扫描卡、LED显示屏控制系统及图像数据处理方法技术方案

本发明专利技术提出一种扫描卡、采用所述扫描卡的LED显示屏控制系统以及图像数据处理方法。本发明专利技术针对现有技术中存在低Bit灰度丢失的问题，提出了将旋转抖动矩阵处理算法与帧间误差累积结合应用于扫描卡功能实现中。具体为在扫描卡上增设Bit优化模块，通过对相邻帧的视频图像数据采用不同的旋转矩阵做处理、并做残差累积，实现在高位宽数据到低位宽数据转换的同时，仍能较完整地表达原始视频图像的信息，减小了驱动芯片低Bit未实现对灰度表现的影响，使得灰度过渡更为平滑，另一方面，由于减小了bit的实现位数，所以刷新率也提高了。

Scanning card, LED display screen, control system and image data processing method

The invention provides a scanning card, a LED display screen control system using the scanning card and an image data processing method. The invention aims at solving the problem of low Bit gray level loss in the prior art, and combines the rotation dithering matrix processing algorithm and the frame error accumulation to apply to the scanning card function realization. Specific for additional Bit optimization module in the scanner card, the video image data of adjacent frames with different rotation matrix processing, and do residual accumulation, to achieve high data width to low data width conversion at the same time, still can better express the original video image information, reducing the drive chip low Bit did not achieve the effect on the gray, gray makes more smooth transition, on the other hand, because of the reduced number of bit, so the refresh rate also increased.

