CN114974071A - 自动伽马检测校正系统及方法 - Google Patents

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CN114974071A CN202210641673.XA CN202210641673A CN114974071A CN 114974071 A CN114974071 A CN 114974071A CN 202210641673 A CN202210641673 A CN 202210641673A CN 114974071 A CN114974071 A CN 114974071A
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gamma curve
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gamma
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陈世雷
于新磊
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Abstract

本申请实施例提供了一种自动伽马检测校正系统及方法，所述系统包括相互建立通信连接关系的上位机、系统级模块以及帧率转换模块；所述上位机被配置为：获取被测屏幕的显示信息，以及根据所述显示信息向所述系统级模块发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；所述系统级模块被配置为：响应于所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，向所述帧率转换模块发送所述标准伽马曲线；所述帧率转换模块被配置为：根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。

Description

自动伽马检测校正系统及方法
技术领域
本申请涉及图像控制领域，具体而言，涉及一种自动伽马检测校正系统及方法。
背景技术
帧率转换技术(FRC(Frame Rate Conversion))在电视领域广泛应用于运动估计和运动补偿、动态清晰度等图像画质提升方面，而FRC既可以作为自动伽马检测校正系统中主芯片的一个功能模块，也可以作为独立的芯片存在。相对于SOC(系统级芯片)，FRC侧重于画质处理，功能相对单一。如果其画质处理涉及亮度、色度等功能，则直接影响最终屏显的效果。且目前芯片厂商未为实现适用于工艺生产等功能接口。
显示领域的伽马概念源自于CRT(阴极片上系统射线管显示器)响应曲线，最开始是用于反映显像管的图像亮度与输入电子枪的信号电压之间，非线性关系的一个参数。但由于发光原理的不同，液晶显示屏的亮度响应曲线与CRT的也不同，伽马值较大。为了使它接近理想的CRT亮度响应特性曲线，符合人眼视觉特性，就要进行伽马校正，——对输入图像灰度值进行非线性操作，即输出Gamma值等于输入Gamma值，用来补偿人眼对自然亮度的非线性感知。
相关技术的系统级模块与帧率转换模块双系统架构中，由系统级模块完成用户交互、信号接收、窗口显示、数据计算等功能，由帧率转换模块完成部分画质处理，以此不影响亮度、色度信息等显示效果。但随着帧率转换模块计算能力的提升，不再局限于原有的“运动估计与补偿”功能，逐步增加了“动态对比度”、“降噪”、“白平衡偏移”、“伽马曲线调整”等其他画质处理功能。其中“伽马曲线调整”功能也可由帧率转换模块实现，即自动伽马校正流程(包括“图卡显示”、“伽马曲线计算”、“重置伽马曲线”)同样需要帧率转换模块实现。但如果由帧率转换模块实现全部或部分画质处理，会影响其过程中图卡显示、数据计算以及最终屏显效果。
发明内容
本申请实施例提供了一种自动伽马检测校正系统及方法，以至少解决相关技术中无法以较低的硬件成本与时间代价实现生产的自动伽马校正的最佳效果的技术问题。
在本申请的一个实施例中，提出了一种自动伽马检测校正系统，包括相互建立通信连接的上位机、系统级模块以及帧率转换模块；所述上位机被配置为：获取被测屏幕的显示信息，以及根据所述显示信息向所述系统级模块发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；所述系统级模块被配置为：响应于所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，向所述帧率转换模块发送所述标准伽马曲线；所述帧率转换模块被配置为：根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。
在本申请的一个实施例中，所述上位机还被配置为：向所述系统级模块发送图卡显示指令；所述系统级模块还被配置为：响应于所述图卡显示指令，控制被测屏幕显示图卡；以及采集所述被测屏幕显示图卡时的亮度参数和色度参数。
