CN109752839A - 处理器、显示控制装置、系统、图像处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种处理器、显示控制装置、系统、图像处理方法及装置,属于显示技术领域。该处理器包括:处理模块和传输模块;处理模块可根据像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从待显示图像的图像数据中获取多个像素的像素数据,该多个像素在待显示图像上形成的轨迹为部分或全部该扫描式投影显示系统采用的扫描曲线,该顺序为光引擎扫描多个像素的扫描顺序;传输模块可以将多个像素的像素数据按照该顺序传输至显示控制电路。故显示控制电路按顺序接收到像素数据后,可直接按照该顺序读取像素数据并驱动光引擎工作,无需再按照扫描曲线的轨迹读取像素数据,降低了对显示控制电路中存储器的存储容量和数据读取速率的需求。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域,特别涉及一种处理器、显示控制装置、系统、图像处理方法及装置。
背景技术
扫描式投影显示是虚拟现实(virtual reality,VR)和增强现实(augmentedreality,AR)领域中常用的一种显示技术。扫描式投影显示系统包括:图像处理器、显示控制电路、激光器和扫描镜。其中,图像处理器用于渲染待显示图像,并可以将渲染后的待显示图像的图像数据传输至显示控制电路,该图像数据包括多个像素的像素数据。该显示控制电路用于根该图像数据,驱动激光器发射激光束,并驱动扫描镜振动。激光器发射的激光束投射至扫描镜上后,可以由扫描镜反射并投影至投影面,从而实现图像显示。
相关技术中,显示控制电路一般按照利萨如(Lissajous)曲线,逐个扫描并读取图像数据中每个像素的像素数据。之后,显示控制电路可以按照读取到的每个像素的像素数据,驱动激光器发射对应的激光束。同时,显示控制电路可以根据该利萨如曲线的频率驱动扫描镜振动,使该扫描镜可以在该投影面内按照利萨如曲线的轨迹,扫描并点亮待显示图像中的各个像素,从而实现待显示图像在该投影面的显示。基于利萨如曲线的扫描方式的扫描频率较高,扫描式投影显示系统的显示分辨率和刷新率易于调整,易于实现高分辨率显示,并且,采用基于该利萨如曲线的扫描方式显示图像时,人眼能够更快获得图像全貌,适用于近眼显示(near eye display,NED)场景。
但是,由于利萨如曲线是两个方向相互垂直的简谐振动的合成轨迹,其扫描轨迹在一帧待显示图像中变化幅度较大,扫描轨迹上相邻两个像素可能位于待显示图像中的不同行。显示控制电路在按照利萨如曲线扫描并读取像素的像素数据时,需要在待显示图像的行与行之间进行像素的高速跳转寻址和像素数据的高速读取。因此,显示控制电路的存储器需要以帧为单位存储图像处理器传输的图像数据,且该存储器需要具有快速的像素数据读取速率。目前显示控制电路中采用的存储器通常为静态随机存取存储器(staticrandom-access memory,SRAM),该SRAM具有较大的存储容量和较快的数据读取速率,但价格昂贵且面积较大,影响了扫描式投影显示系统的应用灵活性。
发明内容
本申请提供了一种处理器、显示控制装置、系统、图像处理方法及装置,可以解决相关技术中的扫描方式对显示控制电路中所采用的存储器的要求较高,影响扫描式投影显示系统的应用灵活性的问题,技术方案如下:
一方面,提供了一种处理器,该处理器可以应用于扫描式投影显示系统,该扫描式投影显示系统还包括显示控制电路和光引擎。该处理器可以包括:处理模块和传输模块。
其中,该处理模块,可以用于获取一帧待显示图像的图像数据,该图像数据包括该待显示图像中每个像素的像素数据;以及用于根据像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从该图像数据中获取该多个像素的像素数据,该多个像素在该待显示图像上形成的轨迹为部分或全部该扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线,且该轨迹中至少一个中间像素的相邻像素与该中间像素位于不同行,该中间像素位于该待显示图像中一行像素的首个像素和末尾像素之间,其中,该顺序可以为光引擎扫描该多个像素的扫描顺序。
该传输模块,可以用于将该多个像素的像素数据按照该顺序传输至该显示控制电路,该显示控制电路用于根据接收到的该像素数据以及该扫描曲线,驱动该光引擎进行投影显示。
由于处理器可以按顺序传输多个像素的像素数据,且该多个像素按照该顺序排列后在待显示图像上形成的轨迹为扫描曲线,因此该显示控制电路接收到该像素数据后,可直接按照该顺序读取像素数据并驱动光引擎工作,而无需再按照该扫描曲线的轨迹读取像素数据,降低了对显示控制电路中存储器的存储容量和数据读取速率的需求,进而降低了该显示控制电路的成本,提高了扫描式投影显示系统的应用灵活性。
可选的,该处理模块还可以用于:
根据该扫描曲线的曲线函数,每间隔预设采样间隔时间确定一个像素的像素坐标,得到按顺序排列的多个像素的像素坐标;以及将按该顺序排列的多个像素的像素坐标记录在像素地址表中。
或者,该处理模块中还可以预先存储有该像素地址表,处理模块可以直接获取该像素地址表,并基于该像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从图像数据中获取像素数据。
可选的,该扫描曲线可以为利萨如曲线。该曲线函数可以包括:第一坐标函数和第二坐标函数;该像素坐标可以包括第一坐标和第二坐标;该处理模块,具体可以用于:
根据该第一坐标函数,每隔预设采样间隔时间确定一个像素的第一坐标;根据该第二坐标函数,每隔该预设采样间隔时间确定一个像素的第二坐标。
其中,该第一坐标可以为像素在待显示图像中的行坐标,第二坐标可以为像素在待显示图像中的列坐标。
可选的,该传输模块具体可以用于:将多组像素数据组逐组传输至该显示控制电路,该多组像素数据组可以由该多个像素的像素数据按照该顺序划分得到,且每组像素数据组可以包括按照该顺序排列的至少两个像素的像素数据。
传输模块逐组传输像素数据组,相应的,显示控制电路即可逐组存储该像素数据组,例如,显示控制电路可以存储一组待读取的像素数据组,并缓存一组待传输的像素数据组。相比于相关技术中存储一帧图像的图像数据,有效减少了该显示控制电路中存储器的数据存储量,降低了对该存储器存储容量的需求。
可选的,该多组像素数据组中,最后一组像素数据组可以包括L个像素的像素数据,除该最后一组像素数据组之外的每组该像素数据组可以包括M个像素的像素数据。该M可以为该扫描式投影显示系统的显示分辨率中的像素列数。该L和该M均为正整数,并且该L小于或等于该M。
每组像素数据组包括M个像素的像素数据,也即是一行像素的像素数据,可以实现像素数据的逐行传输,以适应目前相关数据传输标准的要求。
可选的,该处理模块还可以用于:确定多个像素中每个像素在扫描曲线的一个扫描周期内的点亮时长;以及根据每个像素的所述点亮时长,调整该像素的像素数据,调整后的像素数据指示的发光亮度的高低,与该像素的点亮时长的长短负相关。
根据每个像素数据对应的像素的点亮时长,调整该像素的像素数据后,可以确保在一个扫描周期内,点亮时长不同的各个像素在投影面内的发光亮度能够较为均匀,有效提高了投影面显示的图像的亮度均一性。
可选的,该扫描式投影显示系统中的光引擎可以包括:扫描镜;该处理模块具体可以用于:
根据该扫描曲线,确定该多个像素中每个像素在该一个扫描周期内,被该扫描镜扫描的扫描次数;根据每个像素每次被扫描时该扫描镜的振动速率,确定每个像素每次被扫描时的单位点亮时长;以及根据每个像素的该扫描次数以及该单位点亮时长,确定每个像素在该一个扫描周期内的点亮时长。
由于扫描镜在不同振动位置处的振动速率不同,因此在不同振动位置处将像素对应的激光束反射并投影至投影面时,该激光束在投影面内的停留时间也不同。因此根据扫描镜的振动速率确定每个像素的单位点亮时长,再根据每个像素的扫描次数以及单位点亮时长确定的每个像素的点亮时长较为准确,根据该点亮时长对像素数据进行调整时的准确度较高。
可选的,该处理模块,还可以用于:获取该扫描镜振动过程中,经过该扫描镜的振动路径上的目标位置的实际时刻;以及根据该扫描镜经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据。
其中,该预设时刻可以为扫描镜经过该目标位置的理论时刻。由于当扫描镜的振动精度降低后,可能导致将激光束反射至投影面的位置存在偏差,影响图像显示效果。通过确定扫描镜经过目标位置的预设时刻与实际时刻的时间差,并根据该时间差对待传输的像素数据进行校正,可以实现对投影面内显示的图像的像素的校正,确保显示效果。
可选的,该处理模块,具体可以用于:
根据该时间差的绝对值,以及该多个像素每次被该扫描镜扫描时的平均点亮时长,确定调节个数N;当该实际时刻超前于该预设时刻时,将该多个像素的像素数据中待传输的像素数据在该顺序中顺序前移N个像素;当该实际时刻滞后于该预设时刻时,将该多个像素的像素数据中待传输的像素数据在该顺序中顺序后移N个像素,并将最近已传输的N个像素的像素数据排列在该待传输的像素数据之前。
该根据调节个数N对待传输的像素数据的时序进行调整的方法的复杂度较低,校正效率较高。
可选的,该处理模块,具体可以用于:
根据该时间差调整该扫描曲线,得到校正扫描曲线;以及根据该校正扫描曲线,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据,校正后的该待传输的像素数据所对应的像素,在该待显示图像上形成的轨迹为该校正扫描曲线。
根据校正扫描曲线校正待传输的像素数据后,可以使得基于该校正后的像素数据驱动生成的激光束能够被扫描镜反射至投影面内的正确位置,确保投影面显示的图像的显示效果。该基于校正扫描曲线校正待传输的像素数据的方法的校正精度较高,校正效果较好。
可选的,该扫描镜可以包括:相互垂直的第一转轴和第二转轴,该目标位置可以包括:该扫描镜以该第一转轴为轴振动的振动路径上的第一目标位置,以及以该第二转轴为轴振动的振动路径上的第二目标位置;该处理器获取的该实际时刻包括:经过该第一目标位置的第一实际时刻,以及经过该第二目标位置的第二实际时刻。相应的,该处理模块具体可以用于:
根据第一时间差和第二时间差中的至少一种,校正该多组像素数据组中待传输的像素数据;其中,该第一时间差为该扫描镜经过该第一目标位置的第一预设时刻与该第一实际时刻的时间差,该第二时间差为该扫描镜经过该第二目标位置的第二预设时刻与该第二实际时刻的时间差。
可选的,该处理模块具体可以用于:
检测该预设时刻与该实际时刻的时间差的绝对值是否大于时间差阈值;当该时间差的绝对值大于该时间差阈值时,根据该扫描镜经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据。
当该时间差的绝对值大于该时间差阈值时,根据该扫描镜经过该目标位置的理论时刻与该实际时刻的时间差,校正该多组像素数据组中待传输的像素数据。
可选的,该目标位置可以为该振动路径上的平衡位置,或者最大转动位置
另一方面,提供了一种显示控制装置,应用于扫描式投影显示系统,该系统还包括:光引擎;该装置可以包括:如上述方面所提供的处理器,以及与该处理器连接的显示控制电路;该显示控制电路,可以用于根据该处理器传输的像素数据以及该扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线,驱动该光引擎进行投影显示。
可选的,该显示控制电路可以包括:处理芯片和驱动电路,该处理芯片与该驱动电路连接,该驱动电路用于与该光引擎连接;
该处理芯片,用于根据该像素数据以及该扫描曲线控制该驱动电路驱动该光引擎进行投影显示;该驱动电路,用于在该处理芯片的控制下驱动该光引擎进行投影显示。
可选的,该显示控制电路还可以包括存储器,该存储器与该处理芯片连接。该存储器,用于按照该处理器传输该像素数据的顺序存储该像素数据,并按照该顺序将该像素数据传输至该处理芯片。
其中,该存储器可以为低功耗双倍速率存储器,或者该存储器可以为缓冲存储器,且该缓冲存储器集成在该处理芯片上。
又一方面,提供了一种扫描式投影显示系统,该系统可以包括:如上述方面所提供的显示控制装置,以及光引擎。该光引擎与该显示控制装置中的显示控制电路连接,该光引擎用于在该显示控制电路的驱动下进行投影显示。
可选的,该光引擎可以包括:光束发射器和扫描镜;
该光束发射器用于在该显示控制电路的驱动下发射光束,该扫描镜用于在该显示控制电路的驱动下振动,并将该光束扫描至投影面。
可选的,该系统还可以包括:位置检测传感器;
该位置检测传感器分别与该扫描镜和该显示控制装置中的处理器连接,该位置检测传感器用于检测该扫描镜的振动位置,以及将检测到的振动位置发送至该处理器。
再一方面,提供了一种图像处理方法,该方法可以应用于扫描式投影显示系统,该扫描式投影显示系统还包括显示控制电路和光引擎;该方法可以包括:
获取一帧待显示图像的图像数据,该图像数据包括该待显示图像中每个像素的像素数据;根据像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从该图像数据中获取该多个像素的像素数据,该多个像素在该待显示图像上形成的轨迹为部分或全部该扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线,且该轨迹中至少一个中间像素的相邻像素与该中间像素位于不同行,该中间像素位于该待显示图像中一行像素的首个像素和末尾像素之间,其中,该顺序可以为光引擎扫描该多个像素的扫描顺序;将该多个像素的像素数据按照该顺序传输至该显示控制电路,该显示控制电路用于根据接收到的该像素数据以及该扫描曲线,驱动该光引擎进行投影显示。
可选的,在根据像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从该图像数据中获取该多个像素的像素数据之前,该方法还可以包括:
根据该扫描曲线的曲线函数,每间隔预设采样间隔时间确定一个像素的像素坐标,得到按顺序排列的多个像素的像素坐标;
将按该顺序排列的该多个像素的像素坐标记录在像素地址表中。
可选的,该扫描曲线为利萨如曲线,该曲线函数包括:第一坐标函数和第二坐标函数;该像素坐标包括第一坐标和第二坐标;该根据该扫描曲线的曲线函数,每间隔预设采样间隔时间确定一个像素的像素坐标,包括:
根据该第一坐标函数,每隔预设采样间隔时间确定一个像素的第一坐标;根据该第二坐标函数,每隔该预设采样间隔时间确定一个该像素的第二坐标。
可选的,该将该多个像素的像素数据按照该顺序传输至该显示控制电路,包括:
