CN115914599B

CN115914599B - 一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法

Info

Publication number: CN115914599B
Application number: CN202310154003.XA
Authority: CN
Inventors: 孙寒; 孙雷
Original assignee: Beijing Digital Optical Core Integrated Circuit Design Co ltd
Current assignee: Beijing Digital Optical Core Integrated Circuit Design Co ltd
Priority date: 2023-02-23
Filing date: 2023-02-23
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2043-02-23
Also published as: CN115914599A

Abstract

本发明涉及一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法，包括：显示参数输入步骤，输入第一视频显示分辨率和刷新帧率；视频帧分解转换步骤，基于一分解转换参数，将输入的二维图像视频中的每帧分解转换为多帧线阵像素数据；线阵像素数据传输步骤，将其线阵像素数据传输到线阵像素发光单元；扫描参数计算步骤，基于输入的刷新帧率，计算并生成周期性运动反射元件的转动周期；电信号延迟判断步骤，基于输入视频显示分辨率和所述转动周期计算第一同步时间阈值；扫描转换参数调整步骤，如果所述周期同步信号的电延迟时间不在同步时间阈值范围以内，则调整所述分解转换参数，基于所述分解转换参数重新计算得到第二视频显示分辨率进行投影成像。

Description

一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法

技术领域

本发明涉及图像投影显示领域，尤其是一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法。

背景技术

随着投影技术的发展，投影仪所能适用的场景越来越多，从原来在电影大屏幕的超大面积投影，到现在的家用墙面投影，投影仪越来越小型化，现在的投影技术手段，已经能够在家实现类似电影院的投影效果，另外，现有的投影技术，例如3LCD，DLP，LCoS等技术，其中，例如DLP（Digital Light Porsessor）以DMD(Digital Micormirror Device)数字微反射器作为光阀成像器件。一个DLP电脑板由模数解码器、内存芯片、一个影像处理器及几个数字信号处理器(DSP)组成，所有文字图像就是经过这块板产生一个数字信号，经过处理，数字信号转到芯片DMD，而光束通过一高速旋转的三色透镜后，被投射在DMD数字微反射器上，然后通过光学透镜投射在大屏幕上完成图像投影。这些投影方法通常包括光源、图像芯片等器件，而且通常是将整个视频画面整体投影到一个显示区域，尤其是为了提高图像亮度，光源需要发出足够强的光线，然而，在此设备情况下，光源的功耗过大，容易发热，不够节能。已有技术公开了一种数字电影放映系统，包括一个低动态范围投影仪和至少一个高动态范围投影仪，所述低动态范围投影仪和所述高动态范围投影仪投射的光被组合成用于观看的投射图像，其中设置有调制电源，用于根据控制信号调制所述低动态范围投影仪的投射的光的亮度，结构简单，没有光损耗，光效高，但是其需要配置两套投影仪，提高了成本。因此，有必要提出一种投影显示的新方法，能够降低功耗和发热量，在降低成本的同时确保投影图像能够在不同的分辨率下降低频闪和延迟。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法，包括：

显示参数输入步骤，输入第一视频显示分辨率和刷新帧率；

视频帧分解转换步骤，基于一分解转换参数，将输入的二维图像视频中的每帧分解转换为多帧线阵像素数据；

线阵像素数据传输步骤，将其线阵像素数据传输到线阵像素发光单元；

扫描参数计算步骤，基于输入的刷新帧率，计算并生成周期性运动反射元件的转动周期；

电信号延迟判断步骤，基于输入视频显示分辨率和所述转动周期计算第一同步时间阈值，判断周期同步信号的电延迟时间与第一同步时间阈值之间的关系；

扫描转换参数调整步骤，如果所述周期同步信号的电延迟时间不在同步时间阈值范围以内，则调整所述分解转换参数；

基于所述分解转换参数重新计算得到第二视频显示分辨率，并基于第二视频显示分辨率计算第二同步时间阈值，判断电信号延迟是否在第二同步时间阈值范围以内；如果结果为是，则按照所述分解转换进行视频帧分解转换并扫描显示；否则回到扫描转换参数调整步骤

