CN116524843A - 一种超像素扫描设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超像素扫描设备，包括：图像处理模块(3)，用于针对输入的视频信号进行预处理和帧数据提取分割，获取子图分割数据；数据处理模块(4)，分别与所述图像处理模块(3)和扫描控制模块(8)连接，所述数据处理模块(4)用于针对所述子图分割数据，通过像素划分获取扩展图像信息以及对应的驱动信号；扫描控制模块(8)，与所述数据处理模块(4)连接，所述扫描控制模块(8)用于基于所述驱动信号对所述扩展图像信息进行扫描，获取超像素图像可视化信号。与现有技术相比，本发明具有提升显示质量、扫描精度高等优点。

Description

一种超像素扫描设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其是涉及一种超像素扫描设备。

背景技术

在数字显示技术中，数字图像的最基本单元为单个像素点。数字图像效果的好坏主要是受像素密度制约，通常用分辨率来衡量。

中国专利申请号CN201410251234.3提供一种驱动电路以及液晶显示装置，该驱动电路包括第一时钟信号驱动电路、第二时钟信号驱动电路、数据线驱动电路以及扫描线驱动电路。本发明还提供一种液晶显示装置。

上述申请的驱动电路以及液晶显示装置根据第一时钟信号生成主扫描信号，根据第二时钟信号生成次扫描信号，避免了主扫描信号的信号延迟；解决了现有的液晶显示装置由于主扫描信号的信号延迟造成的显示品质低下的技术问题。该申请通过改善信号延迟的方式提升显示质量，但是，信号延迟并不是唯一影响显示质量的因素，如何在显示像素层面上提升显示质量是一个重要的问题。

随着技术的发展，显示面板分辨率越来越高，要求其中的像素的尺寸不断缩小，由于工艺的限制，像素尺寸不可能无限缩小，并且像素数目的增加会使显示屏的成本成倍增加，使用户和生产商都无法承受，如何在像素面积不变的情况下提升显示质量是本领域技术人员继续解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超像素扫描设备，以通过超像素显示提升显示质量。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供了一种超像素扫描设备，包括：

图像处理模块，用于针对输入的视频信号进行预处理和帧数据提取分割，获取子图分割数据；

数据处理模块，与所述图像处理模块连接，用于针对所述子图分割数据，通过像素划分获取扩展图像信息以及对应的驱动信号；

扫描控制模块，与所述数据处理模块连接，用于基于所述驱动信号对所述扩展图像信息进行扫描，获取超像素图像可视化信号。

作为优选的技术方案，还包括设置在所述数据处理模块与所述扫描控制模块间且顺次连接的第一异步FIFO模块、数据缓存模块和第二异步FIFO模块，所述第一异步FIFO模块用于接收所述数据处理模块的数据并进行检查，所述数据缓存模块用于缓存所述扩展图像信息，所述第二异步FIFO模块用于传递信号。

作为优选的技术方案，还包括时序产生模块，所述时序产生模块分别与所述数据处理模块和所述扫描控制模块连接，所述时序产生模块用于记录所述数据缓存模块、所述数据处理模块和所述扫描控制模块的数据读写钟域。