将多组像素数据组逐组传输至该显示控制电路,该多组像素数据组由该多个像素的像素数据按照该顺序划分得到,每组该像素数据组包括按照该顺序排列的至少两个该像素的像素数据。
可选的,该多组像素数据组中,最后一组像素数据组包括L个像素的像素数据,除该最后一组像素数据组之外的每组该像素数据组包括M个像素的像素数据,该M为该扫描式投影显示系统的显示分辨率中的像素列数,其中,该L和该M均为正整数,并且该L小于或等于该M。
可选的,在从该图像数据中确定多个像素的像素数据之后,该方法还可以包括:
确定该多个像素中每个该像素在该扫描曲线的一个扫描周期内的点亮时长;根据每个该像素的该点亮时长,调整该像素的像素数据,调整后的该像素数据指示的发光亮度的高低,与该点亮时长的长短负相关。
可选的,该光引擎可以包括:扫描镜;确定该多个像素中每个该像素在该扫描曲线的一个扫描周期内的点亮时长的过程可以包括:
根据该扫描曲线,确定该多个像素中每个该像素在该一个扫描周期内,被该扫描镜扫描的扫描次数;根据每个该像素每次被扫描时该扫描镜的振动速率,确定每个该像素每次被扫描时的单位点亮时长;根据每个该像素的该扫描次数以及该单位点亮时长,确定每个该像素在该一个扫描周期内的点亮时长。
可选的,该方法还可以包括:
获取该扫描镜振动过程中,经过该扫描镜的振动路径上的目标位置的实际时刻;根据该扫描镜经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据。
可选的,根据该扫描镜经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据的过程可以包括:
根据该时间差的绝对值,以及该多个像素每次被该扫描镜扫描时的平均点亮时长,确定调节个数N;当该实际时刻超前于该预设时刻时,将该多个像素的像素数据中待传输的像素数据在该顺序中顺序前移N个像素;当该实际时刻滞后于该预设时刻时,将该多个像素的像素数据中待传输的像素数据在该顺序中顺序后移N个像素,并将最近已传输的N个像素的像素数据排列在该待传输的像素数据之前。
可选的,根据该扫描镜经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据的过程可以包括:
根据该时间差调整该扫描曲线,得到校正扫描曲线;根据该校正扫描曲线,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据,校正后的该待传输的像素数据所对应的像素,在该待显示图像上形成的轨迹为该校正扫描曲线。
可选的,该扫描镜可以包括:相互垂直的第一转轴和第二转轴,该目标位置包括:该扫描镜以该第一转轴为轴振动的振动路径上的第一目标位置,以及以该第二转轴为轴振动的振动路径上的第二目标位置;该实际时刻可以包括:经过该第一目标位置的第一实际时刻,以及经过该第二目标位置的第二实际时刻;
根据该扫描镜经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据的过程可以包括:
根据第一时间差和第二时间差中的至少一种,校正该多组像素数据组中待传输的像素数据;其中,该第一时间差为该扫描镜经过该第一目标位置的第一预设时刻与该第一实际时刻的时间差,该第二时间差为该扫描镜经过该第二目标位置的第二预设时刻与该第二实际时刻的时间差。
可选的,根据该扫描镜经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据,可以包括:
检测该预设时刻与该实际时刻的时间差的绝对值是否大于时间差阈值;当该时间差的绝对值大于该时间差阈值时,根据该扫描镜经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据。
再一方面,提供了一种图像处理装置,该装置可以包括:存储器,处理器及存储在该存储器上的计算机程序,该处理器执行该计算机程序时可以实现上述方面所提供的图像处理方法。
再一方面,提供了一计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质中存储有指令,当该计算机可读存储介质在计算机上运行时,使得计算机执行上述方面所提供的图像处理方法。
再一方面,提供了一计算机程序产品,当该计算机程序产品在计算机上运行时,使得计算机执行上述方面所提供的图像处理方法。
综上所述,本发明实施例提供了一种处理器、显示控制装置、系统、图像处理方法及装置,该处理器包括:处理模块和传输模块;该处理模块可以根据像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从待显示图像的图像数据中获取该多个像素的像素数据,该多个像素在待显示图像上形成的轨迹为部分或全部该扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线,其中,该顺序可以为光引擎扫描该多个像素的扫描顺序;该传输模块,用于将该多个像素的像素数据按照该顺序传输至显示控制电路。故显示控制电路按顺序接收到像素数据后,可直接按照该顺序读取像素数据并驱动光引擎工作,而无需再按照该扫描曲线的轨迹读取像素数据,降低了对显示控制电路中存储器的存储容量和数据读取速率的需求,进而降低了该显示控制电路的成本,提高了扫描式投影显示系统的应用灵活性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种扫描式投影显示系统的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的一种处理器的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的一种扫描曲线的轨迹的示意图;
图4是本发明实施例提供的一种光栅逐行扫描曲线的轨迹的示意图;
图5是本发明实施例提供的一种第一坐标函数和第二坐标函数的曲线示意图;
图6是本发明实施例提供的一种利萨如曲线在像素坐标系中的轨迹的示意图;
图7是本发明实施例提供的一种多个像素的像素坐标的示意图;
图8是本发明实施例提供的另一种利萨如曲线在像素坐标系中的轨迹的示意图;
图9是本发明实施例提供的一种各像素的扫描次数的示意图;
图10是本发明实施例提供的另一种扫描式投影显示系统的结构示意图;
图11是本发明实施例提供的一种扫描镜将光束反射至投影面的不同位置时所偏移的像素的个数的示意图;
图12是本发明实施例提供的一种扫描镜扫描到的坐标随时间变化的示意图;
图13是本发明实施例提供的一种扫描式投影显示系统在投影面内显示的图像的示意图;
图14是本发明实施例提供的一种图像处理方法的流程图;
图15是本发明实施例提供的一种确定每个像素在扫描曲线的一个扫描周期内的点亮时长的方法流程图;
图16是本发明实施例提供的一种根据时间差校正待传输的像素数据的方法流程图;
图17是本发明实施例提供的另一种根据时间差校正待传输的像素数据的方法流程图;
图18是本发明实施例提供的一种图像处理装置的结构示意图;
图19是本发明实施例提供的一种显示控制装置的结构示意图;
图20是本发明实施例提供的一种光束的光路示意图;
图21是本发明实施例提供的一种扫描式投影显示系统的应用场景的示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本申请实施例提供的方案。
图1是本发明实施例提供的一种扫描式投影显示系统的结构示意图。参考图1,该系统可以包括:处理器10、显示控制电路20以及光引擎30。其中,该处理器10可以为图形处理器(graphics processing unit,GPU)、中央处理器(central processing unit,CPU)、神经网络处理器(neural-network process units,NPU)或系统级芯片(system on chip,SoC)等具备数据处理功能的处理电路。该处理器10所部署的主机的内存中可以存储有待显示图像,该内存可以将待显示图像传输至存储器,例如可以传输至低功耗双倍速率(lowpower double data rate,LPDDR)存储器中。处理器10可以从该存储器中获取待显示图像。假设该处理器10为GPU,从图1可以看出,该处理器10可以包括帧缓存器(frame buffer)11以及渲染(rendering)器12,该渲染器12也可以称为流处理器(stream processors,SP)。处理器10可以通过渲染器12对待显示图像进行渲染处理,并将渲染处理后的待显示图像的图像数据逐行存储至该帧缓存器11中。该帧缓存器11中存储的图像数据可以包括待显示图像中每个像素的像素数据。之后,该帧缓存器11可以将渲染处理后的像素数据传输至显示控制电路20。可选的,该处理器中的帧缓存器11在传输像素数据时,可以基于视频电子标准协会(video eletronics standard association,VESA)标准进行传输,即该帧缓存器11可以逐行传输像素数据。当然,该处理器也可以不基于该VESA标准传输像素数据,例如可以逐个传输像素数据,本发明实施例对此不做限定。
参考图1,该显示控制电路20可以包括存储器21、处理芯片22以及用于驱动该光引擎30的驱动电路23。该处理芯片22可以为专用集成电路(application specificintegrated circuit,ASIC)芯片、现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)芯片或者微控制单元(micro controller unit,MCU)等。显示控制电路20可以将处理器10传输的像素数据存储至该存储器21,并且可以通过处理芯片22控制驱动电路23的工作状态,进而驱动光引擎30进行投影显示。其中,该存储器21可以为独立于处理芯片22设置的存储器,例如可以为LPDDR存储器,或者,该存储器21也可以为集成在处理芯片22上的缓冲存储器(即缓存),例如该存储器21可以为处理芯片22中的随机存取存储器(random accessmemory,RAM)。
可选的,该光引擎30可以包括扫描镜31以及光束发射器32。该驱动电路23可以包括:用于驱动扫描镜31的扫描镜驱动器231以及用于驱动光束发射器32的发射器驱动器232。该扫描镜驱动器231和发射器驱动器232可以均为集成电路(integrated circuit,IC)芯片。该光引擎30中的扫描镜31可以为微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)振镜,相应的,该扫描镜驱动器231可以为MEMS驱动器。该光束发射器32可以为激光器,并且该扫描式投影显示系统可以包括多个用于发射不同颜色的激光束的激光器,例如可以包括红光激光器、绿光激光器和蓝光激光器。或者,该光束发射器32还可以为发光二极管(light emitting diode,LED)或其他光源,本发明实施例对该光束发射器32的类型不做限定,仅需保证该光束发射器32发射的光束的方向性好,发散角度小,能够被扫描镜31反射至投影面即可。
在对扫描镜驱动器231和发射器驱动器232的工作状态进行控制时,处理芯片22可以扫描并读取存储器21中存储的像素数据,并可以将读取到的像素数据按顺序传送至发射器驱动器232。该发射器驱动器232可以对该像素数据进行解析,并将解析后的像素数据转换为时分的驱动信号,以驱动光束发射器32按照一定的开关频率发射不同颜色的光束(例如激光束)。同时,该处理芯片22可以将一定频率的驱动信号发送至扫描镜驱动器231,扫描镜驱动器231对该驱动信号进行电压放大和数模转换后,可以驱动扫描镜31按照该扫描曲线的频率振动。光束发射器32发射的光束可以被扫描镜31反射至投影面。并且,随着扫描镜31的振动,反射至投影面内的光束可以按照该扫描曲线的轨迹在该投影面内移动。其中,该投影面可以为投影幕布或投影屏幕等能够投影图像的设备。例如,当该扫描式投影显示系统应用于VR或AR可穿戴设备时,该投影面可以该可穿戴设备的镜片,或者还可以为人眼。
在本发明实施例中,通过调整光束发射器32的开关频率,可以使得当扫描镜31将光束反射并投影至投影面内目标像素所在的位置时,该光束可以是光束发射器32基于该目标像素的像素数据驱动生成的。例如,扫描镜31将光束反射并投影至投影面内第一行第一列的像素所在位置时,该光束可以是光束发射器32基于待显示图像中第一行第一列的像素的像素数据驱动生成的。也即是,该扫描镜31可以按照扫描曲线的轨迹,逐个扫描待显示图像中的各个像素,并在投影面内逐个点亮各个像素,从而实现待显示图像在该投影面的显示。
本发明实施例提供了一种处理器,该处理器可以应用于图1所示的扫描式投影显示系统中,并且,该处理器可以配置于终端中,该终端可以为手机、电脑、可穿戴设备或者车载设备等。如图1所示,该扫描式投影显示系统还包括显示控制电路20和光引擎30。参考图2,该处理器10可以包括:处理模块101和传输模块102。可选的,该处理模块101可以包括图1所示的帧缓存器11和渲染器12。
该处理模块101,用于获取一帧待显示图像的图像数据,该图像数据包括该待显示图像中每个像素的像素数据。
其中,每个像素的像素数据可以为用于指示该像素的颜色和亮度的数据。可选的,若该待显示图像为彩色图像,即每个像素的颜色由多个原色混合产生,则该每个像素的像素数据可以包括每个原色的分量值(也可以称为颜色值或者深度信息)。例如,若每个像素的颜色由红色(red,R)、绿色(green,G)和蓝色(blue,B)三个原色混合产生,则每个像素的像素数据可以包括R分量值、G分量值和B分量值,其中每个分量值的取值范围可以为0到255。若每个像素的颜色由青色(cyan,C)、品红色(magenta,M)、黄色(yellow,Y)和黑色(black,K)四个原色混合产生,则每个像素的像素数据可以包括C分量值、M分量值、Y分量值和K分量值,其中每个分量值的取值范围可以为0到100。若该待显示图像为灰度图像,则每个像素的像素数据即为该像素的灰度信息(也可以称为灰度值),该灰度值的取值范围为0到255。若该待显示图像为黑白图像,则每个像素的像素数据即为该像素的像素值,该像素值的取值为0或1。
在本发明实施例中,该处理器10的处理模块101可以以帧为单位,从终端的存储器(例如LDPPR)中获取待显示图像。若该待显示图像的原始分辨率与扫描式投影显示系统中设定的显示分辨率相同,则该处理模块101可以直接获取到待显示图像中每个像素的像素数据。若待显示图像的原始分辨率与扫描式投影显示系统中设定的显示分辨率不同,则该处理模块101可以根据该显示分辨率,对该待显示图像重新进行像素划分,并获取重新划分后的每个像素的像素数据。