进一步的，所述显示参数输入步骤，输入第一视频显示分辨率和刷新帧率，其中，由用户设置第一视频视频显示分辨率和刷新帧率。

进一步的，所述视频帧分解转换步骤，基于一分解转换参数，将输入的二维图像视频中的每帧分解转换为多帧线阵像素数据；其中，

所述的分解转换参数包括行像素合并控制因子，所述的行像素合并控制因子为K，用于将同一行中连续相邻的K个像素合并作为一个像素。

进一步的，所述的分解转换参数包括还包括列像素协同因子L，所述的列像素协同因子L基于K值确定。

进一步的，所述的列像素协同因子L基于K值确定，具体的，列像素协同因子L的取值为：L=

进一步的，所述的扫描参数计算步骤，基于输入的刷新帧率，计算并生成周期性运动反射元件的转动周期，需要进一步结合周期性运动反射元件的反射面数量，即刷新帧率等于反射元件的反射面数量与转动频率的乘积。

进一步的，电信号延迟判断步骤，基于输入视频显示分辨率和所述转动周期计算第一同步时间阈值，判断周期同步信号的电延迟时间与第一同步时间阈值之间的关系；

其中，基于输入视频显示分辨率和所述转动周期计算第一同步时间阈值，具体包括，基于视频显示分辨率的列数和帧率，计算显示每两个个线阵像素之间的时间间隔，作为第一同步时间阈值。

进一步的，所述周期同步信号的电延迟时间是指周期性运动反射元件每相邻两个面转动切换时，从转换发生到检测切换单元检测开始，到转换并将信号传输到显示线阵像素发光单元的时间，并且显示线阵像素产生光信号的时间之间的总时间。

进一步的，所述扫描转换参数调整步骤，如果所述周期同步信号的电延迟时间不在同步时间阈值范围以内，则调整所述分解转换参数，具体是指，将所述分解转换参数增加预设值，所述预设值正比于周期同步信号的电延迟时间与第一同步时间阈值之间的差值。

根据本发明的另一个方面，还提出一种利用前述扫描调节控制方法显示3D立体图像的装置，包括：

显示参数输入单元，用于输入第一视频显示分辨率和刷新帧率；

视频帧分解转换单元，用于基于一分解转换参数，将输入的二维图像视频中的每帧分解转换为多帧线阵像素数据；

线阵像素数据传输单元，用于将其线阵像素数据传输到线阵像素发光单元；

扫描参数计算单元，用于基于输入的刷新帧率，计算并生成周期性运动反射元件的转动周期；

电信号延迟判断单元，用于基于输入视频显示分辨率和所述转动周期计算第一同步时间阈值，判断周期同步信号的电延迟时间与第一同步时间阈值之间的关系；

扫描转换参数调整单元，用于如果所述周期同步信号的电延迟时间不在同步时间阈值范围以内，则调整所述分解转换参数；基于所述分解转换参数重新计算得到第二视频显示分辨率，并基于第二视频显示分辨率计算第二同步时间阈值，判断电信号延迟是否在第二同步时间阈值范围以内；如果结果为是，则按照所述分解转换进行视频帧分解转换并扫描显示；否则回到扫描转换参数调整步骤。

根据本发明的另一个方面，还提出一种基于线阵扫描的图像投影显示方法，利用前述的扫描调节控制方法调节图像像素在投影时产生的时间延迟。

附图说明

图1：本发明的扫描投影装置示意图；

图2：本发明的方法流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

根据本发明的实施例，提出一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法，参见图2，包括：

显示参数输入步骤，输入第一视频显示分辨率和刷新帧率；

基于所述分解转换参数重新计算得到第二视频显示分辨率，并基于第二视频显示分辨率计算第二同步时间阈值，判断电信号延迟是否在第二同步时间阈值范围以内；如果结果为是，则按照所述分解转换进行视频帧分解转换并扫描显示；否则回到扫描转换参数调整步骤。

