一种提高DMD灰度成像刷新率的方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种提高DMD灰度成像刷新率的方法、装置、设备及存储介质，涉及成像领域。本发明专利技术方法包含以下步骤：获取图像数据源，调整其像素数至DMD微镜数量的1/K

【技术实现步骤摘要】
一种提高DMD灰度成像刷新率的方法、装置、设备及存储介质
本专利技术涉及成像领域，尤其涉及一种提高DMD灰度成像刷新率的方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
DMD(DigitalMicro-mirrorDevices，数字微镜器件)通过二进制脉宽调制(PWM：PulseWidthModulation)技术，通过时间上的光累积实现层次丰富的灰度图像。二进制PWM技术表达方式如图1所示，称之为2NPWM方式。二进制PWM调制公式为：TPWM＝TLSB*2(N-1)，其中，N是像素的位数，TPWM是每个位像素的时间权重，TLSB是最低bit位(LSB:LeastSignificantBit)的显示时间。那么完成一次灰度显示的光累积时间(光能量)为：完成一次灰度显示的总用时为：其中N称为位面，比如256级灰度图像N＝8，Tw是图像数据写入DMD的总等待时间，称为“deadtime”。以32(5bit像素，即5个位面)灰度级图像为例，如图2所示，图中深色代表微镜开的时间，浅色代表微镜关的时间，可以看到二进制01111b(15)在低4位微镜处于开的状态，开的时间占帧时的48％，而二进制11010b(26)微镜开的时间占了帧时的84％。将脉冲式的光累积(积分效应)就得到灰度图像。本质上说，灰度取决于微镜开的时间。根据公式，每帧灰度图像时间取决于TLSB和Tw，Tw大约为50*8＝400微秒左右(全局复位方式)，为了图像细节(由高频的低位面决定)不丢失，TLSB时间不能太短，假设取20微秒，那么256灰度图像一帧时间为5.5ms，帧频182Hz，这个帧频可以通过减少TLSB来提高，但是TLSB取20微秒基本上是比较接近于极限，因此很难再提高帧频。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种提高DMD灰度成像刷新率的方法、装置、设备及存储介质，可以通过牺牲DMD的分辨率换取刷新时间，使得其灰度帧频可以得到显著提高。本专利技术主要应用于那些对DMD的分辨率不敏感，却希望DMD的显示帧率能够得到显著提高的应用场合，但不限于此。本专利技术采用以下技术方案。一种提高DMD灰度成像刷新率的方法，包含以下步骤：获取图像数据源，调整其像素数至DMD微镜数量的1/K2，得到中间图像数据；其中，所述中间图像数据包括多个像素，每个像素的灰度值通过一个微镜组来显示，每个微镜组包括K×K个微镜；根据所述图像数据源的最大灰度值Y以及K，生成N个位面，或者生成N个位面加上补充位面；其中，K为大于1的整数；根据待显示的像素的灰度值，计算微镜组在每个位面中的K×K个微镜的开启或者关闭，以生成图像位面数据；根据所述图像位面数据控制每组微镜组中的微镜的翻转，以显示对应灰度值的像素。进一步地，所述N和K的关系满足：或者其中，P表示完成一次最大灰度值显示的光累积能量，对应于最大灰度值Y的光累积时间权重，决定灰度等级；PLSB是最低bit位一个微镜显示的光能量，为固定值；PA表示补充位面的光能量，PA＝K*K*PLSB；N是不包含补充位面的位面个数；不等式右边对应的是一个微镜组在一次灰度显示时间内的最大可累积光能量；其中P＝PLSB*Y(3)所述根据所述图像数据源的最大灰度值Y以及K，生成N个位面，或者生成N个位面加上补充位面，具体为：Y、K和N的关系满足或者其中，YA表示补充位面的灰度分值，取与最低bit位面相等的灰度分值，YA＝PA/PLSB＝K2；对于一个图像数据源，对于确定的Y，通过增大K，根据公式(4)或公式(5)选择最小的N来保持不等式始终成立；其中，当根据公式(4)和公式(5)所取得的最小N值相等时，则无需生成补充位面，以公式(4)为标准关系式生成N个位面；当根据公式(4)取得的最小N值大于公式(5)取得的最小N值时，则需要生成补充位面，以公式(5)为标准关系式生成N个位面加上补充位面。进一步地，将一个像素的灰度值X转换成位面为K×K拼接方式的数据，完成一次灰度显示的时间的二进制脉宽调制公式如公式(6)或者公式(7)；或者其中，T表示完成一次灰度显示的时间；TLSB是最低bit位的显示时间，为固定值；TW是图像数据写入DMD的总等待时间；TA表示补充位面的时间，TA＝TLSB；通过减小N来减小T。进一步地，所述根据待显示的像素的灰度值，计算微镜组在每个位面中的K×K个微镜的开启或者关闭，以生成图像位面数据，具体为：根据待显示的像素的灰度值X、所述K以及每个位面的时间权重，确定在每个位面中需要开启的微镜的个数；其中X≤Y；根据每个位面中需要开启的微镜的个数、每个位面的时间权重生成图像位面数据。进一步地，根据待显示的像素的灰度值X，一个微镜组在位面i需要开启的微镜的个数Mi为，其中，0≤i≤N-1：当i＝N-1时，MN-1＝X/2N-1；当0≤i<N-1时，Mi＝(X-MN-1*2N-1-MN-2*2N-2-……-Mi+1*2i+1)/2i其中除法结果均取区间[0，K2]的最大整数。进一步地，当所有N个位面能够实现的灰度值小于图像数据的最大灰度值时，则还包括：构建补充位面；其中，补充位面需要开启的微镜个数MA＝X-MN-1*2N-1-MN-2*2N-2-……-M2*22-M1*21-M0。本专利技术还提供了一种提高DMD灰度成像刷新率的装置，包含：数据源获取单元，用于获取图像数据源，并调整所述图像数据源的像素数至DMD微镜数的1/K2，得到中间图像数据；其中，所述中间图像数据包括多个像素，每个像素的灰度值通过一个微镜组来显示，每个微镜组包括K×K个微镜；位面数量计算单元，用于根据所述图像数据源的最大灰度值Y以及K，生成N个位面，或者生成N个位面加上补充位面；其中，K为大于1的整数；位面数据转换单元，用于根据待显示像素的灰度值，计算微镜组在每个位面中的K×K个微镜的开启或者关闭，以生成图像位面数据；翻转控制单元，用于根据所述图像位面数据控制每组微镜组中的微镜的翻转，以显示对应灰度值的像素。本专利技术还提供了一种提高DMD灰度成像刷新率的设备，包括存储器以及处理器，所述存储器内存储有可执行代码，所述可执行代码能够被所述处理器执行，以实现上述的提高DMD灰度成像刷新率的方法。本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，存储有可执行代码，所述可执行代码能够被所述计算机可读存储介质所在设备的处理器执行，以实现上述的提高DMD灰度成像刷新率的方法。本专利技术的有益效果是：本实施例在保证灰度图像的灰度等级不变的情况下，通过将K×K个微镜合并来表示一个像素，从而增加每个位面光累积总时间，来减少位面个数，以减少完成一次灰度显示的时间，实现高帧频显示图像，也可以高速显示高灰度等级的图像。通过该方法，像素的分辨率会下降到原来的倍，但是刷新率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高DMD灰度成像刷新率的方法，其特征在于，包含以下步骤：/n获取图像数据源，调整其像素数至DMD微镜数量的1/K