示例的,假设待显示图像的原始分辨率与该扫描式投影显示系统预先设定的显示分辨率不同,且该显示分辨率为M×N(M和N均为大于1的整数),其中M为像素列数,N为像素行数。则该处理模块101可以将获取到的待显示图像重新划分为M列N行像素,即划分后的待显示图像包括N行像素,每行像素包括M个像素。之后,该处理模块101可以根据该待显示图像的原始图像数据,确定重新划分的每个像素的像素数据。
例如,若该待显示图像的原始分辨率大于该显示分辨率,即该待显示图像所包括的原始像素的个数大于重新划分后的像素个数,则重新划分后的每个像素可以包括至少一个原始像素。则对于重新划分后的每个像素,该处理模块101可以将该像素包括的至少一个原始像素的像素数据的均值或者中值作为该像素的像素数据。或者,也可以将该像素包括的至少一个原始像素中,任意一个原始像素的像素数据作为该像素的像素数据。
若该待显示图像的原始分辨率小于该显示分辨率,即该待显示图像所包括的原始像素的个数小于重新划分后的像素个数,则重新划分后的至少一个像素可以属于一个原始像素。则对于重新划分后的每个像素,处理模块101可以将该像素所属的原始像素的像素数据作为该像素的像素数据。或者,处理模块101也可以采用插值的方式确定重新划分后的每个像素的像素数据。
需要说明的是,在本发明实施例中,处理模块101获取到待显示图像后,还可以先对该待显示图像进行渲染,然后再获取渲染后的待显示图像的图像数据。例如,结合图1,该处理模块101可以包括渲染器12。该处理模块101可以通过渲染器12对待显示图像的图像数据进行渲染,并将渲染后的待显示图像的图像数据存储至帧缓存器11中。之后,处理模块101可以从该帧缓存器11中获取渲染后的待显示图像的图像数据。
进一步的,该处理模块101,还可以用于根据像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从该图像数据中获取该多个像素的像素数据。
其中,该顺序可以为光引擎扫描该多个像素的扫描顺序。该多个像素在该待显示图像上形成的轨迹为部分或全部该扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线,且该轨迹中至少一个中间像素的相邻像素与该中间像素位于不同行,该中间像素位于该待显示图像中一行像素的首个像素和末尾像素之间。即该多个像素形成的轨迹中,至少一个中间像素为轨迹中行与行之间的跳转点。而在相关技术中的光栅逐行扫描曲线的轨迹中,行与行之间的跳转点均为一行像素的首个像素或末尾像素。也即是,在本发明实施例中,该扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线可以为区别于光栅逐行扫描曲线的曲线,该扫描曲线的轨迹在待显示图像中不同行之间的跳转次数较为频繁。例如,该扫描曲线可以为利萨如曲线、阿基米德螺线(也称为等速螺线)或矢量扫描线等。
示例的,假设待显示图像包括4行6列像素,处理模块101根据像素地址表中记录的像素坐标确定的多个像素的轨迹可以如图3中曲线所示。参考图3可以看出,该轨迹中像素坐标为(2,2)的中间像素与其相邻像素(即像素坐标为(3,2)的像素)位于不同行,像素坐标为(4,3)的中间像素与其相邻像素(即像素坐标为(3,3)的像素)位于不同行。图4是本发明实施例提供的一种光栅逐行扫描曲线的轨迹示意图,参考图4可以看出,在光栅逐行扫描曲线的轨迹中,行与行之间的跳转点均为一行像素的首个像素(例如像素坐标为(2,1)的像素)或末尾像素(例如像素坐标为(1,6)的像素)。
可选的,该像素地址表可以为处理模块101中预先存储的,或者,该像素地址表也可以为该处理模块101根据该扫描曲线的曲线函数逐个计算各个像素的像素坐标,并基于计算得到的像素坐标生成的。该像素地址表中多个像素的像素坐标可以按照扫描曲线的起点至终点的顺序排列,也可以按照终点至起点的顺序排列,本发明实施例对此不做限定。
进一步的,该处理器10中的传输模块102,可以用于将该多个像素的像素数据按照该顺序传输至该显示控制电路。该显示控制电路用于根据接收到的该像素数据以及该扫描曲线,驱动光引擎进行投影显示。
示例的,该显示控制电路20可以按照传输模块102传输像素数据的顺序存储像素数据。并且,该显示控制电路20的存储器21可以按照该传输模块102传输像素数据的顺序存储像素数据。处理芯片22可以驱动扫描镜41按照扫描曲线的振动频率振动,同时,处理芯片22可以从存储器21中顺序读取像素数据,并将读取到的像素数据按顺序传输至发射器驱动器32。该发射器驱动器32可以对该像素数据进行解析,并将解析后的数据转换为时分的驱动信号,以驱动光束发射器42按照一定的开关频率发射光束。光束发射器42发射的光束可以被扫描镜41反射至投影面。并且,随着扫描镜41的振动,光束可以按照该扫描曲线的轨迹在投影面内移动,实现待显示图像在投影面的显示。
根据上述描述可知,本发明实施例提供的处理器可以根据扫描式投影显示系统中扫描镜的扫描曲线,重新按顺序排列待显示图像的图像数据中各像素的像素数据,该重新排列的过程可以看作是对像素数据的二次渲染。之后,图像处理装置可以按顺序输出像素数据,使得显示控制电路可以直接按该顺序逐个读取像素数据(例如可以逐行读取像素数据),而无需再根据扫描曲线的轨迹在一帧待显示图像的图像数据中扫描并读取像素数据。因此,该显示控制电路20中的存储器21也无需再存储一帧待显示图像的图像数据,并缓存一帧待显示图像的图像数据,而仅需按照处理器10传输像素数据的顺序存储待扫描的部分像素的像素数据即可。例如,显示控制电路20中的存储器21可以存储一行像素的像素数据,并缓存一行像素的像素数据。此时,对于存储器21的存储容量的需求可以从两帧图像的图像数据降低至两行像素的像素数据。因此本发明实施例提供的处理器实现了显示控制电路中,图像数据由二维缓存向一维缓存的转变,极大降低了对该存储器21的存储容量,以及读取速率的要求。
扫描式投影显示系统采用本发明实施例提供的处理器后,显示控制电路20可以采用存储容量较小、成本较低且占用面积较小的存储器,例如可以采用LPDDR存储器,而无需采用成本高且占用面积大的SRAM。由此,本发明实施例提供的处理器可以在不影响扫描式投影显示系统的显示分辨率的前提下,极大降低显示控制电路的成本,提高该扫描式投影显示系统的应用灵活性。并且,由于显示控制电路按顺序扫描并读取像素数据时的速率较快,因此有效降低了该显示控制电路侧的数据处理时延,提高了数据处理的效率。
可选的,该处理模块101还可以用于:根据该扫描曲线的曲线函数,每间隔预设采样间隔时间确定一个像素的像素坐标,得到按顺序排列的多个像素的像素坐标;以及将按该顺序排列的该多个像素的像素坐标记录在像素地址表中。
在本发明实施例中,处理模块101中预先存储有扫描曲线的曲线函数,该曲线函数可以是关于时间t的函数。处理模块101可以从预设的起始时刻t0开始,按照预设采样间隔时间dt,每隔该预设采样间隔时间dt确定一个像素的像素坐标,由此即可得到按顺序排列的多个像素的像素坐标。进而可以按照该按顺序排列的多个像素的像素坐标,从待显示图像的图像数据中获取该多个像素的像素数据。
其中,当光引擎按照扫描曲线的起点至终点的顺序对像素进行扫描时,该预设采样间隔时间dt可以大于0时,该多个像素的像素坐标可以按照由扫描曲线的起点至终点的顺序排列。当光引擎按照扫描曲线的起点至终点的顺序对像素进行扫描时,该预设采样间隔时间dt可以小于0时,该多个像素的像素坐标可以按照由扫描曲线的终点至起点的顺序排列。
可选的,该扫描曲线的曲线函数可以包括:第一坐标函数和第二坐标函数,该第一坐标函数可以用于计算第一坐标,第二坐标函数可以用于计算第二坐标。相应的,该像素坐标可以包括第一坐标和第二坐标。其中,该第一坐标可以为像素在待显示图像中的行坐标,也可以称为X轴坐标或X坐标,该第二坐标可以为像素在待显示图像中的列坐标,也可以称为Y轴坐标或Y坐标。相应的,该处理模块101可以用于:
根据该第一坐标函数,每隔预设采样间隔时间确定一个像素的第一坐标;以及根据该第二坐标函数,每隔该预设采样间隔时间确定一个该像素的第二坐标。
其中,该预设采样间隔时间可以为固定值,或者也可以为非固定值,即相邻两个像素之间的预设采样间隔时间与其他相邻两个像素之间的预设采样间隔时间可以不同。
图5是本发明实施例提供的一种第一坐标函数和第二坐标函数的曲线示意图。参考图5,假设第一坐标函数为X(t),第二坐标函数为Y(t)。处理模块101可以从预设的起始时刻t0=0开始,根据第一坐标函数X(t)确定第一个像素的第一坐标x0,并根据第二坐标函数Y(t)确定该第一个像素的第二坐标y0,由此可以得到该第一个像素的像素坐标(x0,y0)。之后,该处理模块101可以间隔预设采样间隔时间dt1,确定出第二个像素的第一坐标x1,并根据第二坐标函数为Y(t)确定该第二个像素的第二坐标y1,由此可以得到该第二个像素的像素坐标(x1,y1)。进一步的,该处理模块101可以间隔预设采样间隔时间dt2,确定出第三个像素的第一坐标x2,并根据第二坐标函数为Y(t)确定该第三个像素的第二坐标y2,由此可以得到该第三个像素的像素坐标(x2,y2)。以此类推,处理模块101就可以得到按顺序排列的多个像素的像素坐标。其中,预设采样间隔时间dt1、dt2和dt3可以相等,也可以不等。
可选的,在本发明实施例中,该传输模块102具体可以用于将多组像素数据组逐组传输至该显示控制电路。该多组像素数据组由该多个像素的像素数据按照该顺序划分得到,每组像素数据组包括按照该顺序排列的至少两个像素的像素数据。
该处理模块101确定出按顺序排列的多个像素的像素数据后,可以按照该顺序,将多个像素的像素数据划分为多组像素数据组,然后再由该传输模块102逐组传输像素数据组,以便于该显示控制电路20的存储器21可以逐组存储像素数据组。其中,为了区分相邻两个像素数据组,处理模块101还可以在每个像素数据组的最后一位设置隔断标识。
其中,逐组传输像素数据组可以是指:逐个传输像素的像素数据,并在每传输完一组像素数据组后,向显示控制电路发送一个同步信号,例如行同步信号,以便于显示控制电路根据该同步信号进行时序校正。
可选的,该多组像素数据组中,最后一组像素数据组可以包括L个像素的像素数据,除该最后一组像素数据组之外的每组像素数据组可以包括M个像素的像素数据。该M可以为该扫描式投影显示系统的显示分辨率中的像素列数,即一行像素所包括的像素个数。该L和该M均为正整数,并且该L小于或等于该M。
由于M为待显示图像中一行像素所包括的像素个数,因此传输模块102逐组传输像素数据组即相当于逐行传输像素数据。由此可以满足该VESA标准的数据传输要求。相应的,该显示控制电路20的存储器21可以以像素数据组为单位,逐组存储像素数据,即逐行存储像素数据。并且,该显示控制电路20的处理芯片22可以按照光栅逐行扫描曲线,对存储器21中存储的像素数据组进行逐组扫描和读取,并将读取到的像素数据按照设定的时序逐组传输至驱动电路23。
可选的,该显示控制电路20中还可以设置有接口电路,该接口电路用于接收处理器传输的像素数据,并可以将接收到的像素数据逐组传输至存储器21。例如可以将像素数据逐组传输至处理芯片22,然后再由处理芯片22传输至存储器21。为了保证显示控制电路20中各组件的处理时序同步,接口电路每传输完一组像素数据组后,还可以向该处理芯片22发送行同步信号,以便该处理芯片22基于该行同步信号进行时序校正。
可选的,在本发明实施例中,该扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线可以为利萨如曲线,该扫描镜可以包括相互垂直的第一转轴和第二转轴。该扫描镜在工作时,可以同时以该第一转轴为轴作简谐振动,并以该第二转轴为轴作简谐振动。扫描镜振动过程中将光束反射至投影面所形成轨迹即为该利萨如曲线。该利萨如曲线的曲线函数可以为:
其中,t为时间,X(t)为第一坐标函数,Y(t)为第二坐标函数,Xmax为第一坐标的最大值,Ymax为第二坐标的最大值,fx为该扫描镜在X轴方向的振动频率,fy为该扫描镜在Y轴方向的振动频率,φx该扫描镜在X轴方向的初始相位,φy为该扫描镜在Y轴方向的初始相位。相应的,X(t)也可以理解为时刻t时扫描镜反射的光束在投影面内的X轴坐标,Y(t)也可以理解为时刻t时扫描镜反射的光束在投影面内的Y轴坐标,Xmax也可以理解为扫描镜反射的光束在投影面内的X轴方向的最大振幅,Ymax也可以理解为扫描镜反射的光束在投影面内的Y轴方向的最大振幅。当扫描式投影显示系统的显示分辨率为M×N时,Xmax可以等于M/2,Ymax可以等于N/2。
假设Nx=fx/gcd,Ny=fy/gcd,Φ=(fxφy-fyφx)/gcd(fx,fy)。其中,gcd(fx,fy)表示fx和fy的最大公约数,则gcd(fx,fy)可以用于表示该利萨如曲线的刷新频率(即投影面显示的图像的刷新频率)。当Ф、Nx和Ny满足闭合条件时,该利萨如曲线为闭合曲线,即利萨如曲线的起点和终点为同一点。当Ф、Nx和Ny不满足闭合条件时,该利萨如曲线为开口曲线,即利萨如曲线的起点和终点为不同点。该闭合条件可以包括:Ф≠(2K+1)×π/2,Nx和Ny奇偶相反,K为整数;或者,Ф≠K×π,Nx和Ny都为奇数,K为整数。
作为一种可选的实现方式,处理器10中的处理模块101可以以该待显示图像的中心点为原点,并以待显示图像中像素的行方向为X轴方向,像素的列方向为Y轴方向构建像素坐标系。该像素坐标系的X轴的单位长度可以为单个像素的宽度,Y轴的单位长度可以为单个像素的高度。之后,处理模块101可以根据扫描曲线的曲线函数确定该扫描曲线在该像素坐标系中的轨迹,并可以从该扫描曲线的起点开始,每隔预设采样间隔时间确定一个像素的像素坐标,直至该扫描曲线的终点。并且,在确定该各像素的像素坐标的过程中,处理模块101每确定出M个像素的坐标,即可获取该M个像素的像素数据,并将该M个像素的像素数据作为一个像素数据组。该像素数据组中的M个像素的像素数据按照该M个像素的确定顺序排列。根据扫描曲线的不同,处理模块101最终确定出的像素数据组的组数也不同。并且,最后一组像素数据组可以包括m个像素的像素数据,该m可以为小于或等于M的正整数。
示例的,假设扫描式投影显示系统的显示分辨率为20×16(即M=20,N=16),则参考图6,处理模块101按照该显示分辨率,可以将待显示图像划分为20列16行像素。并且,处理模块101可以以该待显示图像的中心点为原点(0,0),以像素行方向为X轴方向,列方向为Y轴方向构建得到像素坐标系。假设扫描曲线为闭口的利萨如曲线,且该利萨如曲线的参数满足:fx=100Hz(赫兹),fy=80Hz,φx=φy=-π/2,Xmax=10,Ymax=8。则该利萨如曲线在待显示图像的像素坐标系中的轨迹可以如图6所示。
