CN113590853A - 一种灰阶自适应扩展方法、fpga系统、设备及介质 - Google Patents

一种灰阶自适应扩展方法、fpga系统、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种灰阶自适应扩展方法、FPGA系统、设备及介质，所述方法包括：根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数；获取预设的若干初始抖动表，根据目标抖动比特数确定目标抖动表；获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据及B数据，并将上述通道数据与扩展映射表进行映射，生成新R数据、新G数据及新B数据；将新R数据、新G数据及新B数据分别与目标抖动表进行抖动处理，输出三个抖动结果；将三个抖动结果进行RGB合并，生成目标图像数据，以显示在显示端。通过本发明实施例，可以兼容不同处理能力的硬件系统和对不同帧率不同尺寸的视频做灰阶扩展。

Description

一种灰阶自适应扩展方法、FPGA系统、设备及介质
技术领域
本发明涉及显示领域，特别涉及一种灰阶自适应扩展方法、FPGA系统、设备及介质。
背景技术
随着显示屏技术发展，显示屏的画质技术一直都备受关注，其中，灰阶扩展技术更是应用广泛，在校正领域和画质领域都有应用。
灰阶扩展技术是基于人眼视觉惰性成立的，包括两个特性：一个是高帧率下多帧同像素平均，另一个是高分辨率下同帧内的区域平均，通过牺牲帧率和分辨率实现时间混色和空间混色，所述的两种混色为在时间上和空间上的色彩视觉平均。灰阶扩展技术增加了色彩的精度，色彩精度的提升意味着显示屏能还原出更真实的画面，对显示屏而然这是一个非常大的优势。
LED显示屏(Light Emitting Diode，发光二极管)作为新型的显示技术，以其节能、环保、高效等优点越来越受到用户的青睐。LED显示屏的点间距较大，若使用LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)显示屏传统的牺牲分辨率的空间抖动算法，则需要增加屏幕最佳视觉距离。这种空间抖动实现方法在LED显示屏领域不具备使用价值，所以通常使用时间抖动实现，通过牺牲帧率实现灰阶扩展。但由于LED显示屏尺寸的自由性，即使是在同一硬件处理系统有可能需要对不同帧率不同尺寸的视频做灰阶扩展，有时考虑硬件成本问题也会可能更换处理能力更低的硬件系统，这使得灰阶扩展电路需要很大兼容性才能满足不同处理能力的硬件系统处理不同帧率不同尺寸的视频实现灰阶扩展功能。
所以，需要提出一种新的灰阶扩展实现方法，以实现能够兼容不同处理能力的硬件系统和对不同帧率不同尺寸的视频做出灰阶自适应扩展功能。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供的一种灰阶自适应扩展方法、FPGA系统、设备及介质，可以实现兼容不同处理能力的硬件系统和对不同帧率不同尺寸的视频做出灰阶扩展功能。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本发明实施例的第一个方面，提供的一种灰阶自适应扩展方法，应用于FPGA系统，所述FPGA系统与输入端和显示端连接，所述方法包括：
根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数；
获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表；
获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据与所述扩展映射表进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据；
将所述新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据；
将所述R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据进行合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。
根据本发明实施例的第二个方面，提供的一种灰阶自适应扩展的FPGA系统，所述FPGA系统与输入端和显示端连接，所述FPGA系统包括：抖动位宽计算模块、抖动表管理模块、扩展拆分数据模块、抖动处理模块、合并数据模块；其中：
所述抖动位宽计算模块，用于根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数；
所述抖动表管理模块，用于获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表；
所述扩展拆分数据模块，用于获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据与所述扩展映射表分别进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据；
所述抖动处理模块，用于将新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据；
所述合并数据模块，用于将所述R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据进行合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。
根据本发明的第三个方面，提供的一种显示设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现本发明实施例提供的第一方面所述的灰阶自适应扩展方法的步骤。
根据本发明的第四个方面，提供的一种存储介质，所述存储介质上存储有灰阶自适应扩展程序，所述一种灰阶自适应扩展程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的第一方面所述的灰阶自适应扩展方法的步骤。
与相关技术相比，本发明实施例提供的一种灰阶自适应扩展方法、FPGA系统、设备及介质，通过抖动输入端发送的图像数据，进行自适应抖动位宽计算，实现对不同处理能力的系统以及不同输入源视频找到一个可支持的最大抖动比特数，在预先加载的若干个初始抖动表中匹配找到对应合适的目标抖动表进行灰阶抖动，同时对输入输出端进行帧率控制，从而实现灰阶自适应扩展功能，能够兼容不同处理能力的硬件系统和对不同帧率不同尺寸的视频做出灰阶自适应扩展功能，即使在考虑硬件成本问题情况下可能更换处理能力更低的硬件系统，也能兼容地满足不同处理能力的硬件系统处理不同帧率不同尺寸的视频实现灰阶扩展功能，以实现不同系统不同输入源的完全兼容，以解决现有技术中灰阶扩展技术在不同处理系统和不同输入源兼容性问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种FPGA系统的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的一种FPGA系统的电路结构示意图。
图3为本发明实施例提供的一种FPGA系统中的裁剪子模块的预设裁剪规则的示意图。
图4为本发明实施例提供的一种FPGA系统工作的时序示意图。
图5为本发明实施例提供的一种灰阶自适应扩展方法的流程示意图。