在本申请的一个实施例中，所述上位机还被配置为：向所述帧率转换模块发送图卡显示指令；所述帧率转换模块还被配置为：响应于所述图卡显示指令，控制被测屏幕显示图卡；以及采集所述被测屏幕显示图卡时的亮度参数和色度参数。
在本申请的一个实施例中，所述帧率转换模块被配置为：在根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正的步骤中，通过所述标准伽马曲线计算得到所述显示信息对应的伽马曲线；获取所述标准伽马曲线中红、绿、蓝三个分量的标准参数值，并与所述显示信息对应的伽马曲线中红、绿、蓝三个分量的参数值进行比对，以获得比对结果；根据所述比对结果调整所述显示信息对应的伽马曲线中红、绿、蓝三个分量的参数值以使所述参数值等于所述标准参数值。
在本申请的一个实施例中，所述帧率转换模块按照下式计算得到所述显示信息对应的伽马曲线：
Figure BDA0003682380510000021
其中，Xn为标准伽马曲线，Yn为所述显示信息对应的伽马曲线，n为伽马曲线中红、绿、蓝分量参数，m为伽马灰阶系数。
在本申请的一个实施例中，所述系统级模块还被配置为：在向所述帧率转换模块发送所述标准伽马曲线的步骤中对所述标准伽马曲线进行数据压缩，将压缩后的所述标准伽马曲线发送至所述帧率转换模块；所述帧率转换模块还被配置为：将接收到的压缩后的所述标准伽马曲线进行解压缩。
在本申请的一个实施例中，所述系统级模块按照下式对所述标准伽马曲线进行数据压缩：
X0＝x0；X1＝x1-x0；...Xn＝xn+(xn-1+(xn-1-xn-2))；
其中，x为伽马曲线的原始值，X为压缩后的伽马曲线值，n为伽马曲线中红、绿、蓝分量参数。
在本申请的一个实施例中，所述系统级模块还被配置为：对获取到的所述标准伽马曲线进行存储；所述帧率转换模块还被配置为：调用所述系统级模块中存储的所述标准伽马曲线，以及将校正后的所述伽马曲线进行存储。
在本申请的一个实施例中，还提出了一种自动伽马检验校正系统，包括相互建立连接关系的上位机、系统级模块以及帧率转换模块：所述上位机被配置为：获取被测屏幕的显示信息，以及根据所述显示信息向所述帧率转换模块发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；所述系统级模块被配置为：向所述帧率转换模块传递上位机命令和显示信息；所述帧率转换模块被配置为：响应于所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。
在本申请的一个实施例中，还提出了一种自动伽马检验校正方法，包括：上位机获取被测屏幕的显示信息，以及根据所述显示信息向系统级模块发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；系统级模块响应所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，向帧率转换模块发送所述标准伽马曲线；帧率转换模块并根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。
由以上技术方案可知，本申请提供的一种自动伽马检测校正系统及方法，首先基于SOC+FRC双系统架构，设计一套完善的流程，以实现电视生产的自动伽马校正过程，其次由系统级模块完成工艺软件适配的功能，再由帧率转换模块完成图卡显示、伽马处理等功能，以此降低实现生产过程中自动伽马校正的硬件成本，同时在进行伽马曲线数据传输的过程中通过对数据进行压缩以及解压缩的方式大大提高了数据传输的效率，减少了时间代价，实现生产过程中的自动伽马校正的最佳效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的双系统协作自动伽马校正框图；
图2为本申请提供的帧率转换模块自动伽马校正框图；
图3为本申请提供的一种自动伽马检验校正系统生产工艺时序图；
图4为本申请提供的一种自动伽马检验校正方法的流程示意图；
图5为本申请提供的伽马曲线灰度值输入和输出的关系示意图；
图6为本申请提供的双系统自动伽马校正框图；
图7为本申请提供的伽马曲线中红、绿、蓝三分量曲线图；
图8为本申请提供的一种自动伽马检验校正系统结构示意图；
图9为本申请提供的帧率转换模块根据伽马曲线执行伽马校正的流程示意图；
图10为本申请提供的伽马曲线数据压缩与解压缩的流程示意图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
需要说明的是，本申请中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
本申请中说明书和权利要求书及上述附图的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出所有组件，而是可包括没有清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其他组件。