由于该扫描式投影显示系统的显示分辨率为20×16,即投影面显示的图像可以包括16行像素,每一行像素包括M=20个像素。则处理模块101可以从该利萨如曲线的起点处开始,每隔预设采样间隔时间确定一个像素的像素坐标,并且可以在每确定出的20个像素后,将该20个像素的像素数据按顺序排列组成一个像素数据组。参考图7,处理模块101根据该利萨如曲线在像素坐标系中的轨迹,确定的第一组像素数据组可以包括:像素坐标为(-10,1)的像素的像素数据A-10,1、像素坐标为(-10,2)的像素的像素数据A-10,2以及像素坐标为(-10,3)的像素的像素数据A-9,3等。该第一组像素数据组所包括的20个像素的像素数据,以及每个像素的像素坐标可以如表1所示。
表1
若处理模块101根据利萨如曲线在一个曲线周期内的轨迹,顺序确定出了210个像素的像素坐标,且每20个像素的像素数据为一组,则可以确定出11个按顺序排列的像素数据组,且最后一个像素数据组可以仅包括10个像素的像素数据。
假设扫描式投影显示系统的显示分辨率为80×60(即M=80,N=60),则处理模块101按照该显示分辨率,可以将待显示图像划分为80列60行像素。若扫描镜的扫描曲线为开口的利萨如曲线,且该利萨如曲线的参数满足:fx=109Hz,fy=100Hz,φx=φy=-π/200,Xmax=32,Ymax=31。则该利萨如曲线在像素坐标系中的轨迹可以如图8所示。
由于该扫描式投影显示系统的显示分辨率为80×60,即投影面显示的图像可以包括60行像素,每一行像素包括M=80个像素。则处理模块101可以从该利萨如曲线的起点处开始,每隔预设采样间隔时间确定一个像素的像素坐标,并且可以在每确定出的80个像素后,将该80个像素的像素数据组成一个像素数据组。处理模块101根据该利萨如曲线在图8所示的像素坐标系中的轨迹,确定的第一组像素数据组所包括的80个像素的像素数据中,每个像素的像素坐标可以如表2所示。表2中各像素按照从左至右,从上至下的顺序排列。如表2所示,第一组像素数据组可以包括:像素坐标为(1,1)的像素的像素数据、像素坐标为(1,2)的像素的像素数据以及像素坐标为(2,3)的像素的像素数据等。
表2
1,1 | 1,2 | 2,3 | 2,4 | 3,4 | 3,5 | 4,5 | 4,6 | 5,7 | 5,8 | 6,8 | 6,9 | 7,9 | 7,10 | 8,11 | 8,12 |
9,12 | 9,13 | 10,13 | 10,14 | 11,15 | 11,16 | 12,16 | 12,17 | 13,18 | 13,20 | 14,20 | 14,21 | 15,21 | 15,22 | 16,23 | 16,24 |
17,24 | 17,25 | 18,25 | 18,26 | 19,27 | 19,28 | 20,28 | 20,29 | 21,31 | 21,23 | 22,24 | 22,33 | 23,33 | 23,34 | 24,34 | 24,35 |
25,36 | 25,37 | 26,37 | 26,38 | 27,38 | 27,32 | 28,31 | 28,32 | 29,43 | 29,43 | 31,43 | 31,44 | 23,45 | 23,47 | 24,47 | 24,48 |
33,48 | 33,49 | 34,50 | 34,51 | 35,52 | 35,53 | 36,53 | 36,54 | 37,55 | 37,56 | 38,56 | 38,57 | 39,57 | 39,58 | 32,59 | 32,60 |
对比图7和图8可以看出,开口的利萨如曲线在像素坐标系内的覆盖率更高。其中,覆盖率可以为利萨如曲线所经过的像素的个数,与该待显示图像中的像素总数的比值,该覆盖率也可以称为填充率。由于利萨如曲线的开口或闭口特性可以通过调整振动频率fx和fy进行调整,因此在本发明实施例中,可以通过选择合适的振动频率fx和fy,来调整该利萨如曲线的轨迹,以调整利萨如曲线在像素坐标系内的覆盖率,以适应不同的显示需求。例如,若扫描式投影显示系统所需显示的图像为整幅画面,则可以调整振动频率fx和fy使得该利萨如曲线在像素坐标系内的覆盖率较高。若该扫描式投影显示系统所需显示的图像为简单的轨迹,则可以调整振动频率fx和fy使得该利萨如曲线在像素坐标系内的覆盖率较低。
可选的,该处理模块101还可以用于:确定该多个像素中每个像素在该扫描曲线的一个扫描周期内的点亮时长。
在本发明实施例中,在扫描曲线的一个扫描周期内,该扫描曲线的轨迹可能会多次经过同一个像素的像素坐标,因此同一个像素在一个扫描周期内可能多次被扫描镜扫描,即多次被该扫描镜点亮,并且不同像素在一个扫描周期内被点亮的次数可能不同,进而导致不同像素在一个扫描周期内的点亮时长不同。例如参考图7和图8所示的利萨如曲线的轨迹可以看出,该利萨如曲线的轨迹在像素坐标系的四周较为密集,在中心较为稀疏。因此位于像素坐标系四周的像素被点亮的次数较多,而位于像素坐标系中心的像素被点亮的次数较少。由于人眼所观察到的投影面内每个像素的发光亮度的高低,与该像素的点亮时长的长短正相关,即某个像素的点亮时长越长,人眼观察到的该像素的发光亮度就越高。因此,在一帧图像的显示时长内,不同像素点亮时长的不同会导致该图像的亮度不均匀,影响显示效果。
在本发明实施例中,为了确保投影面显示的图像的亮度均一性,处理模块101可以确定该多个像素的像素数据中,每个像素在该扫描曲线的一个扫描周期内的点亮时长,进而可以根据该点亮时长调整该像素的像素数据,以确保图像的显示效果。示例的,假设该扫描曲线为利萨如曲线,则该扫描曲线的一个扫描周期T可以满足:T=1/gcd(fx,fy),该一个扫描周期即为投影面内一帧图像的显示时长。
作为一种可选的实现方式,该处理模块101具体可以用于:
根据该扫描曲线,确定该多个像素中每个像素在该一个扫描周期内,被该扫描镜扫描的扫描次数;根据每个像素每次被扫描时该扫描镜的振动速率,确定每个像素每次被扫描时的单位点亮时长;根据每个像素的该扫描次数以及该单位点亮时长,确定每个像素在该一个扫描周期内的点亮时长。
处理模块101在确定每个像素在一个扫描周期内被扫描镜扫描的扫描次数时,可以确定该像素地址表中记录的每个像素的像素坐标出现的次数,并可以将该次数确定为该像素在一个扫描周期内,被该扫描镜扫描的扫描次数。该扫描次数也即是该像素在一个扫描周期内被该扫描镜点亮的次数。
示例的,假设该扫描曲线为图6所示的利萨如曲线。则参考图9,处理模块101可以确定在第一组像素数据组中,像素坐标(-10,1)、(-10,2)、(-9,4)、(-8,4)、(-7,6)、(-6,6)、(-5,6)、(-3,7)、(3,8)以及(4,8)在像素地址表中出现的次数均为1次,因此处理模块101可以确定上述像素坐标指示的像素的扫描次数均为1次。像素坐标(-10,3)、(-9,3)、(-8,5)、(-7,5)、(-5,7)、(-4,7)、(-2,8)、(-1,8)、(1,8)以及(2,8)在像素地址表中出现的次数均为2次,因此处理模块101可以确定上述像素坐标指示的像素的扫描次数均为2次。
处理模块101在确定每个像素每次被扫描时的单位点亮时长时,可以根据扫描镜的振动速率确定。根据上文分析可知,扫描镜可以按照扫描曲线的振动频率振动,该扫描镜处于其振动路径上的不同振动位置时,可以将光束发射器发射的光束反射并投影至投影面内不同像素坐标的像素。也即是,扫描镜处于不同的振动位置时,可以扫描并点亮待显示图像中的不同像素坐标的像素。即对于每个像素,处理模块101均可以根据该像素的像素坐标,确定出该像素被扫描时扫描镜所处的振动位置。
根据简谐振动的原理可知,扫描镜在其振动路径上的不同振动位置处的振动速率不同,例如在其振动路径上的平衡位置处的振动速率最高,在其振动路径上的最大振幅位置处的振动速率最小。由于扫描镜在不同振动位置处的振动速率不同,因此在不同振动位置处将像素对应的光束反射并投影至投影面时,该光束在投影面内的停留时间也不同。其中,每个像素对应的光束在投影面的停留时间也即是该像素每次被扫描时的单位点亮时长。
在本发明实施例中,处理模块101可以根据每个像素的像素坐标与扫描镜的振动位置的对应关系,以及扫描镜的振动位置与振动速率的对应关系,确定每个像素对应的振动速率。其中,该扫描镜的振动位置与振动速率的对应关系可以是实际测量得到的,也可以是根据扫描镜的扫描曲线的参数方程推算得到的。进一步的,处理模块101即可根据每个像素对应的振动速率,确定该像素每次被扫描时的单位点亮时长。该单位点亮时长的长短与该振动速率的高低负相关,即振动速率越高,该单位点亮时长越短。示例的,对于每个像素,处理模块101可以将该像素对应的振动速率的倒数确定为该像素的单位点亮时长。
需要说明的是,该扫描式投影显示系统中的扫描镜可以包括相互垂直的第一转轴和第二转轴,扫描镜可以同时以该第一转轴为轴振动,并以该第二转轴为轴振动。此时,对于每个像素,处理模块101根据该像素的像素坐标,确定出的该像素被扫描时扫描镜所处的振动位置可以包括:该扫描镜在以该第一转轴为轴振动的振动路径上的第一振动位置,以及以该第二转轴为轴振动的振动路径上的第二振动位置。若扫描镜以第一转轴为轴振动时的振动频率,与以第二转轴振动时的振动频率不同,则该扫描镜在该第一振动位置的第一振动速率与在该第二振动位置的第二振动速率可能不同。则处理模块101在确定每个像素对应的振动速率时,可以将该第一振动速率和第二振动速率按照矢量合成的速率确定为该像素对应的振动速率,或者也可以将该第一振动速率和第二振动速率中振动速率较高的确定为该像素对应的振动速率。
示例的,假设扫描镜以第一转轴为轴振动时的振动频率fx大于以第二转轴为轴振动时的振动频率fy,且扫描镜以该第一转轴为轴振动时在各振动位置处的振动速率,均大于以第二转轴为轴振动振动时的振动速率。则对于每个像素,处理模块101均可以仅确定该像素被扫描镜扫描时,扫描镜在以该第一转轴为轴振动的振动路径上的第一振动位置。进而可以根据该扫描镜在以该第一转轴为轴振动的振动路径上振动时,振动位置与振动速率的对应关系,确定该扫描镜在该第一振动位置处的第一振动速率。之后,即可根据该第一振动速率确定该像素的单位点亮时长。
处理模块101确定每个像素在该一个扫描周期内的点亮时长时,对于每个像素,可以将该像素的扫描次数与该像素的单位点亮时长的乘积,确定为该像素在一个扫描周期内的点亮时长。
示例的,假设像素坐标为(-10,1)的像素的单位点亮时长为t-10,1,则处理模块101根据该像素的扫描次数:1次,以及单位点亮时长t-10,1,可以确定该像素在一个扫描周期内的点亮时长即为t-10,1。假设像素坐标为(-10,3)的像素的单位点亮时长为t-10,3,则处理模块101根据该像素的扫描次数:2次,以及单位点亮时长t-10,3,可以确定该像素在一个扫描周期内的点亮时长即为:2×t-10,1。
根据该扫描次数以及单位点亮时长所确定的点亮时长考虑了扫描镜的振动速率的影响,因此根据该方法确定出的点亮时长较为准确,根据该点亮时长对像素数据进行调整时的准确度较高。
作为另一种可选的实现方式,处理模块101确定每个像素在一个扫描周期内的点亮时长时,还可以假设扫描镜在各个振动位置的振动速率均相等,即假设各个像素被扫描镜扫描时的单位点亮时长均相等。示例的,处理模块101可以根据预先存储的扫描镜扫描每个像素每次被扫描时的平均点亮时长,以及每个像素在一个扫描周期内的扫描次数,确定每个像素在一个扫描周期内的点亮时长。例如,对于每个像素,处理模块101可以将该像素的扫描次数与该平均点亮时长的乘积,确定为该像素在一个扫描周期内的点亮时长。
进一步的,处理模块101还可以用于:根据每个像素的点亮时长,调整该像素的像素数据,调整后的像素数据指示的发光亮度的高低,与该点亮时长的长短负相关。也即是,对于点亮时长较短的像素,可以对其像素数据进行调整,使得调整后的像素数据指示的发光亮度较高。而对于点亮时长较长的像素,可以对其像素数据进行调整,使得调整后的像素数据指示的发光亮较低。由此可以确保投影面内显示的图像的亮度均一性。
其中,某个像素的像素数据指示的发光亮度可以是指发射器驱动器232对该像素的像素数据进行解析后驱动光束发射器32所发出的光束的亮度,也即是,扫描镜31将该像素对应的光束反射至投影面内后,该像素在投影面内的发光亮度。因此,根据每个像素的点亮时长,调整该像素的像素数据后,可以确保在一个扫描周期内(即一帧图像的显示时长内),点亮时长不同的各个像素在投影面内的发光亮度能够较为均匀。
可选的,处理模块101可以根据发光亮度与像素数据的对应关系,调整每个像素的像素数据,使得该调整后的像素数据指示的发光亮度的高低与点亮时长负相关。其中,发光亮度与像素数据的对应关系可以为两者的关系曲线,该关系曲线可以是根据像素数据与扫描镜的驱动电流(或驱动电压)的对应关系,以及该驱动电流(或驱动电压)与发光亮度的对应关系确定的。处理模块101将调整后的像素数据发送至发射器驱动器232后,该发射器驱动器232可以对该像素数据进行解析,例如可以对像素数据中每个颜色的分量值进行解析,并将解析后的数据转换为驱动信号,以驱动光束发射器32发射光束。例如,发射器驱动器232可以根据像素数据的数值不同,为光束发射器32提供不同驱动电压的驱动信号,以驱动光束发射器32发光。该光束发射器32发光亮度的高低与驱动电压的高低正相关,即驱动电压越高,光束发射器32的发光亮度越高。
示例的,假设扫描镜在各个振动位置的振动速率均相等,即假设各个像素被扫描镜31扫描时的单位点亮时长均相等,则在确定每个像素的点亮时长时,可以仅考虑该像素的扫描次数。若对于扫描次数为1次的像素,发射器驱动器232根据处理模块101发送的调整后的像素数据,为光束发射器32施加的驱动电压为V。则对于扫描次数为2次的像素,发射器驱动器232根据处理模块101发送的调整后的像素数据,为光束发射器32施加的驱动电压可以为V/2。对于扫描次数为3次的像素,发射器驱动器232根据处理模块101发送的调整后的像素数据,为光束发射器32施加的驱动电压可以为V/3。由此可以使得该扫描次数较少的像素每次被点亮时的发光亮度较高,而扫描次数较多的像素每次被点亮时的发光亮度较低,从而可以确保整幅图像的亮度均一性。
需要说明的是,当该待显示图像为灰度图像时,即每个像素的像素数据为灰度值时,处理模块101可以根据发光亮度与灰度值的关系,直接调整每个像素的灰度值的大小。其中,发光亮度的高低与灰度值的大小正相关,即灰度值越大,发光亮度越高。