图6为本发明实施例提供的一种显示设备的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本申请的一种灰阶自适应扩展方法，是基于本申请的抖动算法来实现的。本申请的抖动算法是通过在空间错开抖动和RGB色彩通道错开抖动的方式，空间错开抖动指的是在空间上以抖动块为单位，每个抖动块的使用的抖动表不一致，该算法从空间上错开抖动解决低灰纯色图的块效应问题。RGB通道错开抖动指的是RGB三个通道的抖动表不一致，该算法将亮度变化从2个等级扩展到8个等级，降低抖动时亮度变化量，从而缓解低灰部分抖动时因亮度变化明显易察觉问题。
不同色域的亮度转换式为：
Y(R,G,B)＝k1×R+k2×G+k3×B (1)
根据亮度转换公式(1)可以得到抖动的亮度Y，其数学表达式如下：
Y(R+0.5±0.5，G+0.5±0.5，B+0.5±0.5) (2)
需要说明的是，RGB通道错开抖动指的表达式(2)中的±0.5错开，亮度扩展至8个等级变化。
输入源接收到的源图像，该源图像可以为视频图像，也可以为音频图像等。该源图像由多帧图像组成，通过帧率控制和帧信号将一帧帧图像显示在显示端，如接收卡所在的LED显示屏上。通常当上一帧图像完成，会发出结束帧信号提示，才继续下一帧图像处理，诚然，当下一帧图像开始处理时，会发出开始帧信号提示，直至该源图像对应的最后一帧图像处理完成为止。
为了更好理解本发明的技术方案，本申请针对该源图像的某一帧图像进行本技术方案的阐述，其余帧图像采用相同的方式。
假设一帧图像中任意像素点，用x，y表示待抖动处理的某一像素点的坐标信息，x1，y1为该像素点所在抖动块的块坐标信息，通常，一个抖动块的块尺寸大小为4×4，所以，x1＝x/4，y1＝y/4，x1与y1取值为向下取整，向下取整指的是对小数不为零的数进行操作且取值范围为不大于该数的最大整数，如x1＝4.9时，向下取整后x1＝4。
In＝2×x1+rem(y1/2) (3)
Pn＝4×rem(y/4)+rem(x/4) (4)
利用抖动比较值D来对RGB色彩通道错开抖动与空间错开抖动共同处理，其抖动比较值D的推导过程数学表达式如下所示：
MI＝rem((M+In)/(2n)) (5)
Figure BDA0003160843200000051
其中，上述公式(5)用于将M数组全部成员都加上In并取余使数组成员不超出抖动范围，其中，MI为抖动表中空间错开抖动处理后的抖动表数组，该抖动表数组长度固定为16，M为初始抖动表数组，n为目标抖动比特数，In为以抖动块为单位的空间错开抖动处理。
公式(6)中，Pn为计算像素点所在抖动块的相对位置转换成数组的索引，Cn为RGB的通道编号，Fn为抖动帧号。其中，rem()用于表示取余运算。Index表示在抖动初始表中的图像索引，根据所述index可以到所述抖动表子模块查询取出与所述index对应的初始比较值D1。
通过MI改变抖动块的抖动表，index在空间错开抖动和RGB色彩通道错开抖动，最终得到抖动比较值D的数学表达式如下所示：
D＝MI[index]＝rem((M[index]+In)/(2n)) (7)
公式(7)为空间通道错开抖动公式，从公式(7)中看出，公式(5)和公式(6)的推导过程是可以互换的，两者没有前后关系。
在本申请中，为了兼容不同抖动位宽，初始抖动表定义为四个4×4的抖动表，分别表示1bit抖动、2bit抖动，3bit抖动和4bit抖动，分别对应初始抖动表M1、初始抖动表M2、初始抖动表M3和初始抖动表M4，其中，1bit抖动和4bit抖动的初始抖动表M1、初始抖动表M4一致，区别是抖动计算时1bit抖动会对抖动比较值D额外进行除以8然后取整的处理，初始抖动表M1、初始抖动表M4由Limb矩阵以及其对应的推导关系所得：
Figure BDA0003160843200000061
2bit抖动的初始抖动表M2为自定义抖动表：
Figure BDA0003160843200000062
3bit抖动的初始抖动表M3为自定义抖动表：
Figure BDA0003160843200000063
本申请的以上抖动算法可以在FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)、PAL(Programmable Array Logic，可编程阵列逻辑)、GAL(generic arraylogic，通用阵列逻辑)等可编程器件中进行实现。
在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种灰阶自适应扩展的FPGA系统，所述FPGA系统包括：抖动位宽计算模块1、抖动表管理模块2、扩展拆分数据模块3、抖动处理模块4、合并数据模块5；其中：
所述抖动位宽计算模块1，用于根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数，将所述目标抖动比特数传递到抖动表管理模块2和抖动处理模块4。
所述抖动表管理模块2，用于获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表，以及将目标抖动表传递给所述抖动处理模块4。优选地，预设的若干初始抖动表为4个初始抖动表，即上述M1～M4。
所述扩展拆分数据模块3，用于获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据分别与所述扩展映射表进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据，以及将新R数据、新G数据以及新B数据传递到所述抖动处理模块4。
所述抖动处理模块4，用于将新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，得到三个抖动结果，即得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据。
所述合并数据模块5，用于将所述R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据进行合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。
在本实施例中，通过抖动输入端发送的图像数据，进行自适应抖动位宽计算，实现对不同处理能力的系统以及不同输入源视频找到一个可支持的最大抖动比特数，在预先加载的若干个初始抖动表中匹配找到对应合适的目标抖动表进行灰阶抖动，同时对输入输出端进行帧率控制，即：通过抖动位宽计算模块根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数；抖动表管理模块获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表；扩展拆分数据模块获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据与所述扩展映射表进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据；抖动处理模块将新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，输出三个抖动结果；合并数据模块将三个抖动结果进行RGB合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。从而实现灰阶自适应扩展功能，能够兼容不同处理能力的硬件系统和对不同帧率不同尺寸的视频做出灰阶自适应扩展功能，即使在考虑硬件成本问题情况下可能更换处理能力更低的硬件系统，也能兼容地满足不同处理能力的硬件系统处理不同帧率不同尺寸的视频实现灰阶扩展功能，以实现不同系统不同输入源的完全兼容，以解决现有技术中灰阶扩展技术在不同处理系统和不同输入源兼容性问题。