具体的，所述显示参数输入步骤，输入第一视频显示分辨率和刷新帧率，其中，由用户设置第一视频视频显示分辨率和刷新帧率。

本发明中，将第一视频源的视频数据1输入到投影装置，通过投影装置投影之后，供用户观看，所述的视频数据1是视频帧图像的序列，所述的投影装置是线阵扫描投影装置，如图1所示，投影装置包括一控制模块12，连接到线阵发光单元2，给控制模块12输入视频帧图像，所述的控制模块12内部含有编解码单元，例如能够针对H.264或MP4、MPEG等各种格式的视频进行解码，因此，控制模块12可对视频帧图像进行解码，进一步将解码后的视频帧图像分解转换为多个列像素输出到线阵发光单元2，通过线阵发光单元2将线阵一列像素的第一光束投影到旋转反射机构4，旋转反射机构4在圆周方向上包括多个反射面6，还包括一个旋转驱动杆3，驱动杆3下方具有旋转驱动控制器13，所述的旋转驱动控制器13连接到控制模块12，通过控制模块12发出指令给旋转驱动控制器13，驱动旋转驱动杆3转动，带动旋转反射机构4旋转；第一光束投影到旋转反射机构4后在反射面6上产生一列像素条带，所述的旋转反射机构4将所述第一光束反射到一成像投影面9，像素条带反射的光束8投影到成像投影面9产生一列图像，通过将连续的多列像素依次投影到正在旋转状态的旋转反射机构4，能够产生一副二维图像投影画面；基于持续时间连续的透射上述投影画面，则能产生投影后的连续视频图像画面；由于线阵发光单元2点亮一持续时间段，且在此期间，旋转反射机构4仍然在旋转，因此，成像投影面9上产生一横扫扫描的列图像，具有预定的宽度，该宽度将影响投影图像的分辨率，且宽度与旋转反射机构4的旋转速度有关，以及与线阵发光单元2的点亮持续时间有关。

本发明中，由于采用了线阵发光单元2透射光线，因此相对于面阵的光源极大的降低了功耗，从而能够降低设备的发热，同时能够一定程度上减小系统体积；

本实施例中，用户可以设定最终成像投影面的分辨率参数，例如，1024*768，或者1920*1680的分辨率；另外，用户也开设定刷新帧率，如60Hz，或者80Hz等；

第一视频源的视频数据输入到投影装置后，还包括一视频帧分解转换步骤，所述视频帧分解转换步骤，基于一分解转换参数，将输入的二维图像视频中的每帧分解转换为多帧线阵像素数据；其中，

具体而言，视频帧为二维图像数据，本发明需要将该二维图像数据分解为一列一列的线阵像素数据，才能输入到线阵发光单元进行扫描投影；在分解时，本发明可以将二维图像数据分解为按照像素的列，然而，这样的分辨率通常对于扫描式的投影设备而言过高，容易导致投影错误或不同步，因此，本发明采用分解转换参数进行控制；所述的分解转换参数包括行像素合并控制因子，所述的行像素合并控制因子为K，用于将同一行中连续相邻的K个像素合并作为一个像素，该操作降低了视频的分辨率，例如，当K为2时，将相邻的两个像素合并为一个像素，该合并可以通过取平均值的方式；K为1.5时，进行像素插值后再取值。

所述的分解转换参数包括还包括列像素协同因子L，所述的列像素协同因子L基于K值确定；所述的列像素协同因子L用于对同一列中相邻的像素进行适当的压缩合并，但是该压缩并不是按照分辨率的比例进行的，由于线阵扫描在列方向上的分辨率受影响较小，因此，可以保持适当的与行分辨率进行协同而调整

具体的，列像素协同因子L的取值为：

L=

进一步的，所述的扫描参数计算步骤，基于输入的刷新帧率，计算并生成周期性运动反射元件的转动周期，需要进一步结合周期性运动反射元件的反射面数量，即刷新帧率等于反射元件的反射面数量N与转动频率f的乘积，转动频率等于转动周期的倒数。所述的旋转周期需要确保根据视觉暂留原理，用户能看到完整的画面，所以不能旋转的过慢。同时，如果旋转过快，则可能在切换下一帧时，由于电路延迟导致画面无法同步；

其中，基于输入视频显示分辨率和所述转动周期计算第一同步时间阈值，具体包括，基于视频显示分辨率的列数和帧率，计算显示每两个线阵像素之间的时间间隔，作为第一同步时间阈值。例如，假设转动周期T为600ms，所述的旋转反射机构4包括6个面，视频分别率W*H为640*480，则第一同步时间阈值Tc=T/N/W=100/640ms;需要确保周期同步信号的电延迟时间小于该第一同步时间阈值。