当该待显示图像为彩色图像时,即每个像素的像素数据包括多个原色中每个原色的分量值时,处理模块101可以根据发光亮度与各原色的分量值的关系,在保持每个像素的各原色的分量值的比例不变的前提下,调整每个原色的分量值的大小,以确保调整后的像素数据不会改变像素的颜色,但能够改变其所指示的发光亮度。
随着扫描式投影显示系统工作时间的增长,扫描镜31长时间受光束照射的影响,其温度升高,振动精度会降低。或者随着显示控制电路20的工作状态的稳定性的下降,扫描镜31的振动精度也会随之降低。扫描镜31的振动精度降低后,可能导致将光束反射至投影面的位置存在偏差,影响图像显示效果。
在本发明实施例中,为了避免该偏差对显示效果的影响,在传输模块102按顺序传输像素数据的过程中,该处理模块101还可以用于:
获取该扫描镜31振动过程中,经过该扫描镜31的振动路径上的目标位置的实际时刻;以及根据该扫描镜31经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据,使得该校正后的像素数据可以被扫描至投影面的准确位置。由此,可以实现对投影面内显示的图像的实时校正,实现了该扫描式投影显示系统的闭环反馈控制,有效改善了投影面内显示的图像的效果。
其中,该预设时刻可以为扫描镜31经过目标位置的理论时刻。该预设时刻可以是处理模块101根据该扫描镜31的起始振动时刻,以及振动频率确定的。该目标位置可以为该扫描镜的振动路径上的平衡位置,或者该振动路径上的最大转动位置。
可选的,如图10所示,该扫描式投影显示系统中还可以设置有位置检测传感器40,该位置检测传感器40可以检测扫描镜31振动过程中,经过该扫描镜31的振动路径上的位置,并可以向处理器10的处理模块101发送检测信号。处理模块101可以根据接收到的检测信号,确定该扫描镜31经过目标位置的实际时刻。例如,位置检测传感器40可以在检测到扫描镜31经过目标位置时,向处理模块101发送脉冲信号,该脉冲信号即为检测信号,处理模块101可以将接收到该脉冲信号的时刻确定为该扫描镜31经过目标位置的实际时刻。或者,位置检测传感器40还可以实时向处理模块101发送检测信号,处理模块101可以根据该检测信号的时序,确定该扫描镜31经过目标位置的实际时刻,例如可以将检测信号的幅值为0或者1的时刻确定为扫描镜31经过目标位置的实际时刻。
示例的,假设该目标位置为扫描镜31的振动路径上的平衡位置(也可以称为零点位置),该位置检测传感器40可以为设置在扫描镜31上的电容式传感器。在扫描镜31按照扫描曲线的振动频率振动过程中,该电容式传感器可以在检测到扫描镜31经过其振动路径上的平衡位置时,生成脉冲信号,并将该脉冲信号发送至信号处理电路50。因此,该电容式传感器向信号处理电路50发送脉冲信号的频率与该振动频率相同。该信号处理电路50可以对接收到的脉冲信号进行处理后再发送至处理模块101。其中,该信号处理电路50可以包括模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)。该ADC可以将脉冲信号由模拟信号转换为数字信号。或者,该信号处理电路50除了ADC之外,还可以包括用于对脉冲信号进行滤波的滤波电路。处理模块101可以根据接收到该脉冲信号的时刻,确定该扫描镜经过平衡位置的实际时刻(即过零点的实际时刻)。
在本发明实施例中,该扫描镜31可以包括:相互垂直的第一转轴(例如X轴)和第二转轴(例如Y轴),扫描镜能够同时以该第一转轴为轴振动,并能够以第二转轴为轴振动。例如,该扫描镜31可以包括两个单轴振镜,或者可以为一个双轴振镜。相应的,该目标位置可以包括:以该第一转轴为轴振动的振动路径上的第一目标位置,以及以该第二转轴为轴振动的振动路径上的第二目标位置。则处理模块101在获取扫描镜31经过目标位置的实际时刻时,可以获取该扫描镜31振动过程中,经过该第一目标位置的第一实际时刻,以及经过该第二目标位置的第二实际时刻。
例如,该扫描式投影显示系统中可以设置有两个位置检测传感器40,每个位置检测传感器40均可以为电容式传感器,且均可以集成在扫描镜31上。其中一个位置检测传感器40可以检测扫描镜31在以第一转轴为轴振动的振动路径上的位置,并向处理模块101发送第一检测信号。另一个位置检测传感器40可以检测扫描镜31在以第二转轴为轴振动的振动路径上的位置,并向处理模块101发送第二检测信号。处理模块101可以根据该第一检测信号确定扫描镜31经过该第一目标位置的第一实际时刻,并可以根据该第二检测信号确定扫描镜31经过该第二目标位置的第二实际时刻。其中,该第一检测信号和第二检测信号可以均为脉冲信号,处理模块101根据该脉冲信号确定第一实际时刻和第二实际时刻的过程可以参考上文描述,此处不再赘述。
可选的,处理模块101还可以用于:检测该预设时刻与该实际时刻的时间差的绝对值是否大于时间差阈值;当该时间差的绝对值大于该时间差阈值时,再根据该扫描镜经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据。
在本发明实施例中,处理模块101可以计算预设时刻与该实际时刻的时间差,并判断该时间差的绝对值是否大于时间差阈值。当该时间差的绝对值大于该时间差阈值时,处理模块101可以确定扫描镜将光束反射至投影面的位置的偏差较大,因此可以校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据。当该时间差的绝对值不大于该时间差阈值时,处理模块101可以确定扫描镜将光束反射至投影面的位置的偏差较小,不影响显示效果,无需校正。
其中,该时间差阈值可以根据待显示图像中的像素每次被该扫描镜扫描时的平均点亮时长确定,且该时间差阈值的大小与该平均点亮时长的长度正相关。即该平均点亮时长越长,该时间差阈值越大。
示例的,该时间差阈值可以等于该平均点亮时长,或者,该时间差阈值可以等于该平均点亮时长与参考系数k的乘积(k为不等于1的正数)。当该扫描式投影显示系统对显示效果的要求较高时,该参考系数k可以小于1,例如可以为0.9或0.8。此时,该时间差阈值小于像素每次被扫描时的平均点亮时长,处理模块101可以在该扫描镜的振动位置偏差较小时即对待传输的像素数据进行校正,以确保显示效果。当该扫描式投影显示系统对显示效果的要求较低时,该参考系数k可以大于1,例如可以为1.1或1.2。此时,该时间差阈值大于像素每次被扫描时的平均点亮时长,处理模块101可以在该扫描镜的振动位置偏差较大时再对待传输的像素数据进行校正,以降低处理模块101的数据处理量。
在本发明实施例中,如上文所述,该扫描镜31可以包括相互垂直的第一转轴和第二转轴,则处理模块101中还可以存储有扫描镜31经过该第一目标位置的第一预设时刻,以及经过该第二目标位置的第二预设时刻。其中,该第一预设时刻可以是处理模块101根据该扫描镜31以该第一转轴为轴振动时的起始振动时刻,以及以该第一转轴为轴振动时的振动频率确定的。该第二预设时刻可以是处理模块101根据该扫描镜31以该第二转轴为轴振动时的起始振动时刻,以及以该第二转轴为轴振动时的振动频率确定的。
相应的,处理模块101获取到扫描镜31振动过程中,经过第一目标位置的第一实际时刻时,可以检测该第一预设时刻与该第一实际时刻的第一时间差的绝对值是否大于第一时间差阈值。当该第一时间差的绝对值大于该第一时间差阈值时,处理模块101可以校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据。当该第一时间差的绝对值不大于该第一时间差阈值时,处理模块101可以无需执行该校正操作。同理,处理模块101获取到扫描镜31振动过程中,经过第二目标位置的第二实际时刻时,可以检测该第二预设时刻与该第二实际时刻的第二时间差的绝对值是否大于第二时间差阈值。当该第二时间差的绝对值大于该第二时间差阈值时,处理模块101可以校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据。当该第二时间差的绝对值不大于该第二时间差阈值时,处理模块101可以无需执行该校正操作。
其中,该第一时间差阈值和第二时间差阈值可以不相等。例如,假设该第一转轴为X轴,该第二转轴为Y轴,且该X轴的轴线方向为待显示图像的像素行方向(即水平方向),该Y轴的轴线方向为待显示图像的像素列方向(即竖直方向)。则该第一时间差阈值可以等于每个像素在水平方向的平均点亮时长,或者可以等于该水平方向的平均点亮时长与参考系数k的乘积。其中,该水平方向的平均点亮时长可以为:扫描镜31以该第一转轴为轴振动时的振动周期T1与显示分辨率中的像素列数M的比值,即水平方向的平均点亮时长可以为T1/M。第二时间差阈值可以等于每个像素在竖直方向的平均点亮时长,或者可以等于该竖直方向的平均点亮时长与参考系数k的乘积。其中,该竖直方向的平均点亮时长可以为:扫描镜31以该第二转轴为轴振动时的振动周期T2与显示分辨率中的像素行数N的比值,即竖直方向的平均点亮时长可以为T2/N。
当然,该第一时间差阈值和第二时间差阈值也可以相等,例如该两个时间差阈值可以均等于该水平方向的平均点亮时长或竖直方向的平均点亮时长。
作为一种可选的实现方式,该处理模块101具体可以用于:
根据该时间差的绝对值,以及该多个像素每次被该扫描镜扫描时的平均点亮时长,确定调节个数N;当该实际时刻超前于该预设时刻时,将该多个像素的像素数据中待传输的像素数据在该顺序中顺序前移N个像素;当该实际时刻滞后于该预设时刻时,将该多个像素的像素数据中待传输的像素数据在该顺序中顺序后移N个像素,并将最近已传输的N个像素的像素数据排列在该待传输的像素数据之前。
在本发明实施例中,处理模块101可以计算该时间差Δt的绝对值|Δt|与该平均点亮时长t0的商值|Δt|/t0。当该商值为整数时,处理模块101可以直接将该商值确定为调节个数N,即N=|Δt|/t0。当该商值不为整数时,处理模块101可以对该商值进行取整后,将取整后的结果确定为该调节个数N。其中,对该商值进行取整可以包括:向上取整、向下取整和四舍五入中的任一种。示例的,假设该时间差的绝对值|Δt|为0.2ms,该平均点亮时长t0为0.1ms,则处理模块101可以确定调节个数N=2。
进一步的,处理模块101根据该时间差对待传输的像素数据进行校正时,需要判断该实际时刻是否超前于该预设时刻时。当该实际时刻超前于该预设时刻时时,处理模块101可以确定扫描镜31相对于预设时刻,提前到达了该目标位置。即当前传输的像素数据有所滞后,因此处理模块101可以将待传输的像素数据在该顺序中顺序前移N位。也即是,对于当前按顺序排列的待传输的像素数据,处理模块101可以跳过前N个像素数据,并从第N+1个像素数据开始传输。
示例的,假设N=2,且当前处理模块101待传输的像素数据为第二组像素数据组中的第一个像素数据以及后续的像素数据。则处理模块101在确定该调节个数N为2后,可以将待传输的像素数据顺序前移2位,即传输模块102可以跳过第二组像素数据组中的第一个像素数据和第二个像素数据,并从直接从第三个像素数据开始传输。
当该实际时刻滞后于该预设时刻时,处理模块101可以确定相对于预设时刻,扫描镜31到达该目标位置的时刻较晚。即当前传输的像素数据有所提前,因此处理模块101可以将待传输的像素数据在该顺序中顺序后移N位,并将最近已传输的N个像素数据排列在该待传输的像素数据之前。也即是,传输模块102可以重新传输最近已传输的N个像素数据,然后再继续传输当前待传输的像素数据。
示例的,假设N=2,且当前处理模块101待传输的像素数据为第二组像素数据组中的第一个像素数据以及后续的像素数据。则处理模块101在确定该调节个数N为2后,可以将最近传输的两个像素数据(即第一组像素数据组中的最后两个像素数据)排列在该第一个像素数据之前,得到校正后的待传输的像素数据,并继续进行传输。也即是,该传输模块102可以先重新传输第一组像素数据组中的最后两个像素数据,然后再继续传输该第二组像素数据组中的第一个像素数据以及后续的像素数据。
需要说明的是,处理模块101在根据调节个数N,调节待传输的像素数据的时序时,可以直接从下一个待传输的像素数据开始进行调节。或者,也可以将当前待传输的一组像素数据传输完成后,根据隔断标识,从下一组待传输的像素数据组开始进行调节。
可选的,在本发明实施例中,处理模块101在获取到扫描镜经过目标位置的实际时刻时,还可以获取该扫描镜当前扫描到的像素的实际像素坐标,以及在该实际时刻所应当扫描到的像素的理论像素坐标。之后,处理模块101可以根据该实际像素坐标以及该理论像素坐标,确定该扫描镜的位置偏移,即扫描镜实际扫描到的像素与在该实际时刻所应当扫描到的像素所偏移的像素的个数。进一步的,处理模块101可以判断该偏移的像素的个数是否大于门限。当偏移的像素的个数大于门限时,可以将该偏移的像素的个数作为调节个数N,并对待传输的像素数据进行校正。该校正的过程可以参考上文描述,此处不再赘述。当偏移的像素的个数不大于门限时,则无需对待传输的像素数据进行校正。
示例的,参考图11,假设门限为3个像素,若扫描镜将像素坐标为(-10,1)的像素对应的光束反射至投影面时(即扫描到像素坐标为(-10,1)的像素时),该扫描镜的位置偏移为1个像素,则处理模块101可以无需对待传输的像素数据进行校正。若扫描镜扫描到像素坐标为(-10,3)的像素时,该扫描镜的位置偏移为4个像素,大于该门限3,则处理模块101可以确定调节个数N=4,并可以采用上文描述的校正方法对待传输的像素数据进行校正。
在本发明实施例中,若扫描镜包括相互垂直的第一转轴和第二转轴,则当处理模块101在确定出该扫描镜经过该第一目标位置的第一预设时刻与第一实际时刻的第一时间差Δt1时,该处理模块101可以根据该第一时间差Δt1的绝对值|Δt1|与该水平方向的平均点亮时长的商值确定第一调节个数N1(即扫描镜在水平方向上偏移的像素的个数),并可以根据该第一调节个数N1校正该待传输的像素数据。同理,当处理模块101在中确定出该扫描镜经过该第二目标位置的第二预设时刻与第二实际时刻的第二时间差Δt2时,该处理模块101可以根据该第二时间差Δt2的绝对值|Δt2|与该竖直方向的平均点亮时长的商值确定第二调节个数N2(即扫描镜在数值方向上偏移的像素的个数),并可以根据该第二调节个数N2校正该待传输的像素数据。其中,根据第一调节个数N1或者根据第二调节个数N2校正该待传输的像素数据的过程,均可以参考上文的相关描述,此处不再赘述。
或者,当扫描镜以两个转轴为轴振动时的振动频率相同时(即fx=fy时),处理模块101可以同时(或者可以在较小的时差范围内)获取到该第一实际时刻和第二实际时刻,进而可以同时(或者可以在较小的时差范围内)确定出该第一时间差和第二时间差。此时,处理模块101可以采用上文描述的方法,根据该第一时间差确定第一调节个数N1,并根据该第二时间差确定第二调节个数N2。之后,处理模块101可以根据该第一调节个数N1和第二调节个数N2确定出总的调节个数N,并可以基于该总的调节个数N采用上文描述的校正方法对待传输的像素数据进行校正。该总的调节个数N的取值范围可以为 其中,若的取值不为整数,则可以对其进行取整,该取整可以包括:向上取整、向下取整和四舍五入中的任一种。