在一个实施例中，如图1和图2所示，所述抖动位宽计算模块1，用于根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数，将所述目标抖动比特数传递到抖动表管理模块2和抖动处理模块4。其中，所述显示处理能力包括显示处理宽带；所述输入源参数包括图像尺寸参数、输入源色深参数和输入帧率参数。
所述抖动位宽计算模块1有四个输入参数和一个输出参数，输入参数分别是显示处理带宽、输入帧率、图像尺寸和输入源色深，输出参数是“目标抖动比特数”。
所述抖动位宽计算模块1，根据显示处理能力和输入源参数，先计算出当前系统支持的最大抖动比特数，即根据显示处理宽带和图像尺寸参数、输入源色深参数和输入帧率参数，先计算出当前系统支持的最大抖动比特数。
当前系统支持的最大抖动比特数的计算由系统支持最大帧率除以输入源的输入帧率，而所述系统支持最大帧率通过以下公式计算出来：
Figure BDA0003160843200000081
从公式(8)中可以看出，当前系统支持最大帧率与显示处理带宽和输入源的一帧图像存储大小有关，两者变化都会导致最大帧率变化。常见的LED显示屏的高性能模式和节能模式就可能对显示处理带宽产生变化，而图像存储大小是由显示端和输入源决定，其变化也是很常见。
当前系统支持的最大抖动比特数可以表示为：
Figure BDA0003160843200000082
公式(9)中，除了通道数固定为3(因为抖动错开了通道，不存在标准灰阶图)，其他都是外部输入参数。
计算出当前系统支持的最大抖动比特数后，根据所述最大抖动比特数及预设的抖动阈值区间，确定目标抖动比特数。在本申请实施例中，预设的抖动阈值区间用于限定最大抖动比特数取值范围，也使得最大抖动比特数能适应当前系统。在一实施例中，该抖动阈值区间设定为[0,4]闭区间。此时，将计算得到的最大抖动比特数向下取整，且该取整值满足预设的抖动阈值区间范围即满足取值范围在[0,4]闭区间内，从而得到目标抖动比特数，继而获知该目标抖动比特数即为抖动位宽计算模块的输出参数。
需要说明的是，该抖动阈值区间的右区间最大边界值与当前系统的最大抖动位宽关联，例如，若当前系统的最大抖动位宽为4，则抖动阈值区间的右区间最大边界值为4。
所述抖动位宽计算模块1计算确定目标抖动比特数后，将所述目标抖动比特数传递到抖动表管理模块2和抖动处理模块4。
此外，所述抖动位宽计算模块1，还用于将图像尺寸信息传递到所述抖动处理模块4中的抖动帧控制子模块中进行抖动帧计数。
在一个实施例中，所述抖动表管理模块2，用于获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表，以及将目标抖动表传递给所述抖动处理模块4。
如图1和图2所示，预设的若干初始抖动表为4张4×4的初始抖动表。所述抖动表管理模块2，获取4个初始抖动表，以及根据所述抖动位宽计算模块1计算确定的所述目标抖动比特数选择对应的目标抖动表加载到抖动处理模块4中。
所述抖动表管理模块2有两个输入和一个输出，输入分别是加载若干初始抖动表和目标抖动比特数，输出是目标抖动表。
所述抖动表管理模块2工作时，首先预先加载获取到的上述4张4×4的初始抖动表M1、M2、M3和M4。然后在接收到所述抖动位宽计算模块1经计算后发出的目标抖动比特数n(即n的取值可能为1～4)后，根据该目标抖动比特数n的数值大小，选择与该目标抖动比特数n的数值对应的目标抖动表Mn(即Mn可能为M1～M4中一个)，也就是说，目标抖动比特数n＝1时，选择初始抖动表M1表作为目标抖动表，目标抖动比特数n＝2时选择初始抖动表M2表作为目标抖动表，目标抖动比特数n＝3时选择初始抖动表M3表作为目标抖动表，目标抖动比特数n＝4时选择初始抖动表M4表作为目标抖动表。将选择出来的所述目标抖动表Mn的表数据分别存储到所述抖动处理模块4中。
需要说明的是，若n＝0时，即若所述目标抖动比特数等于0，则对所述图像数据不进行抖动处理，此时，将初始抖动表M4作为该目标抖动比特数对应的目标抖动表，并加载到述抖动处理模块4中。
在一个实施例中，如图1和图2所示，所述扩展拆分数据模块3，用于获取预设的扩展映射表，该扩展映射表用于扩展源图像对应的图像数据，使得扩展后的源图像对应的图像数据能够适应且正常显示于显示端，从而兼容不同性能的系统。该扩展拆分数据模块3用于将输入源的图像数据进行缓存，然后根据帧信号，依次选取一帧图像，将一帧图像按像素点逐点取出各像素点对应的图像数据，在本申请实施例中，图像数据包括RGB数据和各像素点对应的坐标信息。其中，RGB各有256级亮度，用数字表示为0～255。在扩展拆分数据模块3处理过程中，会根据色彩通道数(在本申请中，该色彩通道数为3)将各像素点对应的RGB数据拆分成三个独立的R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据分别与所述扩展映射表进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据，再将新R数据、新G数据以及新B数据传递到所述抖动处理模块4。
如图1和图2所示，所述扩展拆分数据模块3有三个输入和四个输出，三个输入分别是扩展映射表、图像数据和输入有效，其中，该输入有效是用于排除非空像素点，从而减少空像素点的计算，提高处理效率。四个输出分别是新R数据、新G数据、新B数据和像素点的坐标信息(x，y)，其中，所述新R数据、新G数据以及新B数据的位宽均不小于显示端的显示位宽与数值4之和，即均大于等于(m+4)，m为显示端的显示位宽。
所述扩展拆分数据模块3在获取并存储预设的扩展映射表后，接收到一帧图像的所有像素点的RGB数据并保存；开始将输入图像数据按像素点逐点取出RGB数据，将RGB数据拆分成三个独立的R数据、G数据以及B数据；通过已获取的预设的扩展映射表对已拆分成三个独立的R数据、G数据以及B数据进行映射处理，将三个独立的R数据、G数据以及B数据扩展生成三个独立的(m+4)比特位宽的新R数据、新G数据以及新B数据(m为显示设备的显示位宽)；完成映射处理后，将三个独立的(m+4)比特位宽的新R数据、新G数据以及新B数据输入到所述抖动处理模块4的裁剪子模块中；同时将处理当前单个像素点位置(x，y)传给所述抖动处理模块4的抖动帧控制子模块和抖动计算子模块中。
在一个实施例中，如图1和图2所示，所述抖动处理模块4，用于将新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，输出三个抖动结果，同时控制抖动帧生成以及发出外部通知完成帧率控制。
所述抖动处理模块4包括有八个输入和六个输出，输入分别是图像尺寸、显示色深、目标抖动比特数、目标抖动表、像素点位置(x，y)、新R数据、G数据以及新B数据，输出分别是抖动控制信号、抖动结束信号、抖动帧结束信号、OR(即R抖动数据)、OG(即G抖动数据)以及OB(即B抖动数据)。
所述抖动处理模块4包括一个抖动帧控制子模块41和三套抖动电路；其中，三套抖动电路分别与三个独立的新R数据、新G数据以及新B数据对应，三套抖动电路的结构和连接关系是相同的，区别在于输入参数不同。采用三套抖动电路是为了提高处理速度。
