CN114283724A - 伽马校正电路、图像处理设备以及显示设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种伽马校正电路、图像处理设备以及显示设备，涉及显示技术领域，通过数据比较模块来确定第一图像中当前像素值横坐标在分段伽马曲线中目标分段，并将目标分段输出至多路选择模块，根据当前像素值横坐标在分段伽马曲线中目标分段确定目标分段的段首横坐标和段尾横坐标，并基于目标分段对应的伽马值电路确定目标分段的段首纵坐标和段尾纵坐标，将以上坐标输入计算模块来得到输出像素值，进而筛除部分输入信号，以减少分离器件数目，提高数字图像处理速度。

Description

伽马校正电路、图像处理设备以及显示设备

技术领域

本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种伽马校正电路、图像处理设备以及显示设备。

背景技术

在显示设备显示图像时，输出图像的亮度并不是随着输入电压线性变化，这会导致输出图像的暗区的信号也许比实际更暗，而亮区比实际情况更亮。所以，若要准确还原摄像机拍摄的画面，显示设备必须对图像进行相应处理，对于不同的显示设备需要完成图像的校正之后才能准确输出画面。这种对图像进行非线性的处理过程叫做Gamma校正，屏幕输出电压与对应亮度的转换关系曲线称为Gamma曲线，Gamma校正可以由摄像机完成，也可以由显示设备完成，在相关技术中，进行Gamma校正分离器件较多，导致校正电路成本较高。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供一种伽马校正电路、图像处理设备以及显示设备，通过将伽马曲线图像分段线性化处理，筛除部分输入信号，以减少分离器件数目，提高数字图像处理速度。

第一方面，本发明提出了一种伽马校正电路，所述伽马校正电路包括：

输入模块、数据比较模块、多路选择模块、计算模块，其中，所述多路选择模块与多个伽马值电路连接，每个伽马值电路对应分段伽马曲线中一个分段的纵坐标值，所述输入模块配置为输入第一图像；数据比较模块配置为确定所述第一图像中当前像素值横坐标在分段伽马曲线中目标分段，将所述目标分段输出至所述多路选择模块，并确定所述目标分段的的段首横坐标和段尾横坐标，并将所述段首横坐标、段尾横坐标和当前像素值横坐标输出至计算模块，所述多路选择模块用于确定所述目标分段对应的伽马值电路，并基于所述目标分段对应的伽马值电路确定所述目标分段的段首纵坐标和段尾纵坐标，并将所述段首纵坐标和段尾纵坐标输出至计算模块；所述计算模块用于基于所述段首纵坐标、段尾纵坐标、段首横坐标、段尾横坐标和当前像素值横坐标计算得输出像素值。

可选地，所述计算模块包括：数据截取模块、加法器、第一减法器、第二减法器和乘法器，所述第一减法器输入端连接所述数据比较模块用于计算所述段尾横坐标与所述段首横坐标的第一差值，所述第二减法器输入端连接所述多路选择模块用于计算所述段尾纵坐标与所述段首纵坐标的第二差值，所述乘法器输入端连接所述第一减法器和第二减法器用于计算所述第一差值与第二差值的乘积，所述数据截取模块输入端连接所述数据比较模块和所述乘法器用于基于段尾横坐标确认所述目标分段，所述加法器输入端连接所述多路选择模块和所述数据截取模块。

可选地，所述多路选择模块包括：第一选择器和第二选择器，所述第二减法器输入端连接所述第一选择器和所述第二选择器，所述加法器输入端连接所述第一选择器和所述数据截取模块。

可选地，所述电路还包括：时序控制模块，所述输出模块连接所述时序控制模块，所述时序控制模块用于缓存所述输出像素值，并按时钟周期输出所述输出像素值。

可选地，所述数据截取模块包括：消除单元，所述消除单元用于在确定所述当前像素值横坐标未处于相应的所述目标分段的情况下，除去所述当前像素值横坐标。

可选地，所述分段伽马曲线是基于伽马曲线上N个点划分出来的，所述分段伽马曲线中的每个分段基于各个分段的两个端点和线性函数构建的。

可选地，所述N为2的整数幂。

可选地，所述计算模块计算所述输出像素值的表达式为：

Y0＝((Y2-Y1)/(X2-X1))*(X0-X1)+Y1；

其中，Y0为输出像素值，Y2为段尾纵坐标，Y1为段首纵坐标，X2为段尾横坐标，X1为段首横坐标，X0为当前像素值横坐标。

第二方面，本申请实施例提供了一种图像处理设备，包括：上述伽马校正电路。

第三方面，本申请实施例提供一种显示设备，包括：显示面板和上述图像处理设备。

本申请实施例提供的一种伽马校正电路、图像处理设备以及显示设备，通过数据比较模块来确定第一图像中当前像素值横坐标在分段伽马曲线中目标分段，并将目标分段输出至多路选择模块，根据当前像素值横坐标在分段伽马曲线中目标分段确定目标分段的段首横坐标和段尾横坐标，并基于目标分段对应的伽马值电路确定目标分段的段首纵坐标和段尾纵坐标，将以上坐标输入计算模块来得到输出像素值，进而筛除部分输入信号，以减少分离器件数目，提高数字图像处理速度。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本申请进行更详细的描述。