又或者,当扫描镜以两个转轴为轴振动时的振动频率不同时,则处理模块101确定出该第一时间差和第二时间差的时刻不同,即确定出该第一调节个数N1和第二调节个数N2的时刻不同。则处理模块101可以在每确定出第一调节个数N1(或第二调节个数N2)时,根据当前确定出的第一调节个数N1(或第二调节个数N2),以及上一次确定出的第二调节个数N2(或第一调节个数N1),采用上述方法确定总的调节个数N。之后,可以基于该总的调节个数N采用上文描述的校正方法对待传输的像素数据进行校正。
上文描述的根据调节个数N对待传输的像素数据进行校正的方法的处理效率较高,校正速率较快。
作为另一种可选的实现方式,该处理模块101具体可以用于:
根据该时间差调整该扫描曲线的曲线函数,得到校正扫描曲线;以及根据该校正扫描曲线,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据,校正后的该待传输的像素数据所对应的像素,在该待显示图像上形成的轨迹为该校正扫描曲线。
在本发明实施例中,若扫描镜包括相互垂直的第一转轴和第二转轴,则当处理模块101确定出该扫描镜经过该第一目标位置的第一预设时刻与第一实际时刻的第一时间差时,该处理模块101可以根据该第一时间差调整该扫描曲线的曲线函数,例如可以调整该扫描曲线的第一坐标函数,得到校正扫描曲线。同理,当处理模块101在确定出该扫描镜经过该第二目标位置的第二预设时刻与第二实际时刻的第二时间差时,该处理模块101可以根据该第二时间差调整该扫描曲线的曲线函数,例如可以调整该扫描曲线的第二坐标函数,得到校正扫描曲线。
示例的,假设该扫描曲线为利萨如曲线,该利萨如曲线的曲线函数如公式(1)所示。若处理模块101确定出的第一时间差为Δt1,第二时间差为Δt2,则处理模块101根据该第一时间差Δt1和第二时间差Δt2对该利萨如曲线的曲线函数进行调整后得到的校正扫描曲线的曲线函数可以满足:
假设扫描镜在第一实际时刻t1经过第一目标位置,处理模块101中存储的扫描镜经过该第一目标位置的预设时刻为t0,则处理模块101可以确定第一时间差Δt1满足:Δt1=t0-t1。若忽略信号传输的时延,处理模块101确定出该第一时间差Δt1的时刻即为该第一实际时刻t1。此时,处理模块101根据上述公式(2)对扫描曲线进行校正后,得到的校正扫描曲线在该第一实际时刻t1的X轴坐标为:
X(t1)=Xmaxsin(2πfx(t1+t0-t1)+φx)=Xmaxsin(2πfxt0+φx);
根据上述X轴坐标的表达式可以看出,该校正扫描曲线在该第一实际时刻t1的X轴坐标即为:原扫描曲线在该扫描镜经过该第一目标位置的预设时刻t0的X轴坐标。同理,可以确定校正扫描曲线在该第二实际时刻的Y轴坐标即为:原扫描曲线在该扫描镜经过该第二目标位置的预设时刻的Y轴坐标。
需要说明的是,由于扫描镜在X轴方向的振动频率fx与其在Y轴方向的振动频率fy一般不同,因此该扫描镜经过第一目标位置的时刻,与经过第二目标位置的时刻也不同。相应的,处理模块101确定出第一时间差为Δt1的时刻与确定出第二时间差为Δt2时刻也不相同。例如,处理模块101在根据第一检测信号确定出第一时间差Δt1时,可能还未根据第二检测信号确定出扫描镜经过第二目标位置的实际时刻,进而还未能确定该第二时间差Δt2。因此,当处理模块101仅确定出一个时间差,而另一个时间差未确定时,可以仅根据该确定出的时间差对该时间差对应的坐标函数进行调整,而对于另一个坐标函数,则可以不进行调整。或者,处理模块101还可以根据上一次确定出的该另一个时间差,对该另一个坐标函数进行调整。
示例的,假设处理模块101当前仅确定出了第一时间差,还未确定出第二时间差,则处理模块101可以仅根据第一时间差Δt1,对第一坐标函数X(t)进行调整,而不对该第二坐标函数Y(t)进行调整。或者,处理模块101还可以根据上一次确定出的第二时间差Δt2,对该第二坐标函数Y(t)进行调整。
进一步的,处理模块101确定出校正扫描曲线后,可以根据该校正扫描曲线在像素坐标系中的轨迹,从当前待传输的像素数据对应的像素开始,重新每隔预设采样间隔时间确定一个像素的像素坐标并获取确定出的像素的像素数据。然后可以采用重新获取到的像素数据校正待传输的像素数据。也即是,该处理模块101可以根据该校正扫描曲线,对待传输的像素数据对应的像素的位置进行校正,以确保扫描镜可以将每个像素对应的光束反射至投影面内的准确位置。在完成对待传输的像素数据的校正后,传输模块102可以继续向显示控制电路20传输校正后的待传输的像素数据。显示控制电路20中的处理芯片22可以将该校正后的像素数据再传送至发射器驱动器232,发射器驱动器232基于该校正后的像素数据驱动光束发射器32发射的光束,能够被扫描镜31反射至投影面内的准确位置。
示例的,假设采用随机函数Math.random()模拟扫描镜31在振动路径上经过某个位置的预设时刻与刻实际时刻的时间差。其中,扫描镜在以X轴为轴振动时,经过其振动路径上某个位置的预设时刻与实际时刻的时间差driftH(即第一时间差),以及以Y轴为轴振动时,经过其振动路径上某个位置的预设时刻与实际时刻的时间差driftV(即第二时间差)可以分别表示为:
driftH+=hN*Math.random();
driftV+=vN*Math.random();
其中,hN和vN分别为预设的X轴方向和Y轴方向的最大时间差,例如,hN和vN的取值可以均为0.0001。
为了提高仿真的精度和准确度,可以采用如下代码连续仿真计算扫描镜在开始起振后的不同时刻的时间差driftH和driftV。
其中,p2=2*Math.PI,即p2=2π。K为预设的仿真次数(也可以称为校正次数),其取值可以为10,或者也可以1000。timer为每一次仿真的起始时刻,且该起始时刻从扫描镜起振时开始计算。resolution为预设的仿真分辨率,其取值可以为100。hP为扫描镜在X轴方向的振动周期,vP为扫描镜在Y轴方向的振动周期。lx为扫描镜扫描的位置出现偏差时,根据时间差driftH确定的在timer+i/resolution时刻,扫描镜实际扫描到的X轴坐标,ly为根据时间差driftH确定的在timer+i/resolution时刻,扫描镜实际扫描到的Y轴坐标。参考上述代码可以看出,在每一次仿真过程中可以计算出resolution个不同时刻对应的坐标lx和ly。
进一步的,处理模块101可以根据每一次仿真过程中不同时刻对应的坐标lx和ly,确定第一时间补偿量sx和第二时间补偿量sy,然后再基于该第一时间补偿量sx和第二时间补偿量sy确定在timer+i/resolution时刻,该扫描镜所应扫描的像素的校正坐标,该校正坐标(imageX,imageY)满足:
imageX=width*(Math.sin(2pi*(timer+i/resolution+sx)/pHP)+1)/2;
imageY=height*(Math.sin(2pi*(timer+i/resolution+sy)/pVP)+1)/2;
其中,width为显示分辨率中的像素列数,height为显示分辨率中的像素行数。该第一时间补偿量sx和第二时间补偿量sy可以采用下述代码确定:
在上述代码中,lastTimeX、lastTimeY、pX、pY、counterX、counterY和timeX的初始值均为0。startPulseX和startPulseY的初始值均为false。lastX和lastY的初始值均为无穷大(infinity)。runningAv为预设的周期采样数,其取值可以预先设定,例如runningAv的取值可以为10。
图12是本发明实施例提供的一种扫描镜扫描到的坐标随时间变化的示意图。图12中示出了扫描镜扫描到的X轴坐标X(t)随时间t变化的曲线,以及Y轴坐标Y(t)随时间t变化的曲线。参考图12可以看出,该扫描镜以X轴为轴振动时的起始振动位置为平衡位置,所扫描到的X轴坐标为0,且经过四分之一的振动周期后,处于负向的最大转动位置,扫描到的X轴坐标为曲线的谷底位置。该扫描镜以Y轴为轴振动时的起始振动位置也为平衡位置,所扫描到的Y轴坐标为0,且经过四分之一的振动周期后,处于负向的最大转动位置,扫描到的Y轴坐标为曲线的谷底位置。
结合上述代码可知,处理模块101可以通过比较当前确定出的坐标lx(或者ly)与上一次确定出的坐标lastX(或者lastY)的大小,判断该扫描镜扫描到的坐标是否位于曲线的谷底位置。并且,可以在确定出扫描镜扫描到的坐标位于曲线的谷底位置时,确定该第一时间补偿量sx和第二时间补偿量sy,并采用该两个时间补偿量对当前时刻该扫描镜所应当扫描的像素的坐标进行校正,得到校正坐标(imageX,imageY)。
参考上述代码还可以看出,在基于坐标lx确定该两个时间补偿量时,第一时间补偿量sx满足:sx=-pHP/4-timer-i/resolution,第二时间补偿量sy满足:sy=(pX-pY)-pVP/4-timer-i/resolution。pHP为扫描镜在X轴方向的平均振动周期,pVP为扫描镜在Y轴方向的平均振动周期。pX为本次确定出坐标lx的时刻(即相当于扫描镜扫描到X轴的谷底位置的实际时刻)。pY为上一次确定出坐标ly的时刻(即相当于扫描镜上一次扫描到Y轴的谷底位置的实际时刻),(pX-pY)为当前确定出该坐标lx的时刻与上一次确定出坐标ly的时刻的时间差,也即是当前确定出该坐标lx的时刻与扫描镜上一次扫描到Y轴的谷底位置的时刻的时间差。由此可知,基于该第一时间补偿量sx和第二时间补偿量sy所确定的校正坐标imageX即为扫描曲线在距离X轴的起振时刻四分之一振动周期处的X轴坐标。imageY即为扫描曲线在对应时刻的Y轴坐标。
参考上述代码还可以看出,在基于坐标lx确定该两个时间补偿量时,第一时间补偿量sx满足:sx=(pY-pX)-pHP/4-timer-i/resolution,第二时间补偿量sy满足:sy=-pVP/4-timer-i/resolution。pY为本次确定出坐标ly的时刻。pX为上一次确定出坐标lx的时刻,(pY-pX)为当前确定出该坐标ly的时刻与上一次确定出坐标lx的时刻的时间差,也即是当前确定出该坐标ly的时刻与扫描镜上一次扫描到X轴的谷底位置的时刻的时间差。由此可知,基于该第一时间补偿量sx和第二时间补偿量sy所确定的校正坐标imageY即为扫描曲线在距离Y轴的起振时刻四分之一振动周期处的Y轴坐标。imageX即为扫描曲线在对应时刻的X轴坐标。
参考上述代码还可以看出,处理模块101既可以基于坐标lx确定第一时间补偿量sx和第二时间补偿量sy,也可以基于ly确定第一时间补偿量sx和第二时间补偿量sy。因此,在仿真时可以设定采用lx确定出的时间补偿量确定校正坐标,或者采用lx确定出的时间补偿量确定校正坐标。
图13是本发明实施例提供的一种扫描式投影显示系统在投影面内显示的图像的示意图,并且图13中示出了当扫描镜的振动精度降低时,处理模块101对扫描曲线进行不同次数的校正后投影面内所显示的图像。对比图13中示出的各个图像可以看出,随着处理模块101对扫描曲线的校正次数的增加,该投影面内显示的图像的清晰度越来越高,显示效果越来越好。
在本发明实施例中,处理模块101通过获取扫描镜经过目标位置的实际时刻,除了可以实现对待传输的像素数据的校正,还可以实现对扫描镜振动频率的实时监控,以便检测扫描镜的振动特性。
需要说明的是,对于扫描镜包括相互垂直的第一转轴和第二转轴的场景,不论扫描镜以两个转轴为轴振动时的振动频率是否相同,均可以采用基于校正扫描曲线的方法对待传输的像素数据进行校正,该校正方法的校正精度较高,校正效果较好。
综上所述,本发明实施例提供了一种处理器,该处理器包括:处理模块和传输模块;该处理模块可以根据像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从待显示图像的图像数据中获取该多个像素的像素数据,该多个像素在待显示图像上形成的轨迹为部分或全部该扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线,且该顺序可以为光引擎扫描该多个像素的扫描顺序;该传输模块,用于将该多个像素的像素数据按照该顺序传输至显示控制电路。故显示控制电路按顺序接收到像素数据后,可直接按照该顺序读取像素数据并驱动光引擎工作,而无需再按照该扫描曲线的轨迹读取像素数据。因此,本发明实施例提供的处理器可以降低对显示控制电路中存储器的存储容量和数据读取速率的需求,进而降低了该显示控制电路的成本,提高了扫描式投影显示系统的应用灵活性。
并且,本发明实施例提供的处理器还可以根据每个像素的点亮时长,对像素的像素数据进行调整,使得调整后的像素数据指示的发光亮度的高低与该点亮时长的长短负相关,由此可以确保该扫描式投影显示系统显示的图像的亮度均一性。
进一步的,本发明实施例提供的处理器还可以根据扫描镜经过其振动路径上的目标位置的预设时刻与实际时刻的时间差,校正待传输的像素数据,由此可以避免扫描镜振动误差对图像显示效果的影响,实现了图像显示误差的校正。
本发明实施例还提供了一种图像处理方法,该图像处理方法可以应用于图1所示的扫描式投影显示系统中的处理器10,该处理器10可以配置于终端中,该终端可以为手机、电脑、可穿戴设备或者车载设备等。参考图14,该方法可以包括:
步骤201、获取一帧待显示图像的图像数据。
该图像数据包括该待显示图像中每个像素的像素数据,每个像素的像素数据可以为用于指示该像素的颜色和亮度的数据。
步骤202、根据像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从该图像数据中获取该多个像素的像素数据。
该多个像素在该待显示图像上形成的轨迹为部分或全部该扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线,且该轨迹中至少一个中间像素的相邻像素与该中间像素位于不同行,该中间像素位于该待显示图像中一行像素的首个像素和末尾像素之间。
作为一种可选的实现方式,该像素地址表可以为处理器中预先存储的。
作为另一种可选的实现方式,在上述步骤202之前,该方法还可以包括:
步骤202a、根据该扫描曲线的曲线函数,每间隔预设采样间隔时间确定一个像素的像素坐标,得到按顺序排列的多个像素的像素坐标。