所述抖动帧控制子模块41，包括计数器，用于根据图像尺寸参数、目标抖动比特数参数、像素点位置参数生成抖动控制信号、抖动结束信号和抖动帧结束信号，并输出所述抖动控制信号去控制所述扩展拆分数据模块3生成新抖动帧原始数据，同时向本发明的前一级电路发出抖动结束信号，使前一级电路传递下一帧图像数据，以及向后一级电路发出抖动帧结束信号表示一帧处理结束，从而进行帧率控制，同时向抖动计算子模块43下发当前抖动帧号Fn参数。
具体地，所述抖动帧控制子模块41接收到像素点位置信息(x，y)后开始采用计数器计数当前计算的像素点总数，若当前计数点数未到达图像尺寸时，当前抖动帧号Fn不变(初始值为0)；若当前计数点数等于图像尺寸的像素点数时，计数器复位，发出抖动控制信号和抖动帧结束信号，当前抖动帧号Fn在抖动帧数内做循环加1处理，然后将当前抖动帧号Fn传递到抖动计算子模块43；若Fn＝2n-1(n为目标抖动比特数)时，完成当前输入帧的抖动处理，从而进行帧率控制；此时，所述抖动帧控制子模还会向前一级电路发出抖动结束信号获取下一输入帧图像数据。
每套所述抖动电路均包括一个抖动表子模块42、一个抖动计算子模块43、一个裁剪子模块44、一个比较器45和一个加法器46，各抖动电路的差异在于输入参数不同。
所述抖动表子模块42，用于存储根据所述目标抖动比特数选择出来的Mn(4×4)目标抖动表，给所述抖动计算子模块412提供查询初始比较值D1。该抖动表子模块42包括有两个输入和一个输出，输入分别是目标抖动表和目该目标抖动表中目标抖动比特数对应的图像索引index，输出是初始比较值D1。在所述抖动表管理模块2根据所述目标抖动比特数n的数值选择与该目标抖动比特数n的数值对应的目标抖动表Mn(M1～M4)后，将选择出来的目标抖动表Mn的表数据分别存储到所述抖动处理模块4的所述抖动表子模块42中，其中，需要说明的是，若n＝0时，即若所述目标抖动比特数等于0，则对所述图像数据不进行抖动处理，此时，将初始抖动表M4作为该目标抖动比特数对应的目标抖动表，并加载到述抖动处理模块4的所述抖动表子模块42中。
所述抖动计算子模块43，用于根据输入参数像素点位置信息(x，y)按公式(6)计算出index，根据所述index到所述抖动表子模块42查询取出与所述index对应的初始比较值D1，再根据所述初始比较值D1按照公式(7)计算出抖动比较值D，该抖动比较值D分别对应各tongd，即计算出三个通道对应的抖动比较值DR、DG和DB，最后判断1bit时做n＝0时对应的处理，并将所述抖动比较值D(三个通道最终比较值DR、DG、DB)传递给所述比较器45。所述抖动计算子模块43包括有四个输入和两个输出，输入分别是Fn(当前帧对应的帧抖动信号)、像素点的坐标信息(x，y)、初始比较值D1(查所述抖动表子模块返回)和当前图像数据对应的通道编号Cn(通常，R、G、B对应通道编号为0、1、2)，输出为图像索引index和各通道对应的抖动比较值D(即DR、DG、DB)。
具体地，所述抖动计算子模块43在接收到像素点的坐标信息(x，y)后，根据公式(6)开始计算图像索引index表示和抖动块对应的In值；将index作为输入参数传给所述抖动表子模块42取出与所述index对应的初始比较值D1；根据初始比较值D1，结合公式(7)计算得到抖动比较值D(DR、DG、DB)，同时计算出目标抖动比特数n＝1时抖动比较值D的值需要除以8向下取整后输出，n＝0时抖动比较值D的值固定为15；将所述抖动比较值D(三通道最终比较值DR、DG、DB)传递输入给比较器45中。
所述裁剪子模块44，用于根据显示色深和目标抖动比特数对映射后的新R数据、新G数据以及新B数据依据预设裁剪规则进行裁剪切分成抖动值L(LR、LG、LB)和显示基值H(HR、HG、HB)。其中，所述预设裁剪规则包括裁剪子模块的输入数据的位宽是(m+4)bit，首先裁剪前m位为显示基值H，确定显示基础灰阶值，在剩余4bit中再裁剪前n位为抖动值L作为抖动比较值；其中，m为显示色深位宽，n为抖动位宽。如图3所示。
该裁剪子模块44包括有三个输入和两个输出，输入分别是显示色深、目标抖动比特数和新R数据、新G数据以及新B数据，输出分别是抖动值L(LR、LG、LB)和显示基值H(HR、HG、HB)，特殊情况时即抖动比特数为0时，L的值为0。
具体地，所述裁剪子模块44接收到经映射后的三个独立的(m+4)比特位宽的新R数据、新G数据以及新B数据后，将上述新R数据、新G数据以及新B数据按预设裁剪规则裁剪切割出抖动值L(LR、LG、LB)和显示基值H(HR、HG、HB)；将抖动值L输出到所述比较器45中，将显示基值H输出到所述加法器46中。
所述比较器45，用于将抖动比较值D和抖动值L进行比较并输出抖动比较结果，并将所述抖动比较结果输出到所述加法器46中。其中，若存在一通道的抖动比较值大于所述通道对应的抖动值，则所述通道对应的抖动比较结果为1；若存在一通道的抖动比较值不大于所述通道对应的抖动值，则所述通道对应的抖动比较结果为0。也就是说，若存在抖动值L大于抖动比较值D时，则对应的抖动比较结果为1，否则对应的抖动比较结果为0。
所述加法器46，用于将抖动比较结果与显示基值H相加输出抖动结果O(OR、OG、OB)，并将所述抖动结果O(OR、OG、OB)传递给所述合并数据模块5进行合并输出。
在一个实施例中，如图1和图2所示，所述合并数据模块5，用于将所述抖动处理模块4输出的所述抖动结果进行RGB合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。
所述合并数据模块5包括有三个输入和一个输出，输入分别是最终三通道的抖动结果即R抖动数据OR、G抖动数据OG以及B抖动数据OB，输出为合并后的图像，即目标图像数据。所述合并数据模块5将输入的最终三通道的抖动结果O(OR、OG、OB)进行RGB合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端，该显示端可以为液晶LED显示屏，也可以为配置有若干接收卡的LED显示屏等。
本发明提供的一种FPGA系统，在实际工作时，分为两处工作状态：参数加载状态和抖动处理状态，其系统电路时序图如图4所示。
(1)参数加载状态
系统初始化完成后，开始执行加载参数，进入参数加载状态。
首先加载的是系统参数和表格参数。所述抖动表管理模块加载4张4×4初始抖动表(即初始抖动表M1-M4)，初始抖动表的表数据存储在所述抖动表管理模块中。所述扩展拆分数据模块加载并存储预设的扩展映射表，所述抖动处理模块的裁剪子模块加载显示色深参数，所述抖动位宽计算模块加载当前系统的显示处理带宽参数。
然后加载输入源参数。所述抖动位宽计算模块加载图像尺寸参数、输入源色深和输入源本身的输入帧率参数。同时，所述抖动处理模块加载所述图像尺寸参数到所述抖动帧控制子模块，所述显示色深参数加载到裁剪子模块。所述抖动位宽计算模块加载参数后开始计算出目标抖动比特数n，将所述目标抖动比特数n传递到所述抖动表管理模块和所述抖动处理模块；所述抖动表管理模块接收到所述目标抖动比特数n参数后开始选择匹配对应的目标抖动表加载并存储在所述抖动处理模块的三个抖动表子模块中，其中，所述匹配对应的目标抖动表指的是根据计算出目标抖动比特数n选择n对应的初始抖动表作为目标抖动表，例如，目标抖动比特数n＝2时初始抖动表为上述算法中的初始抖动表M2表作为目标抖动表，n＝3时初始抖动表为上述算法中的初始抖动表M3表作为目标抖动表，n为其他值时初始抖动表都取初始抖动表M4表作为目标抖动表。至此完成当前系统适配的目标抖动表选择，所述抖动处理模块将接收到的目标抖动比特数n参数传递给所述抖动帧控制子模块和裁剪子模块。
