一种用于固态真三维体积式显示的体素数据重构方法技术

本发明专利技术公开了一种用于固态真三维体积式显示的体素数据重构方法，其特征是所述方法是基于FPGA控制器和SDRAM存储器；所述SDRAM存储器包含有若干存储阵列，每个存储阵列包含有若干存储行，每个存储行包含有若干列存储单元；采用基于存储块和数据掩码DQM的地址映射结构，将立体显示图像存储在SDRAM存储器的特定区域中，以乒乓操作方式轮换读写两片SDRAM存储器，实现立体显示图像的体素数据重构。本发明专利技术提高了等效总线带宽，降低了系统整体工作频率，减小了系统设计难度，简化了地址变量的设计，提高了系统设计的灵活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数字图像处理
，涉及。
技术介绍
固态真三维体积式显示是将具有不同深度信息的三维物体的多层切片图像通过高速投影装置依次顺序投影到对应深度的液晶光阀上，从而在三维空间产生具有真实物理深度的真三维图像。相比于其他类型的三维显示方式，固态真三维体积式显示具有真实感强、显示信息量大、可多视角观看、无视觉疲劳等优点，是三维立体显示的主流发展方向。固态真三维体积式显示中的影像源通常来自于计算机。为减小数据传输带宽，通常在计算机内将一幅立体显示图像的多层切片图像通过软件工具融合为一帧三维编码图像，通过计算机接口进行传输。真三维成像电路接收到三维编码图像后，将其解码并重新构造出多层切片图像，即重构体素数据，用于后继高速投影显示。此过程一般是由FPGA控制两片存储器完成。FPGA接收一幅三维编码图像，控制其中一片存储器完成立体显示图形体素数据的重构；同时控制另一片存储器将重构完成的体素数据读出，供下一级模块处理。上述操作数据量巨大，对操作速度要求很高，如立体显示图像更新率为20fps，则完成上述所有操作的时间周期需不大于50ms。现有技术一般是逐个体素进行读写，带宽较低，必须成倍提高存储器的读写速度，因而会大大提高系统整体时钟频率，导致系统软硬件设计难度大， 时序紧张，可靠性不易控制，增加了系统制作成本；并且，由于没有专门优化的地址映射结构，导致地址变量设计复杂，灵活性差。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供，以期提高等效总线带宽，降低系统整体工作频率，减小系统设计难度，简化地址变量的设计，提高系统设计的灵活性。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案本专利技术用于固态真三维体积式显示的体素数据重构方法的特点是基于FPGA控制器和SDRAM存储器；所述SDRAM存储器包含有若干存储阵列，每个存储阵列包含有若干存储行，每个存储行包含有若干列存储单元；采用基于存储块和数据掩码DQM的地址映射结构， 将立体显示图像存储在SDRAM存储器的特定区域中，以乒乓操作方式轮换读写两片SDRAM 存储器，实现立体显示图像的体素数据重构；所述基于存储块和数据掩码DQM的地址映射结构为若立体显示图像由N层切片图像组成，N为整数，设满足不等式N < 2X的X的最小整数值为M，且SDRAM存储器的每一个存储行包含有2W个存储单元，W为整数，则将每一个存储行中的存储单元按先后顺序依次等分为2W_M块，其中每一块中的前N个存储单元构成一个存储块；将所述存储块中的每一个存储单元的按位宽四等分，最低若干位记为LL子存储单元，次低若干位记为LH子存储单元，次高若干位记为HL子存储单元，最高若干位记为HH 子存储单元，每一个子存储单元对应存储一个体素的灰度值；相应的，每一存储块被四等分，分别记为LL子存储块、LH子存储块、HL子存储块和HH子存储块；通过数据掩码DQM控制，在写操作时选择将数据写入其中一个子存储单元，而保持其他子存储单元里的数据不变；所述乒乓操作方式为所述两片做乒乓操作的SDRAM分别记为第一 SDRAM和第二 SDRAM ；所述乒乓操作是在一个循环周期内完成以下操作步骤，并在下一个循环周期切换第一 SDRAM和第二 SDRAM的操作方式a、在第一 SDRAM中构造背景体素，是将第一 SDRAM中的预定数量的存储块内容写入零数据；写入时，按原始数据位宽进行，每次操作将四个子存储单元的内容清零；b、步骤a执行完毕后，将一帧三维编码图像写入第一 SDRAM中的存储块，对背景体素进行体素填充；所述将一帧三维编码图像写入第一 SDRAM中的存储是根据三维码图像中每个像素的行地址、列地址和该像素所包含的深度地址，将该像素的灰度值写入对应的存储单元，覆盖原先写入的零数据；写入时，将三维编码图像每一行的所有像素按先后顺序每四个记为一组，每一组中的四个像素的灰度值在数据掩码DQM信号的控制下以1/4的原始数据位宽被分别写入LL子存储块、LH子存储块、HL子存储块和HH子存储块；C、从第二 SDRAM中读取上一个循环周期构造好的体素数据，FPGA控制器从第一层切片图像的体素数据开始，顺序读取N层切片图像的体素数据进入后级处理模块；读取时， 按原始数据位宽进行，每次读取操作将四个体素数据读出。