作为优选的技术方案，所述的数据缓存模块包括：

片内储存单元，具有两个缓存区，用于交替储存所述扩展图像信息；

片外储存单元，用于产生读写地址和数据控制信号。

作为优选的技术方案，所述的图像处理模块包括：

色域转换单元，用于对所述视频信号的颜色空间格式转换成为预设格式；

图像平滑单元，用于针对色域转换后的信号进行平滑滤波处理；

帧数据提取单元，用于针对平滑滤波处理后的信号，通过帧数据提取分割，获取奇行奇列数据和偶行偶列数据。

作为优选的技术方案，包括多个所述的扫描控制模块，针对每个所述的扫描控制模块，均包括：

数据输出控制单元，用于接收传入的数据；

驱动信号控制单元，用于基于所述驱动信号对所述扩展图像信息进行扫描，获取超像素图像可视化信号。

作为优选的技术方案，所述的子图分割数据包括奇行奇列数据和偶行偶列数据。

作为优选的技术方案，所述的超像素图像可视化信号的获取包括如下步骤：

基于扩展后的所述奇行奇列数据和扩展后的所述偶行偶列数据，生成低分辨率子图像，获取在一帧图像显示时间内交替显示两帧低分辨率子图像的所述可视化信号。

作为优选的技术方案，还包括与所述扫描控制模块连接的微显示器，用于显示所述可视化信号。

作为优选的技术方案，还包括与所述图像处理模块连接的视频源输入模块，所述视频源输入模块用于从视频源获取指令并基于所述指令获取所述视频信号。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)实现超像素显示，提升显示质量：通过设置图像处理模块，将一帧高分辨率图像分割成两帧低分辨率的子图像，通过设置数据处理模块将两帧低分辨率的子图像进行像素划分以拓展图像获取扩展图像信息以及对应的驱动信号，最后在扫描控制模块生成超像素图像可视化信号，实现超像素显示，在扫描过程中，由于人眼视觉系统对亮度的感觉是非线性的，根据实际发光情况做到分段可调，可在低亮度区域获得更高的校正以适应伽马特性，使校正后灰阶变化明显，更适应人眼感知的需求，在进行扫描算法处理时减少了子场的数量，可改善图像的显示质量，提高微显示器分辨率。

(2)扫描精确度高：通过设置多个扫描控制模块，令数据处理模块单独驱动扫描控制模块，扫描控制模块中的显示器中的每行像素进行显示，由图像处理模块确保对多个扫描控制模块进行驱动，实现对多扫描控制模块的控制并确保对单个扫描控制模块的精准控制。

附图说明

图1为实施例中超像素扫描设备的结构示意图；

图2为实施例中驱动扫描结构示意图，

其中，1、视频源，2、视频源输入模块，3、图像处理模块，4、数据处理模块，5、第一异步FIFO模块，6、数据缓存模块，7、第二异步FIFO模块，8、扫描控制模块；9、微显示器，10、时序产生模块，31、色域转换单元，32、图像平滑单元，33、帧数据提取单元，61、片内RAM单元，62、片外SDRAM单元，81、数据输出控制单元，82、驱动信号控制单元。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例

如图1-2所述，本实施例提供了一种超像素扫描设备，包括视频源1、视频源输入模块2、图像处理模块3、数据处理模块4、异步FIFO模块一5、数据缓存模块6、异步FIFO模块二7、扫描控制模块8、微显示器9及时序产生模块10，其中：

视频源1用于进行视频的输入，视频源输入模块2设置在扫描装置中，用于接收视频源1输出的电信号，并按照视频源1的操作指令进行输入，同时视频源输入模块2与图像处理模块3电信连接，在视频源输入模块2接收视频源1的传输信号后，能够使图像处理模块3进行工作驱动，图像处理模块3用于接收视频源输入模块2输入的电信号，并对视频源输入模块2输入的视频进行处理，数据处理模块4与图像处理模块3进行电连接，在图像处理模块3进行驱动后，能够使数据处理模块4对视频数据进行处理，数据处理模块4用于接收图像处理模块3传输的驱动控制信号并发出处理信号，用于对图像处理模块3处理数据进行处理，异步FIFO模块一5用于接收数据处理模块4的处理数据并对其处理数据进行读写与检查，数据缓存模块6用于接收异步FIFO模块一5读写的数据，并将读写的数据进行缓存，异步FIFO模块二7用于接收数据缓存模块6输出的数据信号，并将接收数据缓存模块6输出的数据信号发出，扫描控制模块8扫描控制模块8用于接收异步FIFO模块二7输出的数据信号，用于对输入视频的扫描，扫描控制模块8与微显示器9电连接，通过微显示器9的使用，能够将扫描控制模块8扫描的视频数据进行扫描图像显示，时序产生模块10用于对数据处理模块4、数据缓存模块6与扫描控制模块8的数据读写钟域进行记录。

为了能够便于图像超像素的建立与生成，提高超像素成像的质量，具体地，图像处理模块3包括色域转换单元31、图像平滑单元32、与帧数据提取单元33，用于接收并处理视频源输入模块2输入的电信号，色域转换单元31用于对数据进行颜色空间格式转换，图像平滑单元32用于平滑滤波处理，生成超像素的位置，帧数据提取单元33用于生成与提取奇行奇列的数据和偶行偶列的数据，通过色域转换单元31将数据进行颜色空间格式转换后，图像平滑单元32对转换后的数据进行平滑滤波处理，再将处理后的数据生成可以根据VS场同步脉冲信号和HS行同步脉冲信号来提取奇行奇列的数据DIN_odd和偶行偶列的数据DIN_even。