本申请公开了一种自动伽马检测校正系统，通过设计基于系统级模块与帧率转换模块的双系统架构，形成一套完整的自动伽马检测校正的流程，以实现电视生产过程中的自动伽马校正过程，本申请中由系统级模块完成工艺软件适配的功能，再由帧率转换模块完成图卡显示(用于控制电脑的图形输出，负责将CPU送来的影像数据处理成显示器认识的格式，再送到显示器形成图像)以及伽马处理等功能，以此降低实现生产过程中自动伽马校正的硬件成本，同时在进行伽马曲线数据传输的过程中通过对数据进行压缩以及解压缩的方式提高数据传输的效率，减少时间代价，从而实现生产过程中自动伽马校正的最佳效果。
为了实现上述技术方案，参见图1，本申请提供的自动伽马检测校正系统包括相互建立通信连接关系的上位机100、系统级模块200以及帧率转换模块300；
在一些实施例中，所述上位机100被配置为：获取被测屏幕400的显示信息，以及根据所述显示信息向所述系统级模块200发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；所述系统级模块200被配置为：响应于所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，向所述帧率转换模块300发送所述标准伽马曲线；所述帧率转换模块300被配置为：根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。
由于发光原理的不同，液晶显示屏的亮度响应曲线与阴极射线显像管(CathodeRay Tube，CRT)屏幕的亮度响应曲线也不同，伽马值较大。为了使它接近理想的CRT亮度响应特性曲线，符合人眼视觉特性，就要进行伽马校正，即输出Gamma值等于输入Gamma值，用来补偿人眼对自然亮度的非线性感知。参见图5，为不同伽马系数下的伽马曲线灰度值输入和输出的关系图，其中横坐标为输入灰度值，纵坐标为输出灰度值。如图5所示，对于不同的伽马系数，其对应曲线的形状是不同的，对于Gamma＝1这条曲线，其本质上是一个线性变换，斜率为1，因此是一种特殊的伽马变换。斜率代表了其对比度，即对于斜率大的地方，对比度越高，因此，对于同一输入灰度值，Gamma选取的不同，相应图像处理后的结果也不同。当Gamma>1时，系数为1/2，1/4,1/8的伽马曲线的斜率是随灰度值增加递增的，即此时对于灰度值高的区域，伽马变换会增加该区域的灰度；当Gamma<1时，系数为2,4,8的伽马曲线的斜率是随灰度值增加递减的，即灰度值越小且Gamma越小，则对于低灰度区域增强效果越大。由此可知，伽马变换可以增强我们想要增加的灰度区域的灰度，对一些局部区域较暗的图片，可以选择较小的Gamma值。
参见图6，在传统的基于系统级模块与帧率转换模块双系统架构中，一般由系统级模块200完成用户交互、信号接收、图卡显示、伽马曲线数据计算等功能；由帧率转换模块300完成部分画质处理，从而达到不影响亮度、色度信息等画面显示效果。但随着帧率转换模块300计算能力的提升，其功能配置也有了很大的提升，使其模块本身不再局限于其原有的运动估计与补偿功能，逐步增加了动态对比度、降噪、白平衡偏移、伽马曲线计算以及调整等其他画质处理功能。在一些实施例中，帧率转换模块300还实现了伽马曲线校正功能、采集颜色、亮度等信息进行图卡显示、伽马曲线计算、重置伽马曲线等自动伽马校正流程也可实现。而如果由帧率转换模块300实现全部或部分画质处理，则会影响其过程中图卡显示、伽马曲线数据计算以及最终显示屏画面的显示效果。因此加入系统级模块200完成工艺软件适配，再由帧率转换模块300完成伽马曲线调整是很有必要的。
针对系统级模块与帧率转换模块双系统架构设计一套完整实现自动伽马检测校正的流程，本申请一些实施例提出了一种基于系统级模块与帧率转换模块双系统的自动伽马检测矫正系统。在上述实施例中，接收上位机命令，获取标准伽马曲线等工艺生产流程由系统级模块200完成，而关键的图卡显示、伽马曲线计算、重置伽马曲线、伽马曲线调整等功能由帧率转换模块300实现。在一些实施例中，所述系统通过上位机100获取基于被测屏幕400显示图卡采集的亮度参数和色度参数，同时将采集到的亮度参数和色度参数发送至系统级模块200，由系统级模块200将上位机命令、伽马曲线的计算结果转发给帧率转换模块300。示例性的，上位机100是指可以直接发出操控命令的计算机，一般提供用户操作交互界面并向用户展示反馈数据。典型设备类型：电脑，手机，平板，面板，触摸屏等。需要说明的是，参见图7,为伽马曲线中红、绿、蓝三分量曲线图，其中横坐标为红、绿、蓝三分量的输入数据，纵坐标为红、绿、蓝三分量的输出亮度。其中每条伽马曲线包括红、绿、蓝三个分量，三个分量分别由256个数据组成，理论上三条线完全重合，并且完全呈一对角线是最为理想的，因此当其中有色彩曲线出现偏差时就需要对其伽马曲线进行校正。在校正的整个流程可能产生12组曲线，因此导致伽马曲线的计算结果数据量很大。所以系统级模块200与帧率转换模块300之间必须建立高速的通信接口，例如SPI((Serial Peripheral Interface)串行外设接口)、I2C(Inter-Integrated Circuit串行传输总线)(400Kbps以上)等接口。在一些实施例中，由于整机电路设计复杂，帧率转换模块300也必须具备相应硬件接口的能力。