图1示出了本申请一实施例中提出的一种伽马校正电路结构示意图；

图2示出了本申请一实施例中提出的另一种伽马校正电路结构示意图；

图3示出了本申请一实施例中提出的又一种伽马校正电路结构示意图；

图4示出了本申请一实施例中提出的一种伽马曲线分段线性化示意图；

图5示出了本申请一实施例中提出的一种显示设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

除非另外定义，本发明实施例公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

在相关技术中硬件Gamma校正电路通常分为模拟Gamma校正电路和数字Gamma校正电路，模拟Gamma校正则是做在显示设备中，通过模拟电路来调整显示设备的电压来改变图像亮度，数字Gamma校正则是直接调整量化后的数字图像的像素值来改变图像亮度。模拟电路的Gamma校正通常电路结构固化，无法针对不同设备动态调整Gamma曲线，相关技术中的数字Gamma曲线校正电路采用查表法，通过预先将Gamma曲线的点离散化存储在存储器中，随后对输入数字图像的像素值进行匹配然后输出对应值。

考虑到相关技术中模拟伽马电路中通过各种分立器件校正调整电压值成本较高，且数字伽马电路中校正电路复杂，逻辑单元多，实时性较差。

针对上述问题，申请人提出了本申请实施例提供的伽马校正电路、图像处理设备以及显示设备，通过将伽马曲线分段线性化处理，数据比较模块来确定第一图像中当前像素值横坐标在分段伽马曲线中目标分段，并将目标分段输出至多路选择模块，确定目标分段的段首横坐标和段尾横坐标，并将段首横坐标、段尾横坐标和当前像素值横坐标输出至计算模块中，多路选择模块用于确定目标分段对应的伽马值电路，并基于目标分段对应的伽马值电路确定目标分段的段首纵坐标和段尾纵坐标，并将段首纵坐标和段尾纵坐标输出至计算模块来得到输出像素值，进而筛除部分输入信号，以减少分离器件数目，提高数字图像处理速度。其中，伽马校正电路在后续的实施例中进行详细说明。

下面针对本申请实施例提供的伽马校正电路进行说明，在本申请实施例中的伽马校正电路可以使用现场可编程门阵列(FPGA)实现，当然，本实施例伽马校正电路还可以使用专用集成电路(ASIC)实现，本申请在此不做限定。

请参阅图1，图1为本申请中提供的一种伽马校正电路，伽马校正电路包括：输入模块、数据比较模块、多路选择模块和计算模块，其中，输入模块输入第一图像，多路选择模块与多个伽马值电路连接，其中伽马值电路对应伽马曲线中的相应位置点，每个伽马值电路对应分段伽马曲线中一个分段的纵坐标值。示例性地，请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一种伽马曲线分段线性化示意图，在图4中，伽马曲线分段线性化如图所示，可以在伽马曲线上选取n个点，将曲线分成n+1段，通过采用分段线性函数来重构Gamma曲线。示例性的，可以将伽马曲线取16个点，将曲线分为17段。

在伽马校正电路中，数据比较模块用于确定第一图像中当前像素值横坐标在分段伽马曲线中目标分段，并将目标分段输出至多路选择模块，并确定目标分段的的段首横坐标和段尾横坐标，并将段首横坐标、段尾横坐标和当前像素值横坐标输出至计算模块，多路选择模块用于确定目标分段对应的伽马值电路，并基于目标分段对应的伽马值电路确定目标分段的段首纵坐标和段尾纵坐标，并将段首纵坐标和段尾纵坐标输出至计算模块，计算模块用于基于段首纵坐标、段尾纵坐标、段首横坐标、段尾横坐标和当前像素值横坐标计算得输出像素值。

在本申请实施例中，以图形数据输入DATA_IN取值为8bit位宽为例，输入图像和输出图像的取值范围在0～255之间，在图1中，YST_00–YST_15：可以表示上述实施例中16个分段点对应的Gamma值，在对图像做伽马分段处理时，首先判断当前输入第一图像的像素值X0处于XST_00至XST_15哪个线性段，得到当前线性段的首尾两坐标(X1，Y1)和(X2，Y2)，带入线性化的公式即可计算出输出像素Y0，其中，数据比较模块可以是为组合逻辑电路，功能为判断当前第一图像输入值DATA_IN处于分段函数的哪一段S1(S2＝S1+1)然后将当前线性函数的横坐标值分别赋值给X1，X2，再由S1和S2选出当前线性函数的纵坐标值Y1和Y2，其中X0＝DATA_IN。