进一步的，为了能够超像素成像的时的数据进行缓冲存储，具体地，数据缓存模块6包括片内RAM单元61与片外SDRAM单元62，用于接收帧数据提取单元33提取的数据，并对帧数据提取单元33提取的数据进行存储，片内RAM单元61用于缓存数据至满足DDR的突发长度，片外SDRAM单元62用于DDR读写地址产生与DDR数据控制，帧缓存模块的功能是新图像输入时进入存储区,同时将上一帧存储图像显示,为了满足数据传输的连续性，可采用两个DDR存储器交替存储和读取，为了完整的缓冲一帧图像的像素数据，需要将帧缓存模块分为外部存储和内部存储，内部存储使用RAM来缓存数据至满足DDR的突发长度，外部存储包括DDR写地址产生，DDR读地址产生，DDR控制三个功能块，采用双缓存结构，考虑到DDR3作为常用的大容量存储，可以用DDR3 SDRAM代替SRAM作为存储模块c通过外挂DDR3实现。

为了能够进一步提高超像素成像的质量，具体地，扫描控制模块8包括数据输出控制单元81与驱动信号控制单元82，用于对输入视频的扫描，数据输出控制单元81用于接收异步FIFO模块二7输出的数据信号，驱动信号控制单元82用于对输入的视频数据进行扫描，并将扫描图像输送至微显示器9，扫描控制模块8是数字驱动显示的核心，扫描方式通常是从屏幕最左上角的像素点开始,从左向右逐个像素点进行扫描，当扫描完所有的行，用帧同步信号VS进行帧同步，驱动面板的行扫描顺序为从左到右，扫描顺序的方向为从上到下，先扫描第一行，直至第一行中最后一列的像素点亮,再开始第二行所有列的扫描，例如可采用19子场的扫描序列1/16，1/8，1/4，1/2，1，2，4，8来实现256级灰度扫描时，对于权值1/2先从第一行开始逐行扫描至第n行，此时n值为N值的一半且第一行的像素点发光时间为扫描半个屏幕的时间，扫描n+a行时，关闭a行的发光像素点，权值为2的时候需要在前一次扫描的基础上再重复扫描一次，通过时间上的累积使像素点的亮度达到对应权值的亮度，由于人眼视觉系统对亮度的感觉是非线性的，根据实际发光情况做到分段可调，可在低亮度区域获得更高的校正以适应伽马特性，使校正后灰阶变化明显，更适应人眼感知的需求，在进行扫描算法处理时减少了子场的数量，可改善图像的显示质量，提高微显示器9分辨率。

为了能够对超像素成像进行精准控制，并选出最佳的图像，具体地，扫描控制模块8设置有多组，同时使数据处理模块4单独驱动扫描控制模块8，使扫描控制模块8中的显示器中的每行像素都进行显示，并由图像处理模块3确保对多个扫描控制模块8进行驱动，实现对多扫描控制模块8的控制并确保对单个扫描控制模块8的精准控制，使多个扫描控制模块8单独进行成像，提高最终的扫描效果，微显示的驱动向以分为空间彩色和时序彩色两种，针对空间彩色系统，由于对数据不需要做太多的处理,可以将驱动直接集成到显示芯片当中，直接通过MIPI或者LVDS等高速接口从视频源接收数据，再传输给显示端，对于时序彩色系统，从视频源接收数据之后，首先会对数据进行缓存，之后将顺序的24位RGB数据分离成三色单色数据，再根据显示屏的需求进行传输，每次屏幕上显示某个单色的子帧数据，以视频源的多倍帧率刷新。

在本发明中，使用时，通过视频源1发出指令后，视频源输入模块2接收到视频源1的指令，将信号输送至图像处理模块3，再通过色域转换单元31将数据进行颜色空间格式转换后，图像平滑单元32对转换后的数据进行平滑滤波处理，再将处理后的数据生成可以根据VS和HS来提取奇行奇列的数据DIN odd和偶行偶列的数据DIN_even，再将传输的图像数据信息转换分割为若干像素信号并传输给数据处理模块4，同时数据缓存模块6对数据处理模块4处理的数据进行缓存，并且数据处理模块4控制扫描控制模块8对图像数据进行扫描，在扫描过程中，再通过数据处理模块4单独驱动扫描控制模块8，使扫描控制模块8的每行像素都进行显示，并由图像处理模块3确保对多个扫描控制模块8进行驱动，实现对多个扫描控制模块8的控制并确保对单个扫描控制模块8的精准控制。

超像素数字驱动策略为，基于人眼视觉暂留特性，通过复用相邻像素信息，使单个像素参与多个相邻像素成像。分别抽取一帧高分辨率图像的奇行+奇列和偶行+偶列形成两帧低分辨率子图像。对低分辨率子图像进行像素划分以拓展图像，并在一帧高分辨率图像显示时间内交替显示两帧低分辨率子图像，以达到提升图片显示质量的人目的。