(2)抖动处理状态。
系统的抖动处理状态由图像数据输入开始。
所述扩展拆分数据模块接收到一帧图像所有像素点的RGB数据并保存；开始将输入的图像数据按像素点逐点取出RGB数据，拆分成三个独立的R数据、G数据以及B数据；通过前面已加载好的预设的扩展映射表对已拆分成三个独立的R数据、G数据以及B数据进行映射处理，将三个独立的R数据、G数据以及B数据扩展生成三个独立的(m+4)比特位宽的新R数据、新G数据以及新B数据(m为显示设备的显示位宽)；完成映射处理后，将三个独立的(m+4)比特位宽的新R数据、新G数据以及新B数据输入到所述抖动处理模块的裁剪子模块；同时将处理当前单个像素点位置“(x，y)”信息传给所述抖动处理模块的抖动帧控制子模块和抖动计算子模块。
所述抖动帧控制子模块收到像素点位置“(x，y)”信息后开始计数当前计算的像素点总数，若当前计数点数未到达图像尺寸时，当前抖动帧号Fn不变(初始值为0)；若当前计数点数等于图像尺寸的像素点数时，计数器复位，发出抖动控制信号和抖动帧结束信号，当前抖动帧号Fn在抖动帧数内做循环加1处理，然后将当前抖动帧号Fn传递到抖动计算子模块；若Fn＝2n-1(n为目标抖动比特数)时，完成当前输入帧的抖动处理，从而进行帧率控制；此时，所述抖动帧控制子模还会向前一级电路发出抖动结束信号获取下一输入帧图像数据。
所述抖动计算子模块在收到像素点位置“(x，y)”信息，根据公式(6)开始计算index和In的值；将index作为输入参数传给所述抖动表子模块取出与所述index对应的初始抖动值D1；根据初始抖动值D1，结合公式(7)得到抖动比较值D(DR、DG、DB)，同时计算出目标抖动比特数n＝1时抖动比较值D的值需要除以8向下取整才能输出，n＝0时抖动比较值D的值固定为15；将所述抖动比较值D(三通道最终比较值DR、DG、DB)传递输入给比较器中。
所述裁剪子模块收到经映射后的三个独立的(m+4)比特位宽的新R数据、新G数据以及新B数据后，将上述三个独立的(m+4)比特位宽的新R数据、新G数据以及新B数据按预设裁剪规则裁剪切割出抖动值L(LR、LG、LB)和显示基值H(HR、HG、HB)；其中，将抖动值L输入所述比较器与抖动比较值D比较，得到抖动比较结果；将所述抖动比较结果与显示基值H输入所述加法器相加处理输出抖动结果O(OR、OG、OB)。
所述合并数据模块将输入的最终三通道的抖动结果O(OR、OG、OB)进行RGB合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。
在本实施例中，在研发阶段一般使用高性能系统，技术研发成功后考虑量产时重新选择性能相对较低的硬件系统，在这种情况下，降低硬件系统能力时可通过在高性能系统调节参数的情况下模拟低性能系统的灰阶扩展的显示效果，以对比显示屏画质是否较大差异，从而实现不同系统不同输入源的完全兼容，解决现有技术中灰阶扩展技术在不同处理系统和不同输入源兼容性问题。
在一个实施例中，如图5所示，本发明提供一种灰阶自适应扩展方法，所述方法包括：
S1、根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数。
S2、获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表。
S3、获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据与所述扩展映射表进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据。
S4、将新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据。
S5、将所述R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据进行合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。
在本实施例中，通过抖动输入端发送的图像数据，进行自适应抖动位宽计算，实现对不同处理能力的系统以及不同输入源视频找到一个可支持的最大抖动比特数，在预先加载的若干个初始抖动表中匹配找到对应合适的目标抖动表进行灰阶抖动，同时对输入输出端进行帧率控制，即：根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数；获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表；获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据与所述扩展映射表进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据；将新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，输出三个抖动结果；将三个抖动结果进行RGB合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。从而实现灰阶自适应扩展功能，能够兼容不同处理能力的硬件系统和对不同帧率不同尺寸的视频做出灰阶自适应扩展功能，即使在考虑硬件成本问题情况下可能更换处理能力更低的硬件系统，也能兼容地满足不同处理能力的硬件系统处理不同帧率不同尺寸的视频实现灰阶扩展功能，以实现不同系统不同输入源的完全兼容，以解决现有技术中灰阶扩展技术在不同处理系统和不同输入源兼容性问题。
在一个实施例中，所述显示处理能力包括显示处理宽带；所述输入源参数包括图像尺寸参数、输入源色深参数和输入帧率参数；所述步骤S1中，所述根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数；包括：
S11、根据显示处理宽带和图像尺寸参数、输入源色深参数和输入帧率参数，计算出当前系统支持的最大抖动比特数。
所述当前系统支持的最大抖动比特数的计算由系统支持最大帧率除以输入源的输入帧率，而所述系统支持最大帧率通过以下公式计算出来：
Figure BDA0003160843200000171
从上式中可以看出，当前系统支持最大帧率与显示处理带宽和输入源的一帧图像存储大小有关，两者变化都会导致最大帧率变化。常见的LED显示屏的高性能模式和节能模式就可能对显示处理带宽产生变化，而图像存储大小是由显示端和输入源决定，其变化也是很常见。
当前系统支持的最大抖动比特数可以表示为：
Figure BDA0003160843200000172
上述表达式中，除了通道数固定为3(因为抖动错开了通道，不存在标准灰阶图)，其他都是外部输入参数。
S12、根据所述最大抖动比特数及预设的抖动阈值区间，确定目标抖动比特数。
计算出当前系统支持的最大抖动比特数后，根据所述最大抖动比特数及预设的抖动阈值区间，确定目标抖动比特数。例如：预设的抖动阈值区间为[0,4]闭区间内。此时，将所述最大抖动比特数向下取整且取值范围在[0,4]闭区间内，确定所述抖动位宽计算模块的输出参数：目标抖动比特数。
在一个实施例中，所述步骤S2中，所述获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表；包括：