【技术特征摘要】
1.一种提高DMD灰度成像刷新率的方法，其特征在于，包含以下步骤：
获取图像数据源，调整其像素数至DMD微镜数量的1/K2，得到中间图像数据；其中，所述中间图像数据包括多个像素，每个像素的灰度值通过一个微镜组来显示，每个微镜组包括K×K个微镜；
根据所述图像数据源的最大灰度值Y以及K，生成N个位面，或者生成N个位面加上补充位面；其中，K为大于1的整数；
根据待显示的像素的灰度值，计算微镜组在每个位面中的K×K个微镜的开启或者关闭，以生成图像位面数据；
根据所述图像位面数据控制每组微镜组中的微镜的翻转，以显示对应灰度值的像素。


2.根据权利要求1所述的提高DMD灰度成像刷新率的方法，其特征在于，所述N和K的关系满足：



或者



其中，P表示完成一次最大灰度值显示的光累积能量，对应于最大灰度值Y的光累积时间权重，决定灰度等级；PLSB是最低bit位一个微镜显示的光能量，为固定值；PA表示补充位面的光能量，PA＝K*K*PLSB；N是不包含补充位面的位面个数；不等式右边对应的是一个微镜组在一次灰度显示时间内的最大可累积光能量；
其中
P＝PLSB*Y(3)
所述根据所述图像数据源的最大灰度值Y以及K，生成N个位面，或者生成N个位面加上补充位面，具体为：
Y、K和N的关系满足



或者



其中，YA表示补充位面的灰度分值，取与最低bit位面相等的灰度分值，YA＝PA/PLSB＝K2；
对于一个图像数据源，对于确定的Y，通过增大K，根据公式(4)或公式(5)选择最小的N来保持不等式始终成立；其中，当根据公式(4)和公式(5)所取得的最小N值相等时，则无需生成补充位面，以公式(4)为标准关系式生成N个位面；当根据公式(4)取得的最小N值大于公式(5)取得的最小N值时，则需要生成补充位面，以公式(5)为标准关系式生成N个位面加上补充位面。


3.根据权利要求2所述的提高DMD灰度成像刷新率的方法，其特征在于，将一个像素的灰度值X转换成位面为K×K拼接方式的数据，完成一次灰度显示的时间的二进制脉宽调制公式如公式(6)或者公式(7)；



或者



其中，T表示完成一次灰度显示的时间；TLSB是最低bit位的显示时间，为固定值；TW是图像数据写入DMD的总等待时间；TA表示补充位面的时间，TA＝TLSB。

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【专利技术属性】
技术研发人员：黄新栋，刘虹，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35