CN105578179A - 检测dmd显示帧率的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种检测DMD（数字微镜器件）显示帧率的系统，包括计算机，连接到计算机的DMD，接收DMD调制光的采集板，采集板包括接收调制光并将其转换为电信号的图像传感器以及对图像传感器采集的数据分析的可编程门阵列，采集板进一步连接到计算机，计算机对采集板产生的数据传进行分析，DMD沿着一定方向滚动显示竖条纹图像，图像传感器对准DMD的投影方向，并设定成一定的积分时间，采集多幅的滚动图像，可编程门阵列根据图像传感器采集的数据检测竖条纹个数，并根据预定公式计算出DMD帧率。

Description

检测DMD显示帧率的系统和方法
【技术领域】
本发明涉及一种数字微镜器件的应用，尤其涉及一种可以自动检测高速数字微镜器件显示帧率的系统和方法。
【背景技术】
DMD（DigitalMicromirrorDevice，数字微镜器件）通过控制镜片的开启和偏转达到显示图像的目的。近年来DMD（DigitalMicromirrorDevice，数字微镜器件）在压缩感知、单光子成像及共焦显微等领域得到广泛的应用，为了提高在这些领域设备的性能指标，达到实用性要求，对数字微镜的播放帧率要求也越来越高，目前数字微镜的极限播放帧率为22000帧/秒（二值）。
现有技术DMD系统机构包括计算机，连接到计算机的DMD控制板，连接到DMD控制板的DMD，以及接收DMD调制光的图像传感器，如CCD（电荷耦合元件），图像传感器进一步连接到所述计算机。计算机发送一帧模板（二值）数据到DMD，DMD根据模板数据值进行正负12度的翻转，对入射到DMD的光进行调制后投影，后端用图像传感器进行采集，将采集的数据发送到计算机进行分析，分析的结果反馈用于模板的更新，然后将改变的模板重新下载到DMD，如此循环，形成计算机分析、产生DMD模板—>下载到DMD进行投影—>图像传感器采集—>计算机分析的闭环结构。
在DMD出现之前，现有的显示设备基本上只需要满足人眼观看的需求，几乎没有设备能够实现如此高的DMD帧率。超高的帧率使得用户很难验证DMD的实际帧率是否达到设定值，如何检测数字微镜的帧率成为一个问题。
因此有必要对现有技术进行改善以克服现有技术的缺陷。
【发明内容】
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种检测具有高速显示帧率的DMD的系统和方法。
根据本发明的一方面，本发明提供一种检测DMD（数字微镜器件）显示帧率的系统，此检测DMD显示帧率的系统包括计算机，连接到计算机的DMD，接收DMD调制光的采集板，采集板包括接收调制光并将其转换为电信号的图像传感器以及对图像传感器采集的数据分析的可编程门阵列，采集板进一步连接到所述计算机，计算机对采集板产生的数据传进行分析，DMD沿着一定方向滚动显示竖条纹图像，图像传感器对准DMD的投影方向，并设定成一定的积分时间，采集多幅的滚动图像，可编程门阵列根据图像传感器采集的数据检测竖条纹个数，并根据预定公式计算出帧率。
进一步的，其中竖条纹图像在横轴方向占一个像素。
进一步的，其中可编程门阵列对图像传感器采集的数据进行二值化处理，并检测图像从白到黑跳变的次数以计算出帧率。
进一步的，其中所述积分时间使得竖条纹最后一列后不会重新回到开始的位置。
进一步的，其中图像传感器的采集数据发送到计算机进行分析，分析的结果可以用于决定对DMD的测试模板的修改。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种检测DMD显示帧率的方法，包括：将竖条纹图像下载到DMD，沿着一定方向滚动显示竖条纹图像，图像传感器对准DMD的投影方向，并设定成一定的积分时间，采集多幅的滚动图像，及利用可编程门阵列对图像传感器采集的数据进行分析并检测竖条纹个数，根据预定公式计算出帧率。
进一步的，其中竖条纹图像在横轴方向占一个像素。
进一步的，其中可编程门阵列对图像传感器采集的数据进行二值化处理，并检测图像从白到黑跳变的次数以计算出帧率。
进一步的，其中所述积分时间使得竖条纹最后一列后不会重新回到开始的位置。
进一步的，其中图像传感器的采集数据发送到计算机进行分析，分析的结果可以用于决定对DMD的测试模板的修改。
根据本发明的检测DMD显示帧率的系统和方法，可以克服现有技术中的人眼观察缺陷，实现对具有超高显示帧率的DMD的检测，以判断其实际帧率是否达到设定值。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
图1是根据本发明实施例的DMD显示帧率检测系统的结构图；
图2是根据本发明实施例的用来测试的二值竖条纹图像；
图3是根据本发明实施例的图像传感器采集的竖条纹多帧图；
图4是根据本发明实施例的采集板的结构图；
图5是根据本发明实施例的可编程门阵列的程序框图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的较佳实施例以型号为S1076-7408的DMD为例进行说明，其分辨率大小为1024x768。可以理解的是，其它型号的DMD的应用自然也包含在本发明的保护范围之内。