S21、获取预设的若干抖动初始表及所述目标抖动比特数；其中，每个抖动初始表对应不同的抖动位宽。
优选地，预设的若干初始抖动表为4张4×4的抖动初始表M1、M2、M3和M4。
S22、根据预设的抖动初始表与抖动比特数的数值的对应关系，确定所述若干抖动初始表中所述目标抖动比特数对应的目标抖动表。
根据所述目标抖动比特数n的数值选择与该目标抖动比特数n的数值对应的目标抖动表Mn(M1～M4)，即，即，目标抖动比特数n＝1时选择初始抖动表M1表作为目标抖动表，目标抖动比特数n＝2时选择初始抖动表M2表作为目标抖动表，目标抖动比特数n＝3时选择初始抖动表M3表作为目标抖动表，目标抖动比特数n＝4时选择初始抖动表M4表作为目标抖动表。
S23、将选择出来的所述目标抖动表Mn的表数据分别存储。
在一个实施例中，所述步骤S3中，所述获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据与所述扩展映射表进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据；包括：
S31、获取预设的扩展映射表。
S32、接收并保存输入端的一帧图像的所有像素点对应的图像数据，所述图像数据包括RGB数据。
S33、将所有像素点的RGB数据进行拆分，得到一帧图像对应的R数据、G数据以及B数据。
S34、将所有像素点各自对应的所述R数据、G数据以及B数据分别与所述扩展映射表进行映射，生成所有像素点各自对应的新R数据、新G数据以及新B数据；其中，所述新R数据、新G数据以及新B数据的位宽均不小于显示端的显示位宽与数值4之和。
在一个实施例中，所述步骤S4中，所述将新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据；包括：
S41、根据图像尺寸参数、目标抖动比特数参数、像素点位置参数生成抖动控制信号、抖动结束信号和抖动帧结束信号，并输出所述抖动控制信号控制生成新抖动帧原始数据，同时向本发明的前一级电路发出抖动结束信号，使前一级电路传递下一帧图像数据，以及向后一级电路发出抖动帧结束信号表示一帧处理结束，从而进行帧率控制，同时下发当前抖动帧号Fn参数。
具体地，接收到像素点位置信息(x，y)后开始计数当前计算的像素点总数，若当前计数点数未到达图像尺寸时，当前抖动帧号Fn不变(初始值为0)；若当前计数点数等于图像尺寸的像素点数时，计数器复位，发出抖动控制信号和抖动帧结束信号，当前抖动帧号Fn在抖动帧数内做循环加1处理，然后下发当前抖动帧号Fn；若Fn＝2n-1(n为目标抖动比特数)时，完成当前输入帧的抖动处理，从而进行帧率控制；此时，还向前一级电路发出抖动结束信号获取下一输入帧图像数据。
S42、存储所述目标抖动表，以提供查询初始比较值。
存储根据目标抖动比特数选择出来的4×4的目标抖动表，以提供查询初始比较值D1。在选择出目标抖动表Mn(M1～M4)后，将选择出来的目标抖动表Mn的表数据分别存储，其中，在特殊情况n＝0时即不抖动，将抖动初始表M4作为目标抖动表加载并存储。
S43、根据输入源参数、像素点的坐标信息以及像素点所在的抖动块的块坐标信息，计算出图像索引值；基于所述图像索引值从所述目标抖动表中查询并获取与所述图像索引值对应的初始比较值；基于所述初始比较值通过空间通道错开公式计算出各通道对应的。
根据输入参数像素点位置信息(x，y)按上述表达式2计算出index，根据所述index到所述抖动表子模块42查询取出与所述index对应的初始比较值D1，再根据所述初始比较值D1按照上述表达式3计算出抖动比较值D(DR、DG和DB)，最后判断1bit抖动做前面所述的特殊处理。
具体地，在接收到像素点位置信息(x，y)后，根据上述表达式2开始计算index和In的值；将index作为输入参数传给所述抖动表子模块42取出与所述index对应的初始抖动值D1；根据初始抖动值D1，结合表达式3计算得到抖动比较值D(DR、DG、DB)，同时计算出目标抖动比特数n＝1时抖动比较值D的值需要除以8向下取整后输出，n＝0时抖动比较值D的值固定为15。
S44、根据输入源参数中的显示色深参数和目标抖动比特数对新R数据、新G数据以及新B数据依据预设裁剪规则进行裁剪切，得到新R数据、新G数据以及新B数据各自对应的抖动值和显示基值。
根据显示色深和目标抖动比特数对映射后的新R数据、新G数据以及新B数据依据预设裁剪规则进行裁剪切分成抖动值L(LR、LG、LB)和显示基值H(HR、HG、HB)。其中，所述预设裁剪规则包括输入数据的位宽是(m+4)bit，首先裁剪前m位为显示基值H，确定显示基础灰阶值，在剩余4bit中再裁剪前n位为抖动值L作为抖动比较值；其中，m为显示色深位宽，n为抖动位宽。如图3所示。
具体地，接收到经映射后的三个独立的(m+4)比特位宽的新R数据、新G数据以及新B数据后，将上述新R数据、新G数据以及新B数据按预设裁剪规则裁剪切割出抖动值L(LR、LG、LB)和显示基值H(HR、HG、HB)。
S45、将各通道对应的抖动比较值和对应的抖动值进行比较，得到各通道对应的抖动比较结果。
其中，若存在一通道的抖动比较值大于所述通道对应的抖动值，则所述通道对应的抖动比较结果为1；若存在一通道的抖动比较值不大于所述通道对应的抖动值，则所述通道对应的抖动比较结果为0。也就是说，抖动值L大于所述抖动比较值D时，抖动比较结果为1，否则抖动比较结果为0。
S46、将所述抖动比较结果与所述显示基值相加输出三个抖动结果。
将抖动比较结果与显示基值H相加输出抖动结果O(OR、OG、OB)。
在一个实施例中，所述步骤S5中，所述将三个抖动结果进行RGB合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端；包括：
将输入的最终三通道的抖动结果O(OR、OG、OB)进行RGB合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。
需要说明的是，上述方法实施例与系统实施例属于同一构思，其具体实现过程详见系统实施例，且系统实施例中的技术特征在所述方法实施例中均对应适用，这里不再赘述。
此外，本发明实施例还提供一种显示设备，如图6所示，所述显示设备900包括：存储器902、处理器901及存储在所述存储器902中并可在所述处理器901上运行的一个或者多个计算机程序，所述存储器902和所述处理器901通过总线系统903耦合在一起，所述一个或者多个计算机程序被所述处理器901执行时以实现本发明实施例提供的一种灰阶自适应扩展方法的以下步骤：
S1、根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数。
S2、获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表。
S3、获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据与所述扩展映射表进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据。
S4、将新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据。