可以理解的是，不同的输入值是对应进入不同的分段区间S1(17段中的某一段)。S2指的是下一个区间，1表示为递增了一个分区间，对应到图1中的多路选择器M1和M2，实现的效果就是Y2始终比Y1大1段，即Y2-Y1始终是YST_08-YST_07或YST_09-YST_08等情况。

需要说明的是，输入图像还可以选择其他位宽，如10bit。

本实施例中，通过将多路选择模块调整伽马曲线做线性分段化处理，进而确定输入第一图像在伽马曲线中的区间段，并得到该区间的段首纵坐标、段尾纵坐标、段首横坐标、段尾横坐标和当前像素值横坐标，通过线性计算来求得该当前像素值横坐标处在线性段的输出像素值，实现加速数字图像处理。

请参阅图2，图2为本申请中提供的另一种伽马校正电路，计算模块包括：数据截取模块、加法器U4、第一减法器U1、第二减法器U2和乘法器U3，第一减法器U1输入端连接数据比较模块用于计算段尾横坐标与段首横坐标的第一差值，第二减法器U2输入端连接多路选择模块用于计算段尾纵坐标与段首纵坐标的第二差值，乘法器U3输入端连接第一减法器U1和第二减法器U2用于计算第一差值与第二差值的乘积，数据截取模块输入端连接数据比较模块和乘法器U3用于基于段尾横坐标确认目标分段，加法器U4输入端连接多路选择模块和数据截取模块。

本实施例中，通过以下计算模块中的各个分立器件，在确认输入第一图像的当前像素值横坐标，经过第一减法器U1和第二减法器U2的减法、乘法器U3乘法、截取模块和加法器U4，得到最终的输出值Y0即输出像素值。

在一些可能的实施方式中，多路选择模块包括：第一选择器M1和第二选择器M2，第二减法器U2输入端连接第一选择器M1和第二选择器M2，加法器U4输入端连接第一选择器M1和数据截取模块。

本实施例中，根据第一减法器U1得到段尾横坐标与段首横坐标的第一差值，在本实施例中即根据确定目标分段，在输入当前像素值横坐标即可以得到如下公式：

Y0＝((Y2-Y1)/(X2-X1))*(X0-X1)+Y1；

需要说明的是以上公式中，Y0为输出像素值，Y2为段尾纵坐标，Y1为段首纵坐标，X2为段尾横坐标，X1为段首横坐标，X0为当前像素值横坐标。

在一些可能的实施方式中，伽马校正电路还包括：确认单元，该确认单元用于确认输出像素值是否满足画面亮度显示条件；

在确认输出像素值不满足画面亮度显示条件的情况下，控制对应的多路选择模块和计算模块从分段伽马曲线中选择一个目标分段输出至输出模块，并返回继续确认输出像素值是否满足画面亮度显示条件，直至控制多路选择模块和计算模块从第一图像中选择出满足画面亮度显示条件对应的输出像素值。

请参阅图3，图3为本申请提供的又一种伽马校正电路，电路还包括：时序控制模块，输出模块连接时序控制模块，时序控制模块用于缓存输出像素值，并按时钟周期输出像素值。

本实施例中，在本申请实施例中输入第一图像的当前像素值横坐标经过U1和U2的减法、U3乘法、截取和U4加法电路，得到最终的输出值Y0，可以经过8bit寄存器U5缓存后由DATA_OUT输出。因此，在一个CLK的时钟周期便可处理一个像素值，进而提高图像处理速度。

在一些可能的实施方式中，数据截取模块包括：消除单元，消除单元用于在确定当前像素值横坐标未处于相应的目标分段的情况下，除去当前像素值横坐标。

在本实施例中，数据截取模块可以根据输入值段尾横坐标X2来判断其处于伽马曲线中目标分段的位置，对应不同的分段区间来舍弃不同位宽的输入。

在一些可能的实施方式中，分段伽马曲线是基于伽马曲线上N个点划分出来的，分段伽马曲线中的每个分段基于各个分段的两个端点和线性函数构建的。

其中，伽马曲线公式的表达式为：Y＝(X/256)^(1/r)*255，r为伽马值，X为输入图像X，Y为输出图像。可以选取不同的r，来分别计算出XST_00至XST_15对应的不同Gamma曲线的输出值YST_00至YST_15。

此外，伽玛值r，可以根据实际情况在一定范围内调整伽玛值，以获得最佳显示效果。

在一些可能的实施方式中，N为2的整数幂。

在本实施例中，为了节省后续数字电路的面积，按照2的整数幂来分段并取点，例如在本实施例的输入值上选取4，8，16，32，40，48，56，64，72，80，96，112，144，176，208，240共16个特殊点(分别对应XST_00至XST_15)，带入伽马曲线公式进行计算。