可选的,该扫描曲线的曲线函数可以包括:第一坐标函数和第二坐标函数,该第一坐标函数可以用于计算第一坐标,第二坐标函数可以用于计算第二坐标。相应的,该像素坐标可以包括第一坐标和第二坐标。其中,该第一坐标可以为像素在待显示图像中的行坐标,也可以称为X轴坐标或X坐标,该第二坐标可以为像素在待显示图像中的列坐标,也可以称为Y轴坐标或Y坐标。相应的,上述步骤202a的实现过程可以包括:
根据该第一坐标函数,每隔预设采样间隔时间确定一个像素的第一坐标;以及根据该第二坐标函数,每隔该预设采样间隔时间确定一个该像素的第二坐标。
其中,该预设采样间隔时间可以为固定值,或者也可以为非固定值,即相邻两个像素之间的预设采样间隔时间与其他相邻两个像素之间的预设采样间隔时间可以不同。
步骤202b、将按该顺序排列的该多个像素的像素坐标记录在像素地址表中。
步骤203、确定该多个像素中每个像素在该扫描曲线的一个扫描周期内的点亮时长。
在本发明实施例中,为了确保投影面显示的图像的亮度均一性,处理器可以确定该多个像素的像素数据中,每个像素在该扫描曲线的一个扫描周期内的点亮时长,进而可以根据该点亮时长调整该像素的像素数据,以确保图像的显示效果。
可选的,参考图15,处理器确定每个像素在该扫描曲线的一个扫描周期内的点亮时长的方法可以包括:
步骤2031、根据该扫描曲线,确定该多个像素中每个像素在该一个扫描周期内,被该扫描镜扫描的扫描次数。
处理器可以确定该像素地址表中记录的每个像素的像素坐标出现的次数,并将该次数确定为该像素在一个扫描周期内,被该扫描镜扫描的扫描次数。该扫描次数也即是该像素在一个扫描周期内被该扫描镜点亮的次数。
步骤2032、根据每个像素每次被扫描时该扫描镜的振动速率,确定每个像素每次被扫描时的单位点亮时长。
在本发明实施例中,处理器可以根据每个像素的像素坐标与扫描镜的振动位置的对应关系,以及扫描镜的振动位置与振动速率的对应关系,确定每个像素对应的振动速率。进一步的,处理器即可根据每个像素对应的振动速率,确定该像素每次被扫描时的单位点亮时长。该单位点亮时长的长短与该振动速率的高低负相关,即振动速率越高,该单位点亮时长越短。
步骤2033、根据每个像素的该扫描次数以及该单位点亮时长,确定每个像素在该一个扫描周期内的点亮时长。
对于每个像素,处理器可以将该像素的扫描次数与该像素的单位点亮时长的乘积,确定为该像素在一个扫描周期内的点亮时长。
步骤204、根据每个像素的点亮时长,调整该像素的像素数据。
调整后的像素数据指示的发光亮度的高低,与该像素的点亮时长的长短负相关。也即是,对于点亮时长较短的像素,可以对其像素数据进行调整,使得调整后的像素数据指示的发光亮度较高。而对于点亮时长较长的像素,可以对其像素数据进行调整,使得调整后的像素数据指示的发光亮较低。由此可以确保投影面内显示的图像的亮度均一性。
步骤205、将该多个像素的像素数据按照该顺序传输至该显示控制电路。
可选的,处理器确定出按顺序排列的多个像素的像素数据后,还可以按照该顺序,将多个像素的像素数据划分为多组像素数据组,每组像素数据组包括按照该顺序排列的至少两个像素的像素数据。相应的,处理器在传输像素数据时,可以将该多组像素数据组逐组传输至该显示控制电路。
在本发明实施例中,该多组像素数据组中,最后一组像素数据组可以包括L个像素的像素数据,除该最后一组像素数据组之外的每组该像素数据组可以包括M个像素的像素数据。该M可以为该扫描式投影显示系统的显示分辨率中的像素列数,即一行像素所包括的像素个数。该L和该M均为正整数,并且该L小于或等于该M。
继续参考图14,本发明实施例提供的图像处理方法还可以包括:
步骤206、获取扫描镜振动过程中,经过该扫描镜的振动路径上的目标位置的实际时刻。
该目标位置可以为该扫描镜的振动路径上的平衡位置,或者该振动路径上的最大转动位置。可选的,如图10所示,该扫描式投影显示系统中还可以设置有位置检测传感器40,该位置检测传感器40可以检测扫描镜31振动过程中,经过该扫描镜31的振动路径上的位置,并可以向处理器10发送检测信号。处理器10可以根据接收到的检测信号,确定该扫描镜31经过目标位置的实际时刻。
步骤207、检测扫描镜经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差的绝对值是否大于时间差阈值。
该预设时刻可以为扫描镜经过目标位置的理论时刻。该预设时刻可以是处理器根据该扫描镜的起始振动时刻,以及振动频率确定的。处理器可以计算预设时刻与该实际时刻的时间差,并判断该时间差的绝对值是否大于时间差阈值。当该时间差的绝对值大于该时间差阈值时,处理器可以确定扫描镜将光束反射至投影面的位置的偏差较大,因此可以执行步骤208。当该时间差的绝对值不大于该时间差阈值时,处理器可以确定扫描镜将光束反射至投影面的位置的偏差较小,不影响显示效果,无需校正,因此可以继续执行步骤205。
步骤208、根据该扫描镜经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据。
当该时间差的绝对值大于该时间差阈值时,处理器可以确定该时间差较大,扫描镜将光束反射至至投影面的位置的偏差较大,会影响显示效果。因此可以根据该扫描镜经过该目标位置的预设时刻与该实际时刻的时间差,校正待传输的像素数据
作为一种可选的实现方式,如图16所示,处理器根据该时间差校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据的过程可以包括:
步骤2081a、根据该时间差的绝对值,以及该多个像素每次被该扫描镜扫描时的平均点亮时长,确定调节个数N。
处理器可以计算该时间差Δt的绝对值|Δt|与该平均点亮时长t0的商值|Δt|/t0。当该商值为整数时,处理器可以直接将该商值确定为调节个数N,即N=|Δt|/t0。当该商值不为整数时,处理器可以对该商值进行取整后,将取整后的结果确定为该调节个数N。其中,对该商值进行取整可以包括:向上取整、向下取整和四舍五入中的任一种。
步骤2082a、当该实际时刻超前于该预设时刻时,将该多个像素的像素数据中待传输的像素数据在该顺序中顺序前移N个像素。
当该实际时刻超前于该预设时刻时时,处理器可以确定扫描镜相对于预设时刻,提前到达了该目标位置。即当前传输的像素数据有所滞后,因此处理器可以将待传输的像素数据在该顺序中顺序前移N位。
步骤2083a、当该实际时刻滞后于该预设时刻时,将该多个像素的像素数据中待传输的像素数据在该顺序中顺序后移N个像素,并将最近已传输的N个像素的像素数据排列在该待传输的像素数据之前。
当该实际时刻滞后于该预设时刻时,处理器可以确定相对于预设时刻,扫描镜到达该目标位置的时刻较晚。即当前传输的像素数据有所提前,因此处理器可以将待传输的像素数据在该顺序中顺序后移N位,并将最近已传输的N个像素数据排列在该待传输的像素数据之前。
作为另一种可选的实现方式,参考图17,处理器根据该时间差校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据的过程可以包括:
步骤2081b、根据该时间差调整该扫描曲线的曲线函数,得到校正扫描曲线。
若扫描镜包括相互垂直的第一转轴和第二转轴,则当处理器确定出该扫描镜经过该第一目标位置的第一预设时刻与第一实际时刻的第一时间差时,该处理器10可以根据该第一时间差调整该扫描曲线的曲线函数,例如可以调整该扫描曲线的第一坐标函数,得到校正扫描曲线。同理,当处理器在确定出该扫描镜经过该第二目标位置的第二预设时刻与第二实际时刻的第二时间差时,该处理器可以根据该第二时间差调整该扫描曲线的曲线函数,例如可以调整该扫描曲线的第二坐标函数,得到校正扫描曲线。
步骤2082b、根据该校正扫描曲线,校正该多个像素的像素数据中待传输的像素数据,校正后的该待传输的像素数据所对应的像素,在该待显示图像上形成的轨迹为该校正扫描曲线。
处理器确定出校正扫描曲线后,可以根据该校正扫描曲线在像素坐标系中的轨迹,从当前待传输的像素数据对应的像素开始,重新每隔预设采样间隔时间确定一个像素的像素坐标并获取确定出的像素的像素数据。然后可以采用重新获取到的像素数据校正待传输的像素数据。
需要说明的是,处理器在根据上述步骤208所示的方法对待传输的像素数据进行校正后,还可以再次执行上述步骤203和步骤204所示的方法。即处理器可以确定每个校正后的待传输的像素数据对应的像素在一个扫描周期内的点亮时长,进而可以根据该点亮时长调整该像素的像素数据,以确保图像亮度的均一性。
还需要说明的是,本发明实施例提供的图像处理方法的步骤的先后顺序可以进行适当调整,步骤也可以根据情况进行相应增减。例如,步骤203和步骤204可以根据情况删除,即处理器在确定多个像素的像素数据之后,可以直接按照顺序传输像素数据。或者,步骤207可以根据情况删除,即处理器在步骤206之后,可以直接执行步骤208,而无需判断时间差的绝对值是否大于时间差阈值。又或者,步骤206至步骤208均可以根据情况进行删除。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化的方法,都应涵盖在本申请的保护范围之内,因此不再赘述。
还需要说明的是,上述实施例提供的图像处理方法与处理器的装置实施例属于同一构思,其具体实现过程详见装置实施例,这里不再赘述。
综上所述,本发明实施例提供了一种图像处理方法,该方法可以根据像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从待显示图像的图像数据中获取该多个像素的像素数据,并将该多个像素的像素数据按照该顺序传输至显示控制电路。该多个像素在待显示图像上形成的轨迹为部分或全部该扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线。故显示控制电路按顺序接收到像素数据后,可直接按照该顺序读取像素数据并驱动光引擎工作,而无需再按照该扫描曲线的轨迹读取像素数据。因此,本发明实施例提供的方法可以有效降低对该显示控制电路中存储器的存储容量和数据读取速率的需求,进而降低了该显示控制电路的成本,提高了扫描式投影显示系统的应用灵活性。
并且,本发明实施例提供的方法还可以根据每个像素的点亮时长,对像素的像素数据进行调整,使得调整后的像素数据指示的发光亮度的高低与该点亮时长的长短负相关,由此可以确保该扫描式投影显示系统显示的图像的亮度均一性。
进一步的,本发明实施例提供的方法还可以根据扫描镜经过其振动路径上的目标位置的预设时刻与实际时刻的时间差,校正待传输的像素数据,由此可以避免扫描镜振动误差对图像显示效果的影响,实现了图像显示误差的校正。
图18是本发明实施例提供的一种图像处理装置的结构示意图,参考图18,该装置可以包括:处理器1201、存储器1202、网络接口1203和总线1204。其中,总线1204用于连接处理器1201、存储器1202和网络接口1203。通过网络接口1203(可以是有线或者无线)可以实现与其他设备之间的通信连接。存储器1202中存储有计算机程序12021,该计算机程序12021用于实现各种应用功能。
应理解,在本发明实施例中,处理器1201可以是CPU,该处理器1201还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、GPU或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者是任何常规的处理器等。
存储器1202可以是易失性存储器或非易失性存储器,或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中,非易失性存储器可以是只读存储器(read-only memory,ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM,PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM,EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM,EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory,RAM),其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明,许多形式的RAM可用,例如静态随机存取存储器(static RAM,SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM,SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data date SDRAM,DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM,ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM,SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambus RAM,DR RAM)。
总线1204除包括数据总线之外,还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见,在图中将各种总线都标为总线1204。
处理器1201被配置为执行存储器1202中存储的计算机程序,处理器1201通过执行该计算机程序12021来实现上述方法实施例中的步骤。示例的,该处理器1201可以为图2所示的处理器10。
应理解的是,本发明实施例提供的处理器还可以用专用集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC)实现,或可编程逻辑器件(programmable logicdevice,PLD)实现,上述PLD可以是复杂程序逻辑器件(complex programmable logicaldevice,CPLD),现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA),通用阵列逻辑(generic array logic,GAL)或其任意组合。本发明实施例提供的图像处理方法也可以通过软件实现,当通过软件实现上述方法实施例提供的图像处理方法时,该处理器中的各个模块也可以为软件模块。
本发明实施例提供了一种显示控制装置,可以应用于图1或者图10所示的扫描式投影显示系统中。参考图19,该装置可以包括:处理器10,以及与该处理器10连接的显示控制电路20。其中,该处理器10可以为如图2所示的处理器。