本专利技术用于固态真三维体积式显示的体素数据重构方法的特点也在于所述三维编码图像由立体显示图像的N层切片图像通过计算机编码得到，包含有若干行，每一行包含若干像素，每个像素包含灰度值和深度地址。所述预定数量的存储块内容写零数据中的预定数量等于恰好可以存储完N层切片图像的存储块的数量。所述乒乓操作采用采用不同BANK交替写入的方式。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点1、在SDRAM操作过程中合理使用数据掩码DQM功能，将原始总线宽度四等分，清零操作和读取操作时极大提高了等效总线带宽，从而降低了系统整体工作频率，减小了系统设计难度，提高了可靠性，节约了系统成本。2、通过存储块映射结构的使用简化了地址变量的设计，且立体显示图像的切片图像层数变化时，仅需改动存储块所包含存储单元的数量，其他结构无需变动，极大提高了系统设计的灵活性。3、通过合理的乒乓操作时序设计，使背景体素构造、体素填充过程和构造后的体素数据输出同时进行，实现了体素数据的重构。附图说明图ISDRAM中存储块映射示意图。图2存储块与各子存储块映射示意图。图3使用数据掩码DQM控制的体素填充操作示意图。具体实施方式本实施例中，用于固态真三维体积式显示的体素数据重构方法是基于FPGA控制器和SDRAM存储器；SDRAM存储器包含有若干存储阵列，每个存储阵列包含有若干存储行， 每个存储行包含有若干列存储单元；采用基于存储块和数据掩码DQM的地址映射结构，将立体显示图像存储在SDRAM存储器的特定区域中，以乒乓操作方式轮换读写两片SDRAM存储器，实现立体显示图像的体素数据重构；基于存储块和数据掩码DQM的地址映射结构为若立体显示图像由N层切片图像组成，N为整数，设满足不等式N < 2X的X的最小整数值为M，且SDRAM存储器的每一个存储行包含有2W个存储单元，W为整数，则将每一个存储行中的存储单元按先后顺序依次等分为2W_M块，其中每一块中的前N个存储单元构成一个存储块。使用存储块结构可以使总线地址变量得到简化，每个存储块地址可以用SDRAM 列地址的高W-M位表示；将存储块中的每一个存储单元的按位宽四等分，最低若干位记为LL子存储单元， 次低若干位记为LH子存储单元，次高若干位记为HL子存储单元，最高若干位记为HH子存储单元，每一个子存储单元对应存储一个体素的灰度值；相应的，每一存储块被四等分，分别记为LL子存储块、LH子存储块、HL子存储块和HH子存储块；通过数据掩码DQM控制，在写操作时选择将数据写入其中一个子存储单元，而保持其他子存储单元里的数据不变；乒乓操作方式为两片做乒乓操作的SDRAM分别记为第一 SDRAM和第二 SDRAM ；乒乓操作是在一个循环周期内完成以下操作步骤，并在下一个循环周期切换第一 SDRAM和第二 SDRAM的操作方式a、在第一 SDRAM中构造背景体素，是将第一 SDRAM中的预定数量的存储块内容写入零数据；写入时，按原始数据位宽进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于固态真三维体积式显示的体素数据重构方法，其特征是所述方法是基于 FPGA控制器和SDRAM存储器；所述SDRAM存储器包含有若干存储阵列，每个存储阵列包含有若干存储行，每个存储行包含有若干列存储单元；采用基于存储块和数据掩码DQM的地址映射结构，将立体显示图像存储在SDRAM存储器的特定区域中，以乒乓操作方式轮换读写两片SDRAM存储器，实现立体显示图像的体素数据重构；所述基于存储块和数据掩码DQM的地址映射结构为若立体显示图像由N层切片图像组成，N为整数，设满足不等式N < 2X的X的最小整数值为M,且SDRAM存储器的每一个存储行包含有2W个存储单元，W为整数，则将每一个存储行中的存储单元按先后顺序依次等分为2W_M块，其中每一块中的前N个存储单元构成一个存储块；将所述存储块中的每一个存储单元的按位宽四等分，最低若干位记为LL子存储单元， 次低若干位记为LH子存储单元，次高若干位记为HL子存储单元，最高若干位记为HH子存储单元，每一个子存储单元对应存储一个体素的灰度值；相应的，每一存储块被四等分，分别记为LL子存储块、LH子存储块、HL子存储块和HH子存储块；通过数据掩码DQM控制，在写操作时选择将数据写入其中一个子存储单元，而保持其他子存储单元里的数据不变；所述乒乓操作方式为所述两片做乒乓操作的SDRAM分别记为第一 SDRAM和第二 SDRAM ；所述乒乓操作是在一个循环周期内完成以下操作步骤，并在下一个循环周期切换第一 SDRAM和第二 SDRAM的操作方式a、在第一SDRAM中...

【专利技术属性】
技术研发人员：方勇，吕国强，胡跃辉，冯奇斌，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：