在本申请实施例中，由于选点XST_00至XST_15有特殊性，线性段的横坐标相邻的差值为2的整数次幂，因此，计算模块计算所述输出像素值的表达式中的X2-X1为2的整数幂，而除以2的幂次运算在数字电路中可以将除法简化为数据截取，例如：

X2-X1＝16＝2^4；

Y2-Y1)/(X2-X1)＝(Y2-Y1)/2^4≈(Y2-Y1)>>4。

即，在电路中将Y2-Y1的值的最低4bit舍弃，只保留高bit，实现除以16操作，通过数据截取模块代替除法电路可以大大节约电路面积。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种图像处理设备，该图像处理设备的详细结构可以参考上述实施例。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种图像处理设备，本发明实施例提供的图像处理设备包括：伽马校正电路。

进一步地，伽马校正电路还包括：数据比较电路、多路选择电路、数据截取电路和时序控制电路。其中，数据比较电路连接数据截取电路和多路选择电路，数据截取电路和多路选择电路连接时序控制电路。

其中，本发明实施例提供的模块与上述电路对应，其实现原理与实现效果类似，对此不再赘述。

基于上述实施例的发明构思，本发明实施例还提供一种显示设备，图5为本发明实施例提供的显示设备的结构示意图，如图5所示，本发明实施例提供的显示设备包括：显示面板10和图像处理设备20。其中，图像处理设备为上述伽马校正驱动电路，其实现原理和实现效果类似，在此不再赘述。

示例性地，图像处理设备20用于驱动显示面板10显示。

示例性地，显示设备可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑等任何具有显示功能的产品或部件，本发明实施例不对其做任何限定。

本发明实施例附图只涉及本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

在不冲突的情况下，本发明的实施例即实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种伽马校正电路，其特征在于，所述电路包括：输入模块、数据比较模块、多路选择模块、计算模块，其中，所述多路选择模块与多个伽马值电路连接，每个伽马值电路对应分段伽马曲线中一个分段的纵坐标值，所述输入模块配置为输入第一图像；数据比较模块配置为确定所述第一图像中当前像素值横坐标在分段伽马曲线中目标分段，将所述目标分段输出至所述多路选择模块，并确定所述目标分段的段首横坐标和段尾横坐标，并将所述段首横坐标、段尾横坐标和当前像素值横坐标输出至计算模块，所述多路选择模块用于确定所述目标分段对应的伽马值电路，并基于所述目标分段对应的伽马值电路确定所述目标分段的段首纵坐标和段尾纵坐标，并将所述段首纵坐标和段尾纵坐标输出至计算模块；所述计算模块用于基于所述段首纵坐标、段尾纵坐标、段首横坐标、段尾横坐标和当前像素值横坐标计算得输出像素值。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述计算模块包括：数据截取模块、加法器、第一减法器、第二减法器和乘法器，所述第一减法器输入端连接所述数据比较模块用于计算所述段尾横坐标与所述段首横坐标的第一差值，所述第二减法器输入端连接所述多路选择模块用于计算所述段尾纵坐标与所述段首纵坐标的第二差值，所述乘法器输入端连接所述第一减法器和第二减法器用于计算所述第一差值与第二差值的乘积，所述数据截取模块输入端连接所述数据比较模块和所述乘法器用于基于段尾横坐标确认所述目标分段，所述加法器输入端连接所述多路选择模块和所述数据截取模块。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述多路选择模块包括：第一选择器和第二选择器，所述第二减法器输入端连接所述第一选择器和所述第二选择器，所述加法器输入端连接所述第一选择器和所述数据截取模块。

4.根据权利要求1所述的伽马电路，其特征在于，所述电路还包括：时序控制模块，所述输出模块连接所述时序控制模块，所述时序控制模块用于缓存所述输出像素值，并按时钟周期输出所述输出像素值。

5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述数据截取模块包括：消除单元，所述消除单元用于在确定所述当前像素值横坐标未处于相应的所述目标分段的情况下，除去所述当前像素值横坐标。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述分段伽马曲线是基于伽马曲线上N个点划分出来的，所述分段伽马曲线中的每个分段基于各个分段的两个端点和线性函数构建的。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述N为2的整数幂。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述计算模块计算所述输出像素值的表达式为：

Y0＝((Y2-Y1)/(X2-X1))*(X0-X1)+Y1；

其中，Y0为输出像素值，Y2为段尾纵坐标，Y1为段首纵坐标，X2为段尾横坐标，X1为段首横坐标，X0为当前像素值横坐标。

9.一种图像处理设备，其特征在于，包括：如权利要求1～8任一项所述的伽马校正电路。

10.一种显示设备，其特征在于，包括：显示装置和如权利要求9所述的图像处理设备。

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