在一些实施例中，所述上位机100还被配置为：向所述系统级模块200发送图卡显示指令；所述系统级模块200还被配置为：响应于所述图卡显示指令，控制被测屏幕400显示图卡；以及采集所述被测屏幕400显示图卡时的亮度参数和色度参数。
在一些实施例中，所述上位机100还被配置为：向所述帧率转换模块300发送图卡显示指令；所述帧率转换模块300还被配置为：响应于所述图卡显示指令，控制被测屏幕400显示图卡；以及采集所述被测屏幕400显示图卡时的亮度参数和色度参数。
示例性的，在本申请提供的一种自动伽马检测校正系统中，由上位机100获取被测屏幕的显示信息，即，基于被测屏幕400显示图卡采集的亮度参数和色度参数等信息，而采集被测屏幕400显示图卡时的亮度参数和色度参数这一功能，可根据实际情况需求自动选择由系统级模块200完成，或者由帧率转换模块300完成，通过系统级模块200与帧率转换模块300的双系统架构组合工作达到自动伽马校正的最佳效果。
在一些实施例中，参见图9，所述帧率转换模块300被配置为：在根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正的步骤中：S201，通过所述标准伽马曲线计算得到所述显示信息对应的伽马曲线；S202，获取所述标准伽马曲线中红、绿、蓝三个分量的标准参数值，并与所述显示信息对应的伽马曲线中红、绿、蓝三个分量的参数值进行比对，以获得比对结果；S203，根据所述比对结果调整所述显示信息对应的伽马曲线中红、绿、蓝三个分量的参数值以使所述参数值等于所述标准参数值。
示例性的，实际校正过程中，CRT显示器输出的图像就是Gamma2.2，(Gamma2.2为标准伽马曲线)因此面对CRT显示器时并不需要去手动校正伽马值，这个是它的工作原理决定的。而在其他行业需要显示器输出图像的伽马曲线不是标准伽马曲线时，则需要进行伽马校正。在本实施例中系统级模块200只完成标准伽马曲线(即Gamma2.2，其按照色温分类不超过4组)推导，再由帧率转换模块300通过转换公式计算得出用户根据习惯喜欢选择的不同亮度伽马曲线，例如Gamma2.0和Gamma2.4对应曲线。具体的，如图9所示，帧率转换模块300根据标准伽马曲线计算得到被测屏幕显示信息对应的伽马曲线，通过对标准伽马曲线中红、绿、蓝三个分量与显示信息对应的伽马曲线中红、绿、蓝三个分量的参数值进行比对，根据比对结果调整显示信息对应的伽马曲线中红、绿、蓝三个分量的参数值，确保伽马的灰阶、色差等同事满足要求，当显示信息中三个分量的参数值等于标准参数值时，即完成了伽马曲线的校正。
在一些实施例中，所述帧率转换模块300按照下式计算得到所述显示信息对应的伽马曲线：
Figure BDA0003682380510000061
其中，Xn为标准伽马曲线，Yn为所述显示信息对应的伽马曲线，n为伽马曲线中红、绿、蓝分量参数，m为伽马灰阶系数。
具体的，通过上式即可计算得到被测屏幕显示信息对应的伽马曲线，由于每条伽马曲线中红、绿、蓝三分量分别由256个数据组成，即，n具体可为0-256，通过上式，可以算出用户惯用的亮度伽马曲线，例如当m为2.0时，即可计算得出Gamma2.0的对应曲线；当m为2.4时，即可计算得出Gamma2.4的对应曲线。
需要说明的是，伽马值是用曲线表示的，这是一种人的眼睛对光的一种感应曲线，包括了物理量、生理感官及心理的感知度。CRT显示器输出的图像就是Gamma2.2，特别的，Gamma2.2的校正原理为：通过上位机100发送指令给系统级模块200将被测屏幕400的伽马参数调为伽马1.0，和被测屏幕400的亮度调到典型值；由帧率转换模块300发送红色0图像数据(0灰阶)让被测屏幕400的显示图卡输出红色0图像(0灰阶)再让红色0图像在经过被测屏幕400上显示红色0的图像。帧率转换模块300响应上位机指令采集基于被测屏幕400的色度参数和亮度参数并保存在帧率转换模块300或系统级模块200中。帧率转换模块300发送红色1图像数据让被测屏幕400的图卡显示输出红色1图像，然后使红色1图像在经过被测屏幕400后在被测屏幕400上显示红色1的图像。帧率转换模块300响应上位机指令从被测屏幕400上读取显示信息的色度参数和亮度参数并保存在系统模块中。用同样的方法也可以采样到0-255的红色、0-255的绿色、0-255的蓝色和0-255的白色数据。具体实施中并不需要去手动校正伽马值，这个是它的工作原理决定的；但是到了LCD(液晶显示器)、OLED(有机电自发光显示器)行业，不是这种关系，所以就需要伽马校正，即按照红、绿、蓝三个分量分别调整，确保灰阶、色差同时满足要求。在一些实施例中，显示设备使用过程中，通常允许用户根据习惯选择不同的亮度伽马曲线，如Gamma2.0和Gamma2.4。
在一些实施例中，参见图10所述系统级模块200还被配置为：在向所述帧率转换模块300发送所述标准伽马曲线的步骤中：S301，对所述标准伽马曲线进行数据压缩；S302，将压缩后的所述标准伽马曲线发送至所述帧率转换模块300；所述帧率转换模块300还被配置为：S303，将接收到的压缩后的所述标准伽马曲线进行解压缩。