S5、将所述R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据进行合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。
上述本发明实施例揭示的方法可以应用于所述处理器901中，或者由所述处理器901实现。所述处理器901可能是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过所述处理器901中的硬件的集成逻辑电路或软件形式的指令完成。所述处理器901可以是通用处理器、DSP、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。所述处理器901可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器902，所述处理器901读取存储器902中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
可以理解，本发明实施例的存储器902可以是易失性存储器或者非易失性存储器，也可以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(ROM，Read-Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Read-Only Memory)、电可擦除只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、磁性随机存取存储器(FRAM，Ferromagnetic Random Access Memory)、闪存(Flash Memory)或其他存储器技术、光盘只读存储器(CD-ROM，Compact Disk Read-Only Memory)、数字多功能盘(DVD，Digital VideoDisk)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置；易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，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(SRAM，Static Random Access Memory)、静态随机存取存储器(SSRAM，Synchronous Static Random Access Memory)、动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)、同步动态随机存取存储器(SDRAM，SynchronousDynamic Random Access Memory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM，Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)、增强型同步动态随机存取存储器(ESDRAM，Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory)、同步连接动态随机存取存储器(SLDRAM，SyncLink Dynamic Random Access Memory)、直接内存总线随机存取存储器(DRRAM，Direct Rambus Random Access Memory)。本发明实施例描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
需要说明的是，上述可编程器件实施例与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，且方法实施例中的技术特征在所述可编程器件实施例中均对应适用，这里不再赘述。
另外，在示例性实施例中，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，具体为计算机可读存储介质，例如包括存储计算机程序的存储器902，所述计算机存储介质上存储有一种灰阶自适应扩展方法的一个或者多个程序，所述一种灰阶自适应扩展方法的一个或者多个程序被处理器901执行时以实现本发明实施例提供的一种灰阶自适应扩展方法的以下步骤：
S1、根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数。
S2、获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表。
S3、获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据与所述扩展映射表进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据。
S4、将新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据。
S5、将所述R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据进行合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。
需要说明的是，上述计算机可读存储介质上的一种灰阶自适应扩展方法程序实施例与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，且方法实施例中的技术特征在上述计算机可读存储介质的实施例中均对应适用，这里不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (15)

1.一种灰阶自适应扩展方法，应用于FPGA系统，所述FPGA系统与输入端和显示端连接，其特征在于，所述灰阶自适应扩展方法包括以下步骤：
根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数；
获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表；
获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据与所述扩展映射表分别进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据；
将所述新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据；
将所述R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据进行合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显示处理能力包括显示处理宽带；所述输入源参数包括图像尺寸参数、输入源色深参数和输入帧率参数；
所述根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数具体包括：
根据显示处理宽带和图像尺寸参数、输入源色深参数以及输入帧率参数，计算出当前系统支持的最大抖动比特数；
根据所述最大抖动比特数及预设的抖动阈值区间，确定目标抖动比特数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大抖动比特数及预设的抖动阈值区间，确定目标抖动比特数具体包括：
