一种DMD高帧频高分辨率同步动态显示系统技术方案

本发明专利技术涉及一种DMD高帧频高分辨率同步动态显示系统，包括：上位机、接口模块、控制模块、数字微镜器件；所述上位机连接所述接口模块，用于发送特定帧频的图像数据；所述接口模块连接所述控制模块，用于接收所述特定帧频的图像数据，并对所述图像数据进行解码；所述控制模块连接所述数字微镜器件，用于对解码后的图像数据进行灰度调制和格式转换处理，以满足所述数字微镜器件的显示帧频和显示格式，并将处理后的图像数据加载到所述数字微镜器件；所述数字微镜器件用于显示所述处理后的图像数据。本发明专利技术能够实现高帧率、实时传输、高分辨率显示，弥补了国内在半实物仿真领域缺少能够利用DMD对高帧频、高灰度等级图像进行实时显示的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种DMD高帧频高分辨率同步动态显示系统
本专利技术属于图像处理
，具体涉及一种DMD高帧频高分辨率同步动态显示系统。
技术介绍
数字微镜投影系统是一种基于微机电结构的反射式光空间调制器，它的核心器件是TI公司生产的DMD(DigitalMicromirrorDevice数字微镜器件)。DMD是一个由微反射镜组成的微镜阵列，每个微镜代表一个像素，通过控制微镜的翻转来通断光源向外的辐射。该器件目前广泛应用于采用DLP技术的投影仪中，在可见光投影方面发展较为迅速。通过更换DMD微镜的透射窗口也可以用于红外投影领域，无论应用于哪个光辐射波段，DMD微镜的控制原理都是一样的，并且国内在DMD的购买上也没有太多限制，这给其在军事领域的应用开始提供了极大的便利。相比于其它红外场景生成系统，DMD具有图像分辨率高、均匀性好、几何形变小、帧频高、能量集中等优点。上海技术物理研究所、哈尔滨工业大学、兵器211所等研究单位都在对DMD进行换窗的基础上研制出了相应的红外图像投影系统。其中哈工大的康为民等人于2008年研制的DMD红外动态景象模拟器分辨率为800×600，灰度等级8bit，帧频为60Hz，温度分辨等级为0.1℃，图像无闪烁(参看“康为民,李延彬,高伟志.数字微镜阵列红外动态景象模拟器的研制[J].红外与激光工程,2008,(05):753-756”)；哈工大的任国涛研制的基于DMD的可见光成像制导仿真系统，帧频可达60Hz(参看“任国焘.基于DMD的可见光成像制导仿真系统设计[D].哈尔滨工业大学,2016.”)。西北工业大学的张凯、马骏等人于2011年研制的基于DMD的红外动态目标模拟器分辨率为1024×768，图像同样为灰度等级8bit，帧频10-100连续可调(参看“张凯,马骏,孙嗣良.红外动态目标模拟器驱动及控制系统设计[J].激光与红外,2011,(01):58-62.”、“梁勇,赵晓蓓,马骏,李少毅,孙力.基于DMD的红外场景仿真器硬件系统设计[J].红外技术,2011,(12):683-686.”)。兵器211所研制的红外投影系统分辨率为1024×768，帧频达到了100Hz。中国空空导弹研究院张二磊、祁鸣等人研制的基于DMD的红外场景模拟器帧频同样为100Hz，能量对比度达到了91:1(参看“张二磊,祁鸣.基于DMD的动态红外场景生成系统[J].电子科技,2011,(07):140-143.”)。然而，现有技术的方案存在以下缺点：1、现有的DMD进行高灰度图像显示的帧频不高。简单的对DMD微镜进行开关操作只能表达出一幅二值图像，要想单片DMD能够显示出灰度图像，就需要对DMD进行灰度调制。传统的灰度调制算法，在8bit等高灰度图像的显示过程中，帧频很难提升150Hz以上，不能满足高帧率的要求。2、DMD的图像显示缺乏实时性。目前国内在基于DMD的场景模拟器的研制中，对超过200Hz帧频的高帧频、高灰度图像进行投影显示的过程中，其图像数据多是预先经过转换缓存起来，并不是从上位机同步传输的，DMD投射的红外场景并不是对上位机所模拟场景的实时显示。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种能够实现高帧率、实时传输显示的DMD高帧频高分辨率同步动态显示系统。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种DMD高帧频高分辨率同步动态显示系统，包括：上位机、接口模块、控制模块、数字微镜器件；所述上位机连接所述接口模块，用于发送特定帧频的图像数据；所述接口模块连接所述控制模块，用于接收所述特定帧频的图像数据，并对所述图像数据进行解码；所述控制模块连接所述数字微镜器件，用于对解码后的图像数据进行灰度调制和格式转换处理，以满足所述数字微镜器件的显示帧频和显示格式，并将处理后的图像数据加载到所述数字微镜器件；所述数字微镜器件用于显示所述处理后的图像数据。进一步地，所述控制模块包括控制处理器、DMD驱动单元、存储单元；所述控制处理器用于对所述解码后的图像数据进行灰度调制，将调制后的灰度值图像转换为位平面图像；所述DMD驱动单元连接所述控制处理器，用于将所述位平面图像加载到所述数字微镜器件；所述存储单元连接所述控制处理器，用于存储所述解码后的图像数据、所述多灰度值图像数据、所述位平面图像数据中的至少一种。