示例性的，实际生产过程中，如果遇到扩展能力小，或者计算能力低的帧率转换模块，则无法完成对被测屏幕显示信息对应的伽马曲线进行计算。这时可以采用数据压缩的方式减少通信传输的时间，如图10所示，由系统级模块200完成数据压缩，并将压缩后的标准伽马曲线发送至帧率转换模块300，再由帧率转换模块300进行数据解压缩。需要说明的是，由于数据压缩与解压缩均需要消耗时间，因此对数据压缩的算法需要简单高效且不失真。基于此本申请根据伽马曲线本身的线性特点，设计最适合的差值计算压缩算法。将伽马曲线中的红、绿、蓝三分量的单位数据长度由2个字节压缩为1个字节。特别的，在本申请中系统级模块200向帧率转换模块300只传输标准伽马曲线，由帧率转换模块300完成被测屏幕显示信息对应的伽马曲线的计算，以此可以大幅度减少通信传输时间。
所述系统级模块200按照下式对所述标准伽马曲线进行数据压缩：
X0＝x0；X1＝x1-x0；...Xn＝xn+(xn-1+(xn-1-xn-2)) (2)；
其中，x为伽马曲线的原始值，X为压缩后的伽马曲线值，n为伽马曲线中红、绿、蓝分量参数。同理，系统级模块200根据上式将标准伽马曲线进行数据压缩，由于每条伽马曲线中红、绿、蓝三分量分别由256个数据组成，因此n的取值范围为0-256。
参照表1，为数据压缩前后伽马曲线中的红、绿、蓝三个分量的对比。
Figure BDA0003682380510000081
表1
通过表1可见，通过对红、绿、蓝分量进行压缩，大大降低了伽马曲线值，因此提高了数据传输的速度，减少了数据传输的时间，在具体生产中实现了自动伽马校正的最佳效果。
在一些实施例中，所述系统级模块200还被配置为：对获取到的所述标准伽马曲线进行存储；所述帧率转换模块300还被配置为：调用所述系统级模块200中存储的所述标准伽马曲线，以及将校正后的所述伽马曲线进行存储。
上述实施例中，在本申请提供的一种自动伽马检验校正系统中，通过系统级模块200可以对获取到的标准伽马曲线和根据标准伽马曲线计算得到的被测屏幕显示信息对应的伽马曲线进行实时的存储，以使帧率转换模块300可以随时通过调用系统级模块200中存储的标准伽马曲线计算显示信息对应的伽马曲线，以执行伽马校正。在一些实施例中，由于本申请提供的自动伽马检测校正系统为双模块协同工作，因此为了保证伽马检测校正的效率，可以通过帧率转换模块300将获取到的标准伽马曲线，以及根据标准伽马曲线计算得到的被测屏幕显示信息对应的伽马曲线进行存储。
参见图2，本申请还提供了另一种自动伽马检验校正系统，包括相互建立连接关系的上位机100、系统级模块200以及帧率转换模块300：
所述上位机100被配置为：获取被测屏幕的显示信息，以及根据所述显示信息向所述帧率转换模块200发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；
所述系统级模块200被配置为：向所述帧率转换模块300传递上位机命令和显示信息；
所述帧率转换模块300被配置为：响应于所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。
在上述实施例中，本申请将帧率转换模块300作为系统主要功能模块，通过参考主要功能模块的方式来配置帧率转换模块300的功能，以单靠帧率转换模块300实现完整的符合工艺生产流程适配。即，仅通过帧率转换模块300接收上位机命令，采集被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数，获取标准伽马曲线，并根据标准伽马曲线完成被测屏幕显示信息对应伽马曲线的计算，执行伽马曲线校正。
需要说明的是，在上述实施例中，由于帧率转换模块300被配置为系统主要功能模块执行伽马校正等功能，因此需要帧率转换模块300必须支持与上位机100通信的USB等接口，实现接收上位机命令、图卡显示、计算伽马曲线结果等功能。在一些实施例中，由于各电视厂商的工艺生产流程差异很大，因此需要生产厂商对帧率转换模块300的USB通信接口进行逐一适配。
在具体设计开发时，本申请提供的一种自动伽马检测校正系统通常兼容单系统方案，即，通过上位机100连接系统级模块200，下发图卡显示、伽马曲线计算结果等命令或数据。系统级模块200接收到命令后按照配置项直接显示图卡、更新伽马曲线、重置伽马处理，或者将命令、数据，发送给帧率转换模块300由其完成相同的处理。