获取预设的抖动阈值区间；
将所述最大抖动比特数的数值进行取整操作，并从取整操作后的结果中筛选出目标抖动比特数，以使得所述目标抖动比特数属于所述抖动阈值区间。
4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表具体包括：
获取预设的若干抖动初始表及所述目标抖动比特数；其中，每个抖动初始表对应不同的抖动位宽；
根据预设的抖动初始表与抖动比特数的数值的对应关系，确定所述若干抖动初始表中所述目标抖动比特数对应的目标抖动表。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据与所述扩展映射表分别进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据具体包括：
获取预设的扩展映射表；
接收并保存输入端的一帧图像的所有像素点对应的图像数据，所述图像数据包括RGB数据；
将所有像素点的RGB数据进行拆分，得到一帧图像对应的R数据、G数据以及B数据；
将所有像素点各自对应的所述R数据、G数据以及B数据分别与所述扩展映射表进行映射，生成所有像素点各自对应的新R数据、新G数据以及新B数据；其中，所述新R数据、新G数据以及新B数据的位宽均不小于显示端的显示位宽与数值4之和。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述图像数据还包括像素点的坐标信息，所述将新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据具体包括：
存储所述目标抖动表，以提供查询初始比较值；
根据输入源参数、像素点的坐标信息以及像素点所在的抖动块的块坐标信息，计算出图像索引值；
基于所述图像索引值从所述目标抖动表中查询并获取与所述图像索引值对应的初始比较值；
基于所述初始比较值通过空间通道错开抖动公式计算出各通道对应的抖动比较值；
根据输入源参数中的显示色深参数和目标抖动比特数对新R数据、新G数据以及新B数据依据预设裁剪规则进行裁剪切，得到新R数据、新G数据以及新B数据各自对应的抖动值和显示基值；
将各通道对应的抖动比较值和对应的抖动值进行比较，得到各通道对应的抖动比较结果；
将各通道对应的抖动比较结果分别与对应的显示基值相加，得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将各通道对应的抖动比较值和对应的抖动值进行比较，得到各通道对应的抖动比较结果具体包括：
若存在一通道的抖动比较值大于所述通道对应的抖动值，则所述通道对应的抖动比较结果为1；
若存在一通道的抖动比较值不大于所述通道对应的抖动值，则所述通道对应的抖动比较结果为0。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述目标抖动比特数等于0，则对所述图像数据不进行抖动处理。
9.一种灰阶自适应扩展的FPGA系统，所述FPGA系统与输入端和显示端连接，其特征在于，所述FPGA系统包括：抖动位宽计算模块、抖动表管理模块、扩展拆分数据模块、抖动处理模块、合并数据模块；其中：
所述抖动位宽计算模块，用于根据显示处理能力和输入源参数，确定目标抖动比特数；
所述抖动表管理模块，用于获取预设的若干初始抖动表，以及根据所述目标抖动比特数确定目标抖动表；
所述扩展拆分数据模块，用于获取预设的扩展映射表，将输入端发送的图像数据拆分成R数据、G数据以及B数据，并将所述R数据、G数据以及B数据与所述扩展映射表分别进行映射，生成新R数据、新G数据以及新B数据；
所述抖动处理模块，用于将所述新R数据、新G数据以及新B数据分别与所述目标抖动表进行抖动处理，得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据；
所述合并数据模块，用于将所述得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据进行合并，生成目标图像数据，以显示在所述显示端。
10.如权利要求9所述的FPGA系统，其特征在于，所述显示处理能力包括显示处理宽带；所述输入源参数包括图像尺寸参数、输入源色深参数和输入帧率参数；
所述抖动位宽计算模块具体用于：
根据显示处理宽带和图像尺寸参数、输入源色深参数以及输入帧率参数，计算出当前系统支持的最大抖动比特数；
将所述最大抖动比特数传递给所述抖动处理模块，以通过所述抖动处理模块计算出目标抖动比特数，其中，所述抖动处理模块预先配置有预设的抖动阈值区间。
11.如权利要求9所述的FPGA系统，其特征在于，所述抖动表管理模块具体用于：
获取预设的若干抖动初始表及所述目标抖动比特数；其中，每个抖动初始表对应不同的抖动位宽；
根据预设的抖动初始表与抖动比特数的数值的对应关系，确定所述若干抖动初始表中所述目标抖动比特数对应的目标抖动表。
12.如权利要求9所述的FPGA系统，其特征在于，所述扩展拆分数据模块具体用于：
获取预设的扩展映射表；
接收并保存输入端的一帧图像的所有像素点对应的图像数据，所述图像数据包括RGB数据；
将所有像素点逐点取出RGB数据进行拆分，得到一帧图像对应的R数据、G数据以及B数据；
将所有像素点各自对应的所述R数据、G数据以及B数据分别与所述扩展映射表进行映射，生成所有像素点各自对应的新R数据、新G数据以及新B数据；其中，所述新R数据、新G数据以及新B数据的位宽均不小于显示端的显示位宽与数值4之和。
13.如权利要求9所述的FPGA系统，其特征在于，所述抖动处理模块包括抖动帧控制子模块和分别与所述抖动帧子模块连接的若干条抖动电路，其中，每条抖动电路均包括抖动表子模块、抖动计算子模块、裁剪子模块、比较器和加法器；
所述抖动帧控制子模块，用于根据图像尺寸参数、目标抖动比特数参数、像素点位置参数生成抖动控制信号，并输出所述抖动控制信号控制所述扩展拆分数据模块。
所述抖动表子模块，用于存储所述目标抖动表，以提供查询初始比较值；
所述抖动计算子模块，用于根据输入源参数、像素点的坐标信息以及像素点所在的抖动块的块坐标信息，计算出图像索引值；基于所述图像索引值从所述目标抖动表中查询并获取与所述图像索引值对应的初始比较值；基于所述初始比较值通过空间通道错开公式计算出各通道对应的抖动比较值；
所述裁剪子模块，用于根据输入源参数中的显示色深参数和目标抖动比特数对新R数据、新G数据以及新B数据依据预设裁剪规则进行裁剪切，得到新R数据、新G数据以及新B数据各自对应的抖动值和显示基值；
所述比较器，用于将各通道对应的抖动比较值和对应的抖动值进行比较，得到各通道对应的抖动比较结果；
所述加法器，用于各通道对应的抖动比较结果分别与对应的显示基值相加得到R抖动数据、G抖动数据以及B抖动数据三个抖动结果，并将三个抖动结果传递给所述合并数据模块进行合并输出。
14.一种显示设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的灰阶自适应扩展方法的步骤。
15.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有灰阶自适应扩展程序，所述灰阶自适应扩展程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的灰阶自适应扩展方法的步骤。
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