该显示控制电路20,可以用于根据该处理器10传输的像素数据以及该扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线,驱动光引擎30进行投影显示。
可选的,参考图19,该显示控制电路20可以包括:处理芯片22和驱动电路23,该处理芯片22与该驱动电路23连接,该驱动电路23用于与该光引擎30连接。
该处理芯片23,用于根据该像素数据以及该扫描曲线控制该驱动电路23驱动该光引擎30进行投影显示。
该驱动电路23,用于在该处理芯片22的控制下驱动该光引擎30进行投影显示。
可选的,参考图19,该显示控制电路20还可以包括存储器21,该存储器21与该处理芯片22连接。该存储器21,用于按照该处理器10传输该像素数据的顺序存储该像素数据,并按照该顺序将该像素数据传输至该处理芯片22。
其中,该存储器21可以为LPDDR,或者该存储器21可以为缓冲存储器,且该缓冲存储器集成在该处理芯片22上。当然,该存储器21也可以为其他类型的存储器,本发明实施例对此不做限定。
本发明实施例提供了一种扫描式投影显示系统,参考图1和图10,并结合图19,该系统可以包括:显示控制装置00以及光引擎30。该光引擎30与该显示控制装置00中的显示控制电路20连接,该光引擎30用于在该显示控制电路20的驱动下进行投影显示。
可选的,参考图1和图10,该光引擎30可以包括:扫描镜31和光束发射器32。
该光束发射器32用于在该显示控制电路20的驱动下发射光束,该扫描镜31用于在该显示控制电路20的驱动下振动,并将该光束扫描至投影面。
相应的,如图1和图10所示,该驱动电路23可以包括:用于驱动扫描镜31的扫描镜驱动器231,以及用于驱动光束发射器32的发射器驱动器232。
其中,该扫描镜31可以为MEMS振镜,该扫描镜驱动器231可以为MEMS驱动器。该光束发射器32可以为激光器,且该系统可以包括多个不同颜色的激光器,例如可以包括红光激光器、绿光激光器和蓝光激光器。
图20是本发明实施例提供的一种光束发射器发射的光束的光路示意图。参考图20可以看出,该扫描式投影显示系统中的光引擎30还可以包括光束扩散器33、反射镜34以及中继镜35。其中,光束扩散器33可以用于扩散光束发射器32发射的光束。反射镜34可以用于将扩散后的光束反射至扫描镜31。中继镜35用于中继传输该扫描镜31反射的光束。
可选的,除了图20所示的结构外,该光引擎30中光束发射器32发射的光束的光路上还可以设置有其他光路元件,本发明实施例对此不做限定。
参考图10,该系统还可以包括位置检测传感器40,该位置检测传感器40可以分别与扫描镜31和处理器10连接,用于检测扫描镜31在其振动路径上的振动位置,以及将检测到的振动位置发送至处理器10。示例的,该位置检测传感器40可以为电容式传感器。
如图10所示,该系统还可以包括信号处理电路50,该位置检测传感器40通过该信号处理电路50与处理器10连接。该信号处理电路50可以包括ADC,或者还可以包括滤波器。其中,该信号处理电路50可以为显示控制电路20中的电路,或者,该信号处理电路50也可以独立于该显示控制电路20设置,本发明实施例对此不做限定。
在本发明实施例中,该扫描式投影显示系统可以应用于VR或者AR领域。图21是本发明实施例提供的一种扫描式投影显示系统的应用场景的示意图。以该扫描式投影显示系统应用于AR领域为例进行说明。如图21所示,该扫描式投影显示系统中的光引擎30可以用于向光融合器60提供增强图像,该光融合器60可以将该增强图像与现实图像进行虚实融合。用户的眼睛置于该光融合器60的出瞳范围内,从而可以看到融合有增强图像的现实图像。
当该扫描式投影显示系统应用于VR或者AR领域中时,该扫描式投影显示系统中的处理器10可以设置于用户的终端中,例如可以设置于手机等移动终端中。该扫描式投影显示系统中的显示控制电路20和光引擎30均可以设置在VR或AR可穿戴设备中,例如可以设置在可穿戴设备的支撑腿上。该VR或AR可穿戴设备可以为视网膜投影眼镜或者头戴式可视设备(head mount display,HMD)等。该光融合器60可以为可穿戴设备的镜片。
本发明实施例提供的扫描式投影显示系统,不仅可以以利萨如曲线为扫描曲线进行扫描,并且对显示控制电路20中存储器21的要求较低,因此可以在确保显示效果的基础上,有效降低存储器21的成本和占用面积,能够满足VR和AR领域的高显示质量、小型化和长续航能力的需求。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质中存储有指令,当该计算机可读存储介质在计算机上运行时,使得计算机执行如上述方法实施例中的步骤。
本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品,当该计算机程序产品在计算机上运行时,使得计算机执行上述方法实施例中的步骤。
上述实施例,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时,上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘(solid state drive,SSD)。
以上所述仅为本申请的可选实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (22)
1.一种处理器,其特征在于,应用于扫描式投影显示系统,所述扫描式投影显示系统还包括显示控制电路和光引擎;所述处理器包括:处理模块和传输模块;
所述处理模块,用于获取一帧待显示图像的图像数据,所述图像数据包括所述待显示图像中每个像素的像素数据;
所述处理模块,还用于根据像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从所述图像数据中获取所述多个像素的像素数据,所述多个像素在所述待显示图像上形成的轨迹为部分或全部所述扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线,且所述轨迹中至少一个中间像素的相邻像素与所述中间像素位于不同行,所述中间像素位于所述待显示图像中一行像素的首个像素和末尾像素之间,其中,所述顺序为所述光引擎扫描所述多个像素的扫描顺序;
所述传输模块,用于将所述多个像素的像素数据按照所述顺序传输至所述显示控制电路,所述显示控制电路用于根据接收到的所述像素数据以及所述扫描曲线,驱动所述光引擎进行投影显示。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述处理模块还用于:
根据所述扫描曲线的曲线函数,每间隔预设采样间隔时间确定一个像素的像素坐标,得到按顺序排列的多个像素的像素坐标;
将按所述顺序排列的所述多个像素的像素坐标记录在像素地址表中。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述扫描曲线为利萨如曲线,所述曲线函数包括:第一坐标函数和第二坐标函数;所述像素坐标包括第一坐标和第二坐标;所述处理模块,具体用于:
根据所述第一坐标函数,每隔预设采样间隔确定一个像素的第一坐标;
根据所述第二坐标函数,每隔所述预设采样间隔确定一个所述像素的第二坐标。
4.根据权利要求1至3任一项所述的装置,其特征在于,所述传输模块具体用于将多组像素数据组逐组传输至所述显示控制电路,所述多组像素数据组由所述多个像素的像素数据按照所述顺序划分得到,每组所述像素数据组包括按照所述顺序排列的至少两个所述像素的像素数据。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,
所述多组像素数据组中,最后一组像素数据组包括L个像素的像素数据,除所述最后一组像素数据组之外的每组所述像素数据组包括M个像素的像素数据,所述M为所述扫描式投影显示系统的显示分辨率中的像素列数,其中,所述L和所述M均为正整数,并且所述L小于或等于所述M。
6.根据权利要求1至5任一所述的装置,其特征在于,所述显示控制电路包括:处理芯片和驱动电路,所述处理芯片与所述驱动电路连接,所述驱动电路用于与所述光引擎连接;
所述处理芯片,用于根据接收到的所述像素数据以及所述扫描曲线控制所述驱动电路驱动所述光引擎进行投影显示;
所述驱动电路,用于在所述处理芯片的控制下驱动所述光引擎进行投影显示。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述显示控制电路还包括存储器,所述存储器与所述处理芯片连接;
所述存储器,用于按照所述处理器传输所述像素数据的顺序存储所述像素数据,并按照所述顺序将所述像素数据传输至所述处理芯片。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,
所述存储器为低功耗双倍速率存储器,或者所述存储器为缓冲存储器,且所述缓冲存储器集成在所述处理芯片上。
9.一种显示控制装置,其特征在于,应用于扫描式投影显示系统,所述系统还包括:光引擎;所述装置包括:如权利要求1至8任一所述的处理器,以及与所述处理器连接的显示控制电路;
所述显示控制电路,用于根据所述处理器传输的像素数据以及所述扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线,驱动所述光引擎进行投影显示。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述显示控制电路包括:处理芯片和驱动电路,所述处理芯片与所述驱动电路连接,所述驱动电路用于与所述光引擎连接;
所述处理芯片,用于根据所述像素数据以及所述扫描曲线控制所述驱动电路驱动所述光引擎进行投影显示;
所述驱动电路,用于在所述处理芯片的控制下驱动所述光引擎进行投影显示。
11.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,所述显示控制电路还包括存储器,所述存储器与所述处理芯片连接;
所述存储器,用于按照所述处理器传输所述像素数据的顺序存储所述像素数据,并按照所述顺序将所述像素数据传输至所述处理芯片。
12.根据权利要求11所述的装置,其特征在于,
所述存储器为低功耗双倍速率存储器,或者所述存储器为缓冲存储器,且所述缓冲存储器集成在所述处理芯片上。
13.一种扫描式投影显示系统,其特征在于,所述系统包括:如权利要求9至12任一所述的显示控制装置,以及光引擎;
所述光引擎与所述显示控制装置中的显示控制电路连接,所述光引擎用于在所述显示控制电路的驱动下进行投影显示。
14.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,所述光引擎包括:光束发射器和扫描镜;
所述光束发射器用于在所述显示控制电路的驱动下发射光束,所述扫描镜用于在所述显示控制电路的驱动下振动,并将所述光束扫描至投影面。
15.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:位置检测传感器;
所述位置检测传感器分别与所述扫描镜和所述显示控制装置中的所述处理器连接,所述位置检测传感器用于检测所述扫描镜的振动位置,以及将检测到的振动位置发送至所述处理器。
16.一种图像处理方法,其特征在于,应用于扫描式投影显示系统,所述扫描式投影显示系统还包括显示控制电路和光引擎;所述方法包括:
获取一帧待显示图像的图像数据,所述图像数据包括所述待显示图像中每个像素的像素数据;
根据像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从所述图像数据中获取所述多个像素的像素数据,所述多个像素在所述待显示图像上形成的轨迹为部分或全部所述扫描式投影显示系统所采用的扫描曲线,且所述轨迹中至少一个中间像素的相邻像素与所述中间像素位于不同行,所述中间像素位于所述待显示图像中一行像素的首个像素和末尾像素之间,其中,所述顺序为所述光引擎扫描所述多个像素的扫描顺序;
将所述多个像素的像素数据按照所述顺序传输至所述显示控制电路,所述显示控制电路用于根据接收到的所述像素数据以及所述扫描曲线,驱动所述光引擎进行投影显示。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,在所述根据像素地址表中记录的按顺序排列的多个像素的像素坐标,从所述图像数据中获取所述多个像素的像素数据之前,所述方法还包括:
根据所述扫描曲线的曲线函数,每间隔预设采样间隔确定一个像素的像素坐标,得到按顺序排列的多个像素的像素坐标;
将按所述顺序排列的所述多个像素的像素坐标记录在像素地址表中。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述扫描曲线为利萨如曲线,所述曲线函数包括:第一坐标函数和第二坐标函数;所述像素坐标包括第一坐标和第二坐标;所述根据所述扫描曲线的曲线函数,每间隔预设采样间隔确定一个像素的像素坐标,包括:
根据所述第一坐标函数,每隔预设采样间隔确定一个像素的第一坐标;
根据所述第二坐标函数,每隔所述预设采样间隔确定一个所述像素的第二坐标。
19.根据权利要求16至18任一项所述的方法,其特征在于,所述将所述多个像素的像素数据按照所述顺序传输至所述显示控制电路,包括:
将多组像素数据组逐组传输至所述显示控制电路,所述多组像素数据组由所述多个像素的像素数据按照所述顺序划分得到,每组所述像素数据组包括按照所述顺序排列的至少两个所述像素的像素数据。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,
所述多组像素数据组中,最后一组像素数据组包括L个像素的像素数据,除所述最后一组像素数据组之外的每组所述像素数据组包括M个像素的像素数据,所述M为所述扫描式投影显示系统的显示分辨率中的像素列数,其中,所述L和所述M均为正整数,并且所述L小于或等于所述M。
21.一种图像处理装置,其特征在于,包括:存储器,处理器及存储在所述存储器上的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求16至20任一所述的图像处理方法。
22.一计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有指令,当所述计算机可读存储介质在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求16至20任一所述的图像处理方法。
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