参见图3，在实际应用中，用户点击上位机100中伽马曲线校正功能的图标，上位机软件响应用户指令开始启动伽马曲线校正功能，自动初始化参数，并同时获取被测屏幕显示图卡采集的亮度和色度等参数。上位机100向系统级模块200发送图卡显示指令，系统级模块200响应于图卡显示指令，控制被测屏幕显示图卡，采集所述被测屏幕显示图卡时的亮度参数和色度参数，或者系统级模块200将上位机100发送的图卡显示指令发送给帧率转换模块300，由帧率转换模块300响应图卡显示指令，控制被测屏幕400显示图卡，并采集所述被测屏幕100显示图卡时的亮度参数和色度参数；系统级模块200响应于上位机命令，计算标准伽马曲线，并向帧率转换模块300转发标准伽马曲线，再由帧率转换模块300根据标准伽马曲线对显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。校正完成后帧率转换模块300会将完成状态发送至系统级模块200，系统级模块200再将完成状态返回至上位机100，上位机100接收到伽马校正完成信息，下发指令使被测屏幕400进行按照伽马校正后的状态显示。本申请通过基于系统级模块与帧率转换模块的双系统架构，由系统级模块200完成工艺软件适配，由帧率转换模块300完成伽马曲线的调整，从而设计出一套完善的流程实现电视生产的自动伽马校正过程。在一些实施例中，本申请提供的一种自动伽马检测校正系统也可以设置于外部电脑设备，参见图8，为本申请提供的一种自动伽马检验校正系统结构示意图，其中，当用户点击外部电脑设备700上的伽马校正图标后，系统级模块200与帧率转换模块300即开始协作对待测显示器600的显示屏500的伽马值进行校正。
参见图4，本申请还提供了一种自动伽马检测校正方法，包括：S101，上位机获取被测屏幕的显示信息，以及根据所述显示信息向系统级模块发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；S102，系统级模块响应所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，向帧率转换模块发送所述标准伽马曲线；S103，帧率转换模块根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。
上述自动伽马检测校正方法是基于系统级模块与帧率转换模块双系统协同工作的情况，而另一方面，当使用帧率转换模块为主芯片执行完整的自动伽马校正流程时，具体步骤则为：上位机获取被测屏幕的显示信息，以及根据所述显示信息向所述帧率转换模块发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；系统级模块向所述帧率转换模块传递上位机命令和显示信息；所述帧率转换模块响应于所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。而为了实现使用帧率转换模块为主芯片单独完成伽马曲线检测校正的完整流程，则需要芯片厂商对帧率转换模块设置适配的可支持与上位机通信的连接接口，以此实现接收上位机命令、计算结果等功能。
以上为对本申请提供的一种自动伽马检测校正系统及方法中步骤细节描述，下面为本申请跟剧不同的伽马曲线检测校正方案提供的具体实施例。
在一些实施例中，本申请提供的一种自动伽马检测校正系统可以单独通过帧率转换模块完成自动伽马检测校正，包括如下内容：
S1，上位机直接连接帧率转换模块端口，获取被测屏幕的显示信息，根据所述显示信息向帧率转换模块发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；
S2，系统级模块向所述帧率转换模块传递上位机命令和显示信息；帧率转换模块响应于所述上位机命令，控制被测屏幕显示图卡，以及采集所述被测屏幕显示图卡时的亮度参数和色度参数；
S3，帧率转换模块获取标准的伽马曲线，并根据所述标准伽马曲线计算得出所述显示信息对应的伽马曲线；
S4，帧率转换模块对计算得到的所述显示信息对应的伽马曲线与所述标准伽马曲线进行比对、校正。
在上述实施例中，芯片厂商参考系统主芯片的方式对帧率转换模块进行功能配置，以仅靠单独的帧率转换模块实现完整的符合工艺生产的伽马曲线校正流程，而系统级模块仅仅起到向帧率转换模块传递上位机命令和显示信息的作用。帧率转换模块在电视领域广泛应用于运动估计和运动补偿、动态清晰度等图像画质提升领域，因此可以作为主芯片的一个功能配置模块，也可以作为独立的芯片存在。相对于系统级模块作为独立的芯片进行功能配置，帧率转换模块更加侧重于画质处理，因此功能相对单一。如果对显示画面的画质处理涉及亮度色度等功能，则会直接影响最终显示屏幕的显示效果。而目前芯片厂商均未实现适用于工艺生产等功能接口。因此，在本实施例中需要帧率转换模块必须支持与上位机建立通信连接的例如USB等接口，以实现接收上位机命令、计算伽马曲线结果等功能，同时由于各电视厂商的工艺生产流程差异很大，因此需要芯片厂商进行逐一适配。
在一些实施例中，本申请提供的一种自动伽马检验校正系统通过系统级模块与帧率转换模块组合的双系统架构，完成自动伽马检测校正，具体实施例步骤如下：
S1，上位机连接系统级模块端口，获取被测屏幕的显示信息，以及根据所述显示信息向系统级模块发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；
S2，系统级模块响应所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，向帧率转换模块发送所述标准伽马曲线；