所述周期同步信号的电延迟时间是指周期性运动反射元件每相邻两个面转动切换时，从转换发生到检测切换单元检测开始，到转换并将信号传输到显示线阵像素发光单元的时间，并且显示线阵像素产生光信号的时间之间的总时间。

本发明中，通过在旋转扫描装置两侧设置传感器，所述的传感器连接到控制模块，根据传感器的信号，确定旋转反射面的切换信号，例如光电传感器，或者位置传感器等；如图1所示，在成像投影面9两侧设置有光电传感器11，当扫描光束照射到该光电传感器11上时，产生画面切换信号，光电传感器11的信号传输到控制模块12，控制模块基于该信号，切换投影下一帧画面；

所述扫描转换参数调整步骤，如果所述周期同步信号的电延迟时间不在同步时间阈值范围以内，则调整所述分解转换参数，具体是指，将所述分解转换参数增加预设值，所述预设值正比于周期同步信号的电延迟时间与第一同步时间阈值之间的差值。例如，如果周期同步信号的电延迟时间大于100/640ms，则分解转换参数的行像素合并控制因子K增加预设值，例如增加1或者2等，从而降低画面的横向分辨率为320，从而提高第一同步时间阈值，使得画面的切换不会出现延迟导致的不匹配。

所述的同步时间阈值范围根据旋转反射机构和画面分辨率而计算，取值为显示一列像素的扫描时间。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims

1.一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法，其特征在于，包括：

显示参数输入步骤，输入第一视频显示分辨率和刷新帧率；

2.根据权利要求1所述的一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法，其特征在于，所述显示参数输入步骤，输入第一视频显示分辨率和刷新帧率，其中，由用户设置第一视频显示分辨率和刷新帧率。

3.根据权利要求1所述的一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法，其特征在于，所述视频帧分解转换步骤，基于一分解转换参数，将输入的二维图像视频中的每帧分解转换为多帧线阵像素数据；其中，

4.根据权利要求3所述的一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法，其特征在于，所述的分解转换参数包括还包括列像素协同因子L，所述的列像素协同因子L基于K值确定。

5.根据权利要求4所述的一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法，其特征在于，所述的列像素协同因子L基于K值确定，具体的，列像素协同因子L的取值为L=。

6.根据权利要求1所述的一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法，其特征在于，所述的扫描参数计算步骤，基于输入的刷新帧率，计算并生成周期性运动反射元件的转动周期，需要进一步结合周期性运动反射元件的反射面数量，即刷新帧率等于反射元件的反射面数量与转动频率的乘积。

7.根据权利要求1所述的一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法，其特征在于，电信号延迟判断步骤，基于输入视频显示分辨率和所述转动周期计算第一同步时间阈值，判断周期同步信号的电延迟时间与第一同步时间阈值之间的关系；

其中，基于输入视频显示分辨率和所述转动周期计算第一同步时间阈值，具体包括，基于视频显示分辨率的列数和帧率，计算显示每两个线阵像素之间的时间间隔，作为第一同步时间阈值。

8.根据权利要求7所述的一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法，其特征在于，所述周期同步信号的电延迟时间是指周期性运动反射元件每相邻两个面转动切换时，从转换发生到检测切换单元检测开始，到转换并将信号传输到显示线阵像素发光单元的时间，并且显示线阵像素产生光信号的时间之间的总时间。

9.根据权利要求1所述的一种基于线阵扫描刷新延迟的扫描调节控制方法，其特征在于，所述扫描转换参数调整步骤，如果所述周期同步信号的电延迟时间不在同步时间阈值范围以内，则调整所述分解转换参数，具体是指，将所述分解转换参数增加预设值，所述预设值正比于周期同步信号的电延迟时间与第一同步时间阈值之间的差值。

10.一种基于线阵扫描的图像投影显示方法，其特征在于，利用权利要求1-9之一的所述扫描调节控制方法调节图像像素在投影时产生的时间延迟。