进一步地，所述灰度调制算法为PWM算法。进一步地，所述存储单元包括至少两个子空间，每个所述子空间包括多个位平面空间，其中，所述位平面空间数根据像素数据的位宽确定。进一步地，还包括显示器，所述显示器连接所述接口模块；所述控制模块还用于对所述解码后的图像数据进行降帧处理，将所述降帧处理的图像数据通过所述接口模块发送到显示器；所述显示器用于显示所述降帧处理的图像数据。进一步地，所述控制处理器为FPGA。进一步地，所述存储单元为DDR2SDRAM高速存储器。进一步地，所述接口模块包括DVI接口和HDMI接口。本专利技术实施例，弥补了国内在半实物仿真领域缺少能够利用DMD对高帧频、高灰度等级图像进行实时显示的缺陷。首先对传统的PWM算法进行了优化，使得DMD能够显示8bit灰度图像的帧频达到200Hz以上。然后提出了基于DDR2SDRAM的分块存储的数据缓存方式，解决了DMD在进行高帧频动态图的像格式转换和灰度调制过程中的数据缓存问题。最终实现了DMD实时显示XGA分辨率、8bit灰度图像，帧频高达200Hz的设计目标。附图说明图1为本专利技术的DMD高帧频高分辨率同步动态显示系统模块框图。图2为本专利技术的控制模块的模块框图。图3为本专利技术一个具体实施方式中的DMD高帧频高分辨率同步动态显示系统硬件结构图。图4为本专利技术实施例中的DMD连续加载过程中的时间关系图。图5为本专利技术实施例中的传统PWM算法时序关系图。图6为本专利技术实施例中的清零复位法的操作流程图。图7为本专利技术实施例中的清零复位法时序关系图。图8为“像素包”格式转换为“位平面”格式的格式转换示意图。图9为本专利技术的分块存储的DDR2SDRAM的存储空间划分示意图。图10为本专利技术的分块缓存的数据流向示意图。图11为本专利技术的并串转换示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例一本实施例以图像灰度等级8bit，显示帧频200Hz为例进行说明。图1为本专利技术的DMD高帧频高分辨率同步动态显示系统模块框图，包括：上位机1、接口模块2、控制模块3、数字微镜器件4；所述上位机1连接所述接口模块2，用于发送特定帧频的图像数据；所述接口模块2连接所述控制模块3，用于接收所述特定帧频的图像数据，并对所述图像数据进行解码；所述控制模块3连接所述数字微镜器件4，用于对解码后的图像数据进行灰度调制和格式转换处理，以满足所述数字微镜器件4的显示帧频和显示格式，并将处理后的图像数据加载到所述数字微镜器件4；所述数字微镜器件4用于显示所述处理后的图像数据。参看图2，所述控制模块3包括控制处理器31、DMD驱动单元32、存储单元33；所述控制处理器31用于对所述解码后的图像数据进行灰度调制，将调制后的灰度值图像转换为位平面图像；所述DMD驱动单元32本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DMD高帧频高分辨率同步动态显示系统，其特征在于，包括：上位机、接口模块、控制模块、数字微镜器件；所述上位机连接所述接口模块，用于发送特定帧频的图像数据；所述接口模块连接所述控制模块，用于接收所述特定帧频的图像数据，并对所述图像数据进行解码；所述控制模块连接所述数字微镜器件，用于对解码后的图像数据进行灰度调制和格式转换处理，以满足所述数字微镜器件的显示帧频和显示格式，并将处理后的图像数据加载到所述数字微镜器件；所述数字微镜器件用于显示所述处理后的图像数据。

【技术特征摘要】
1.一种DMD高帧频高分辨率同步动态显示系统，其特征在于，包括：上位机、接口模块、控制模块、数字微镜器件；所述上位机连接所述接口模块，用于发送特定帧频的图像数据；所述接口模块连接所述控制模块，用于接收所述特定帧频的图像数据，并对所述图像数据进行解码；所述控制模块连接所述数字微镜器件，用于对解码后的图像数据进行灰度调制和格式转换处理，以满足所述数字微镜器件的显示帧频和显示格式，并将处理后的图像数据加载到所述数字微镜器件；所述数字微镜器件用于显示所述处理后的图像数据。2.根据权利要求1所述的DMD高帧频高分辨率同步动态显示系统，其特征在于，所述控制模块包括控制处理器、DMD驱动单元、存储单元；所述控制处理器用于对所述解码后的图像数据进行灰度调制，将调制后的灰度值图像转换为位平面图像；所述DMD驱动单元连接所述控制处理器，用于将所述位平面图像加载到所述数字微镜器件；所述存储单元连接所述控制处理器，用于存储所述解码后的图像数据、所述多灰度值图像数据、所述位平面图像数据中的至少一种。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄曦，郭博宁，董维科，张建奇，宋振清，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61