S3，帧率转换模块根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。
在上述实施例中，一些简单的工艺生产流程，例如响应上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，向帧率转换模块发送所述标准伽马曲线，等功能仍然由系统级模块完成，只有关键的控制被测屏幕显示图卡，以及采集所述被测屏幕显示图卡时的亮度参数和色度参数、对显示信息对应的伽马曲线进行计算与校正等功能由帧率转换模块实现。特别的，此方案要求系统级模块将上位机命令、伽马曲线计算结果转发给帧率转换模块进行处理。而由于每条伽马曲线中的红、绿、蓝三分量的数据量很大，为保证高效的传输流程，系统级模块与帧率转换模块之间必须建立高速的通信连接，可以选择例如SPI、I2C(400Kbps以上)等通信接口，在一些实施例中，整机电锯设计相对复杂，帧率转换模块也必须要具备相应硬件接口的能力。
需要说明的是，上述实施例中由于采用系统级模块与帧率转换模块组合的双系统架构，为了保证伽马曲线校正的最佳效果，可自由选择通过系统级模块或帧率转换模块实现根据所述图卡显示指令，控制被测屏幕显示图卡；以及采集所述被测屏幕显示图卡时的亮度参数和色度参数这一配置功能。
在一些实施例中，本申请提供的一种自动伽马检验校正系统通过系统级模块与帧率转换模块组合的双系统架构，通过伽马曲线数据压缩解压缩的方式，高效完成自动伽马检测校正，具体实施例步骤如下：
S1，上位机仍然连接系统级模块端口，获取被测屏幕的显示信息，以及根据所述显示信息向系统级模块发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；
S2，系统级模块响应所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，向帧率转换模块发送所述标准伽马曲线，在向所述帧率转换模块发送所述标准伽马曲线的步骤中对所述标准伽马曲线进行数据压缩，将压缩后的所述标准伽马曲线发送至所述帧率转换模块；
S3，帧率转换模块将接收到的压缩后的所述标准伽马曲线进行解压缩，并根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。
在上述实施例中，本申请基于系统级模块与帧率转换模块的双系统架构上，使用常规的通信连接接口，例如I2C(100Kbps)接口，或者其他技术手段减少通信传输时间。而在本申请提供的系统中对伽马曲线进行计算是最重要的步骤。为保证传输效率，实际生产过程中，通常只完成标准伽马曲线的推导，再通过转换公式计算得出待测屏幕显示信息对应的伽马曲线。特别的，在实际生活的电视使用过程中，用户根据习惯选择不同的亮度伽马曲线一般为Gamma2.0和Gamma2.4。在传输伽马曲线数据的过程中如果系统级模块只向帧率转换模块传输标准伽马曲线，其次通过帧率转换模块完成被测屏幕显示信息的伽马曲线计算，则可以大幅度减少通信传输的时间。另一方面，如果涉及到扩展能力小，或者计算能力低的帧率转换模块，则可能无法完成对被测屏幕显示信息的伽马曲线进行计算。则可以采用对伽马曲线的数据进行压缩的方式减少通信传输时间，即，由系统级模块完成伽马曲线数据的压缩，在由帧率转换模块进行数据伽马曲线数据的解压缩。由于压缩或者解压缩均需要消耗时间，因此数据压缩的算法需要简单高效且不失真。根据伽马曲线本身的线性特点，设计适合的差值计算压缩算法。将伽马曲线中红、绿、蓝三分量的单位数据长度由2个字节压缩未1个字节。
由以上技术方案可知，为了保证显示器的色彩准确，亮度一致，伽马曲线的稳定。显示器需要每隔一定的周期检查和校验显示器的颜色、亮度和伽马曲线。因此本申请一些实施例中提供的自动伽马检测校正系统，通过设计基于系统级模块与帧率转换模块的双系统架构，由系统级模块完成工艺生产流程，由帧率转换模块完成关键的图卡显示、伽马处理等功能。另一方面，如果涉及到扩展能力小，或者计算能力低的帧率转换模块，可能无法完成对被测屏幕显示信息的伽马曲线进行计算，则可以采用对伽马曲线的数据进行压缩的方式减少通信传输时间，即，由系统级模块完成伽马曲线数据的压缩，在由帧率转换模块进行数据伽马曲线数据的解压缩，通过系统级模块与帧率转换模块的双系统架构的功能配合从而使得以较低的硬件成本、时间代价以实现一套完整实现电视生产的过程，同时达到自动伽马校正的最佳效果。
在具体实施中，用户还可以设定定期的自动检验和校正，先检验再校正，当被测屏幕的色度参数或亮度参数等没有太大的变化时就只检验不校正，而且检验和校正都可以生成检测报告，让专业的用户不用担心被测屏幕的亮度、颜色、伽马、等数据的变化了。
综上所述，本申请提供的一种自动伽马检验校正系统及方法，针对系统级模块与帧率转换模块的双系统架构，设计了一套完整且高效的流程实现了电视生产的自动伽马校正过程，并以较低的硬件成本、时间代价，实现电视生产的自动伽马校正的最佳效果。
