第i级位图P_i，i从1变化至N，可以得到第1～N级位图；

(3)对1～M级位图依次取反，得到位图P_N+1～P_N+M，设置位图P_N+1～P_N+M的调制显示时间均为T_bm；

(4)依次加载N+M幅位图至DMD中并按设定的位图调制时间进行显示；

(5)如果要继续显示图像，则跳至步骤(1)，读取新的图像，否则停止读取图像；

6)设置DMD为浮动状态，DMD图像停止显示。

本发明的优点：

(1)、本发明有效解决了DMD加载位图所需时间对脉冲宽度调制方法带来的限制，可以任意指定DMD位图显示调制时间的基数。

(2)、本发明在应用于8位灰度以上的高动态图像DMD显示时，在保证良好的系统光学效率、图像质量和有效的动态范围的情况下，与传统DMD调制方法相比，能够大幅提升图像的显示帧频，实现图像的超高帧频显示。

附图说明

图1为整体设计流程图。

图2为DMD位图调制时序示意图(动态范围为256，DMD型号为.7XGA，工作在400MHz，DMD调制时间基数为1us)。

具体实施方式

下面结合附图和实例，对本发明作具体说明：

1)根据图像的像素动态范围为256即2⁸，设定图像拆分后的位图级数N＝8；

2)选取第1级位图的期望显示时间T₁＝1us，同时，令DMD位图调制显示时间的基数T＝T₁；

3)当DMD型号和工作频率确定时，DMD的位图加载时间T_bm是一个确定值，如图2所示，以.7XGA型号DMD工作在400MHz为例，T_bm＝30.72us，依次计算1～N级位图的调制显示时间，其中第i级位图P_i的显示时间T_i的计算方法为：当2^i-1T＜T_bm时T_i＝T_bm+2^i-1T，且P_i需要取反；当2^i-1T≥T_bm时T_i＝2^i-1T；最后统计出N级位图中被取反的位图个数M＝5；

4)清零DMD的寄存器；

5)加载位图至DMD寄存器中显示，具体步骤如下：

(1)读取图像数据，像素值以N位二进制数进行存储；

(2)提取图像各像素值的右起第i位，组成第i级位图P_i，i从1变化至N，可以得到第1～N级位图；

(3)对1～M级位图依次取反，得到位图P_N+1～P_N+M，设置位图P_N+1～P_N+M的调制显示时间均为T_bm；

(4)初始化变量i为1；

(5)DMD进行复位操作，经过4.5us后DMD寄存器中存储的位图开始显示，若i等于1则当前显示的位图为P_N+M，显示时间T_SHOW等于P_N+M的显示时间T_N+M；若i不等于1则当前显示的位图为P_i-1，显示时间T_SHOW等于P_i-1的显示时间T_i-1；

(6)加载位图P_i，加载时间为T_bm；

(7)等待至显示时间T_SHOW结束，然后变量i的值加上1；

(8)如果i不大于N+M，则跳至步骤(5)，否则判断是否要停止显示；

(9)如果要继续显示图像，则跳至步骤(1)，读取新的图像，否则停止读取图像；

6)设置DMD为浮动状态，DMD图像停止显示。

Claims (1)

1.一种驱动DMD超高帧频显示高动态图像的方法，其特征包括如下步骤：

1)根据高动态图像的像素动态范围2^N，设定图像拆分后的位图级数为N；

2)选取第1级位图的期望显示时间T₁，T₁的选取范围为0.1us～100us，同时，令DMD位图调制显示时间的基数T＝T₁；

3)计算1～N级位图的调制显示时间T_i，并统计出1～N级位图中被取反的位图个数M；DMD型号和工作频率确定时，位图加载时间为一固定值T_bm，则第i级位图P_i的调制显示时间T_i为：当2^i-1T＜T_bm时T_i＝T_bm+2^i-1T，且P_i需要取反；当2^i-1T≥T_bm时T_i＝2^i-1T；

4)清零DMD的寄存器；

5)获取位图并加载至DMD寄存器中显示，具体步骤如下：

(1)读取图像数据，像素值以N位二进制数进行存储；

(2)提取图像各像素值的右起第i位，组成第i级位图P_i，i从1变化至N，可以得到第1～N级位图；

(3)对1～M级位图依次取反，得到位图P_N+1～P_N+M，设置位图P_N+1～P_N+M的调制显示时间均为T_bm；

(4)依次加载N+M幅位图至DMD中并按设定的位图调制时间进行显示；

(5)如果要继续显示图像，则跳至步骤(1)，读取新的图像，否则停止读取图像；

6)设置DMD为浮动状态，DMD图像停止显示。