根据本发明实施例的检测DMD显示帧率的系统，参照附图1所示的本发明采用的高速DMD帧率测量方法框图，其基本架构包括计算机1，连接到计算机1并从计算机接收DMD模板的DMD控制板2，连接到DMD控制板的DMD3，接收DMD调制光的采集板5，采集板包括接收调制光并将其转换为电信号的图像传感器4（以CCD为例）以及对图像传感器采集的数据分析的可编程门阵列（FPGA）6，采集板5及图像传感器4进一步连接到所述计算机1，计算机1对采集板5产生的数据传进行分析。
计算机1通过USB数据传输协议发送一帧模板到DMD控制板2，DMD控制板2继而将将模板数据写入到DMD3，DMD3对入射的光源进行调制，产生的调制光被采集板5的图像传感器4采集并通过如USB等传输方式发送到计算机进行分析，分析的结果可以用于决定对下一帧DMD的测试模板的修改。
图2是根据本发明较佳实施例用来测试的二值竖条纹图8。其中竖条纹图像80在横轴方向占一个像素。将竖条纹图像80下载到DMD3，并让其从左到右滚动显示，滚动间隔2个像素以上，以保证采集到的图像有黑白间隔。根据本发明的其他实施例，可以改变DMD竖条纹图像的滚动方向，滚动间隔可以在3个或更多个以上。此外，竖条纹也可以在横轴方向上占据2个或更多个像素。将图像传感器对准DMD的投影方向，并设定成一定的积分时间，然后开始采集一帧图像。DMD在超高帧率显示情况下，图像传感器在积分时间内可以采集到多幅的滚动图像，形成图3的图案。
如图4所示的根据本发明较佳实施例的采集板5的结构图，其包括图像传感器4、接收图像传感器采集的数据的现场可编程门阵列6，以及显示装置7（较佳实施例中以LCD显示为例）。可编程门阵列6对图像传感器4采集的数据进行二值化处理，然后从图像的左边到右边检测图像从白到黑跳变的个数，根据预定公式计算出帧率，在LCD显示屏上显示出来。于本发明的较佳实施例中，图像传感器的积分时间不能太长，以保证竖条纹滚动到最后一列后不会重新回到开始的位置并和最开始的图像重合，以免影响帧数检测。
图5是本发明较佳实施例的可编程门阵列FPGA的程序框图。假设图像传感器4积分时间是T，检测到的黑白跳变边缘个数为N（即采集到了N帧的DMD图像），那么可通过预定的公式计算得到测试出来的显示帧率Fr（帧/秒）：
Fr=N/T
如：DMD刷新帧率10000帧/秒，图像传感器的积分时间设定为10ms，那么图像传感器4拍摄一张DMD的显示图片就可以计算到具有100个竖条纹，100/10ms=10000帧/秒。
根据以上所介绍的本发明的较佳实施例的检测系统和方法，可以克服现有技术中的人眼观察缺陷，实现对具有超高显示帧率的DMD的检测，以判断其实际帧率是否达到设定值。
以上本发明较佳实施例中所列举的各种电子器件均仅为对本发明的详细描述所用，并不构成对本发明的保护范围的限制。本领域技术人员可以根据实际需要进行替换，选择其它类型的器件进行替代。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种检测DMD（数字微镜器件）显示帧率的系统，包括计算机，连接到计算机的DMD，接收DMD调制光的采集板，采集板包括接收调制光并将其转换为电信号的图像传感器以及对图像传感器采集的数据分析的可编程门阵列，采集板进一步连接到所述计算机，计算机对采集板产生的数据传进行分析，其特征在于，DMD沿着一定方向滚动显示竖条纹图像，图像传感器对准DMD的投影方向，并设定成一定的积分时间，采集多幅的滚动图像，可编程门阵列根据图像传感器采集的数据检测竖条纹个数，并根据预定公式计算出DMD帧率。
2.根据权利要求1所述的检测DMD显示帧率的系统，其特征在于，其中竖条纹图像在横轴方向占一个像素。
3.根据权利要求1所述的检测DMD显示帧率的系统，其特征在于，其中可编程门阵列对图像传感器采集的数据进行二值化处理，并检测图像从白到黑跳变的次数以计算出帧率。
4.根据权利要求1所述的检测DMD显示帧率的系统，其特征在于，其中所述积分时间使得竖条纹最后一列后不会重新回到开始的位置。
5.根据权利要求1所述的检测DMD显示帧率的系统，其特征在于，其中图像传感器的采集数据发送到计算机进行分析，分析的结果可以用于决定对DMD的测试模板的修改。
6.一种检测DMD显示帧率的方法，包括：将竖条纹图像下载到DMD，沿着一定方向滚动显示竖条纹图像，图像传感器对准DMD的投影方向，并设定成一定的积分时间，采集多幅的滚动图像，及利用可编程门阵列对图像传感器采集的数据进行分析并检测竖条纹个数，根据预定公式计算出DMD帧率。
7.根据权利要求6所述的检测DMD显示帧率的方法，其中竖条纹图像在横轴方向占一个像素。
8.根据权利要求6所述的检测DMD显示帧率的方法，其中可编程门阵列对图像传感器采集的数据进行二值化处理，并检测图像从白到黑跳变的次数以计算出帧率。
9.根据权利要求6所述的检测DMD显示帧率的方法，其中所述积分时间使得竖条纹最后一列后不会重新回到开始的位置。
10.根据权利要求6所述的检测DMD显示帧率的方法，其中图像传感器的采集数据发送到计算机进行分析，分析的结果可以用于决定对DMD的测试模板的修改。
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