本说明书中通篇提及的“多个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”或“实施例”等，意味着结合该实施例描述的具体特征，部件或特性包括在至少一个实施例中，因此，本说明书通篇出现的短语“在多个实施例中”、“在一些实施例中”、“在至少另一个实施例中”或“在实施例中”等，并不一定都指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体特征、部件或特性可以任何合适的方式进行组合。因此，在无限制的情形下，结合一个实施例示出或描述的具体特征、部件或特性可全部或部分地与一个或多个其他实施例的特征、部件或特性进行组合。这种修改和变型皆包括在本申请的范围之内。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动伽马检测校正系统，其特征在于，包括相互建立通信连接关系的上位机、系统级模块以及帧率转换模块；
所述上位机被配置为：获取被测屏幕的显示信息，以及根据所述显示信息向所述系统级模块发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；
所述系统级模块被配置为：响应于所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，向所述帧率转换模块发送所述标准伽马曲线；
所述帧率转换模块被配置为：根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。
2.根据权利要求1所述的一种自动伽马检测校正系统，其特征在于，所述上位机还被配置为：
向所述系统级模块发送图卡显示指令；
所述系统级模块还被配置为：响应于所述图卡显示指令，控制被测屏幕显示图卡；以及采集所述被测屏幕显示图卡时的亮度参数和色度参数。
3.根据权利要求1所述的一种自动伽马检测校正系统，其特征在于，所述上位机还被配置为：
向所述帧率转换模块发送图卡显示指令；
所述帧率转换模块还被配置为：响应于所述图卡显示指令，控制被测屏幕显示图卡；以及采集所述被测屏幕显示图卡时的亮度参数和色度参数。
4.根据权利要求1所述的一种自动伽马检测校正系统，其特征在于，所述帧率转换模块被配置为：
在根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正的步骤中，通过所述标准伽马曲线计算得到所述显示信息对应的伽马曲线；
获取所述标准伽马曲线中红、绿、蓝三个分量的标准参数值，并与所述显示信息对应的伽马曲线中红、绿、蓝三个分量的参数值进行比对，以获得比对结果；
根据所述比对结果调整所述显示信息对应的伽马曲线中红、绿、蓝三个分量的参数值以使所述参数值等于所述标准参数值。
5.根据权利要求4所述的一种自动伽马校正系统，其特征在于，所述帧率转换模块按照下式计算得到所述显示信息对应的伽马曲线：
Figure FDA0003682380500000011
其中，Xn为标准伽马曲线，Yn为所述显示信息对应的伽马曲线，n为伽马曲线中红、绿、蓝分量参数，m为伽马灰阶系数。
6.根据权利要求1所述的一种自动伽马检测校正系统，其特征在于，所述系统级模块还被配置为：
在向所述帧率转换模块发送所述标准伽马曲线的步骤中对所述标准伽马曲线进行数据压缩，将压缩后的所述标准伽马曲线发送至所述帧率转换模块；
所述帧率转换模块还被配置为：将接收到的压缩后的所述标准伽马曲线进行解压缩。
7.根据权利要求6所述的一种自动伽马检测校正系统，其特征在于，所述系统级模块按照下式对所述标准伽马曲线进行数据压缩：
X0＝x0；X1＝x1-x0；...Xn＝xn+(xn-1+(xn-1-xn-2))；
其中，x为伽马曲线的原始值，X为压缩后的伽马曲线值，n为伽马曲线中红、绿、蓝分量参数。
8.根据权利要求1所述的一种自动伽马检测校正系统，其特征在于，所述系统级模块还被配置为：对获取到的所述标准伽马曲线进行存储；
所述帧率转换模块还被配置为：调用所述系统级模块中存储的所述标准伽马曲线，以及将校正后的所述伽马曲线进行存储。
9.一种自动伽马检验校正系统，其特征在于，包括相互建立连接关系的上位机、系统级模块以及帧率转换模块：
所述上位机被配置为：获取被测屏幕的显示信息，以及根据所述显示信息向所述帧率转换模块发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；
所述系统级模块被配置为：向所述帧率转换模块传递上位机命令和显示信息；
所述帧率转换模块被配置为：响应于所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。
10.一种自动伽马检测校正方法，其特征在于，包括：
上位机获取被测屏幕的显示信息，以及根据所述显示信息向系统级模块发送上位机命令，所述上位机命令中包括所述显示信息，所述显示信息包括基于所述被测屏幕显示图卡采集的亮度参数和色度参数；
系统级模块响应所述上位机命令，获取标准伽马曲线；以及，向帧率转换模块发送所述标准伽马曲线；
帧率转换模块根据所述标准伽马曲线对所述显示信息对应的伽马曲线执行伽马校正。
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