本设备具备以下有益效果：

(1)通过视频源输入模块将数据输送至图像处理模块中进行处理，再控制扫描控制模块对视频数据进行扫描，在扫描过程中，由于人眼视觉系统对亮度的感觉是非线性的，根据实际发光情况做到分段可调，可在低亮度区域获得更高的校正以适应伽马特性，使校正后灰阶变化明显，更适应人眼感知的需求，在进行扫描算法处理时减少了子场的数量，可改善图像的显示质量，提高微显示器分辨率。

(2)通过扫描控制模块的使用，通过超像素扫描策略可与数字扫描策略相结合的方式，可在保持较低成本的前提下实现较高图像分辨率，可适用于虚拟现实应用低成本、高分辨率、高刷新率的要求。

(3)通过采用多组扫描控制模块，同时使数据处理模块单独驱动扫描控制模块，使扫描控制模块中的显示器中的每行像素进行显示，并由图像处理模块确保对多个扫描控制模块进行驱动，实现对多扫描控制模块的控制并确保对单个扫描控制模块的精准控制。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超像素扫描设备，其特征在于，包括：

图像处理模块(3)，用于针对输入的视频信号进行预处理和帧数据提取分割，获取子图分割数据；

数据处理模块(4)，与所述图像处理模块(3)连接，用于针对所述子图分割数据，通过像素划分获取扩展图像信息以及对应的驱动信号；

扫描控制模块(8)，与所述数据处理模块(4)连接，用于基于所述驱动信号对所述扩展图像信息进行扫描，获取超像素图像可视化信号。

2.根据权利要求1所述的一种超像素扫描设备，其特征在于，还包括设置在所述数据处理模块(4)与所述扫描控制模块(8)间且顺次连接的第一异步FIFO模块(5)、数据缓存模块(6)和第二异步FIFO模块(7)，所述第一异步FIFO模块(5)用于接收所述数据处理模块(4)的数据并进行检查，所述数据缓存模块(6)用于缓存所述扩展图像信息，所述第二异步FIFO模块(7)用于传递信号。

3.根据权利要求2所述的一种超像素扫描设备，其特征在于，还包括时序产生模块(10)，所述时序产生模块(10)分别与所述数据处理模块(4)和所述扫描控制模块(8)连接，所述时序产生模块(10)用于记录所述数据缓存模块(6)、所述数据处理模块(4)和所述扫描控制模块(8)的数据读写钟域。

4.根据权利要求2所述的一种超像素扫描设备，其特征在于，所述的数据缓存模块(6)包括：

片内储存单元(61)，具有两个缓存区，用于交替储存所述扩展图像信息；

片外储存单元(62)，用于产生读写地址和数据控制信号。

5.根据权利要求1所述的一种超像素扫描设备，其特征在于，所述的图像处理模块(3)包括：

色域转换单元(31)，用于对所述视频信号的颜色空间格式转换成为预设格式；

图像平滑单元(32)，用于针对色域转换后的信号进行平滑滤波处理；

帧数据提取单元(33)，用于针对平滑滤波处理后的信号，通过帧数据提取分割，获取奇行奇列数据和偶行偶列数据。

6.根据权利要求1所述的一种超像素扫描设备，其特征在于，包括多个所述的扫描控制模块(8)，针对每个所述的扫描控制模块(8)，均包括：

数据输出控制单元(81)，用于接收传入的数据；

驱动信号控制单元(82)，用于基于所述驱动信号对所述扩展图像信息进行扫描，获取超像素图像可视化信号。

7.根据权利要求1所述的一种超像素扫描设备，其特征在于，所述的子图分割数据包括奇行奇列数据和偶行偶列数据。

8.根据权利要求7所述的一种超像素扫描设备，其特征在于，所述的超像素图像可视化信号的获取包括如下步骤：

基于扩展后的所述奇行奇列数据和扩展后的所述偶行偶列数据，生成低分辨率子图像，获取在一帧图像显示时间内交替显示两帧低分辨率子图像的所述可视化信号。

9.根据权利要求1所述的一种超像素扫描设备，其特征在于，还包括与所述扫描控制模块(8)连接的微显示器(9)，用于显示所述可视化信号。

10.根据权利要求1所述的一种超像素扫描设备，其特征在于，还包括与所述图像处理模块(3)连接的视频源输入模块(2)，所述视频源输入模块(2)用于从视频源(1)获取指令并基于所述指令获取所述视频信号。