【技术实现步骤摘要】
扫描卡、LED显示屏控制系统及图像数据处理方法
本专利技术涉及视频图像处理
，尤其涉及一种扫描卡、一种LED显示屏控制系统以及一种图像数据处理方法。
技术介绍
目前，LED显示屏控制系统在降低LED显示屏的亮度时，通常会出现低Bit(位)灰度丢失，导致显示色调不连续。由于LED的线性响应特性，目前的LED显示屏控制需要对输入的n位灰度数据进行反伽玛(Gamma)校正映射到m位灰度数据后再做灰度实现(m>n)。设x为输入灰度数据，值域为0到(2n-1)，y为反伽玛校正后的灰度数据，值域为0到(2m-1)，γ为Gamma值，映射关系如下：当需要降低LED显示屏亮度时，现有技术是将反伽玛校正后的y值直接乘以亮度百分比，比如需要将亮度降到50％，就将y值乘以0.5。如此得到的结果有一个明显的特征，即校正后低Bit灰度的数据代表了校正前部分高Bit信息。由于现今驱动芯片低Bit较难实现，所以目前直接丢弃低Bit灰度的做法使得显示屏低亮度显示效果较差。参见图1，现有的LED显示屏控制系统主要由发送卡、扫描卡以及电连接扫描卡的LED灯板组成，其中各个LED灯板共同拼接形成LED显示屏。在LED显示屏控制系统中最为关键的是扫描卡(或称接收卡)，而扫描卡主要实现视频图像数据的解包、校正以及LED灯板驱动芯片时序输出三个基本功能，其原理框图如图2所示。图2仅表达出像素数据的传递及转换且假设原始数据源为8bit(也即23bit)。具体地，在图2中，扫描卡的功能实现主要包括四个部分：数据接收模块、存储控制模块、数据转换模块以及显示驱动模块。对于扫描卡来说，数据源是从发送卡发送过来的图像数据包、命令包、参数包等各种数据。数据接收模块对这些数据包进行解析，并经由存储控制模块将图像有效数据保存至存储器例如SDRAM，以备其它模块做处理；数据转换模块根据走线表经由存储控制模块从SDRAM中读取数据按需进行校正，校正结果根据显示驱动模块要求进行Bit分离并经由存储控制模块保存至SDRAM；显示驱动模块产生LED灯板驱动芯片用控制时序，并根据控制时序经由存储控制模块从SDRAM中读取数据，通过排线送至LED灯板。若原始视频图像源是8bit(如图2所示)，在经过反Gamma校正、亮度校正等各种校正后，数据已然变成了16bit(也即24bit)，其相当于bit信息分散化。由于LED灯板驱动芯片低Bit灰度实现困难，加之刷新率越来越高的要求，直接将其舍弃必会造成灰度过渡不连续的显示效果。
技术实现思路
因此，为克服现有技术的缺陷和不足，本专利技术提出将旋转抖动矩阵算法和帧间误差累积算法结合的视频图像处理技术应用于扫描卡，以实现多Bit信息压缩，在降低数据存储量的同时，仍能较完整地表达原始图像的信息，解决灰度过渡不连续的显示效果，达到整体色调连续的效果。具体地，本专利技术实施例提出的一种扫描卡，包括：数据接收模块、存储控制模块、数据转换模块和显示驱动模块，所述数据接收模块用于接收输入的图像数据并经由所述存储控制模块存储至存储器中，所述数据转换模块用于经由所述存储控制模块从所述存储器中获取图像数据以进行校正和Bit分离再经由所述存储控制模块将Bit分离后的图像数据存储至所述存储器，所述显示驱动模块用于产生控制时序并根据所述控制时序经由所述存储控制模块从所述存储器读取Bit分离后的图像数据以进行输出。此外，所述数据转换模块包括：Bit优化模块，用于利用周期性旋转抖动矩阵结合帧间误差累积减小在进行所述校正之后且在进行所述Bit分离之前的图像数据的位宽。在本专利技术的一个实施例中，所述数据转换模块包括Gamma校正模块、亮度校正模块和Bit分离模块；所述校正包括利用所述Gamma校正模块进行的反Gamma校正和在进行所述反Gamma校正之后利用所述亮度校正模块进行的亮度校正，且所述Bit分离模块用于进行所述Bit分离。在本专利技术的一个实施例中，所述校正包括用于对经由所述存储控制模块从所述存储器中获取的位宽为2nbit的图像数据进行反Gamma校正以映射成位宽为2mbit的图像数据，其中n<m；所述Bit优化模块具体用于利用k×k维的周期性旋转抖动矩阵结合帧间误差累积将在进行所述校正之后且在进行所述Bit分离之前的图像数据的位宽减小至(2m-N)bit，且N>k≥2，其中N，K均为正整数。在本专利技术的一个实施例中，所述扫描卡包括可编程逻辑器件，所述存储器外接于所述可编程逻辑器件，且所述数据接收模块、所述存储控制模块、所述数据转换模块和所述显示驱动模块整合于所述可编程逻辑器件。在本专利技术的一个实施例中，上述利用周期性旋转抖动矩阵结合帧间误差累积减小在进行所述校正之后且在进行所述Bit分离之前的图像数据的位宽具体包括：对当前图像数据帧进行降灰阶处理以得到降灰阶处理后图像数据，其中所述降灰阶处理将所述当前图像数据帧中的图像数据位宽缩减Nbit；将所述降灰阶处理后图像数据的各个像素点位置的像素值小数部分与k×k维的周期性旋转抖动矩阵中的一个相对应旋转抖动矩阵进行比较以确定像素值整数部分是否需要加1，并根据公式result＝(1/(k×k))×ceil(Dec/(1/(k×k)))得到像素值小数部分的实现结果，其中ceil()表示向上取整函数，result表示像素值小数部分的实现结果，Dec表示像素值小数部分，k≥2且偶数，N>k且为奇数；获取所述实现结果与所述降灰阶处理后图像数据帧的各个像素点位置的像素值小数部分之间的差值；以及将所述差值累积至下一个图像数据帧进行降灰阶处理后的图像数据中。再者，本专利技术实施例提出的一种LED显示屏控制系统，包括：发送卡、前述任意一种扫描卡、以及LED灯板；所述扫描卡电连接所述发送卡和所述LED灯板。另外，本专利技术实施例提出的一种图像数据处理方法，适于执行于包括扫描卡和LED显示屏的LED显示屏控制系统。所述图像数据处理方法包括步骤：(i)接收输入的图像数据；(ii)对所述图像数据进行校正以得到校正后的图像数据；(iii)利用k×k维的周期性旋转抖动矩阵结合帧间误差累积将所述校正后的图像数据的位宽减小Nbit以得到Bit优化后的图像数据，其中N>k≥2且k为偶数；(iv)对所述Bit优化后的图像数据进行Bit分离以得到Bit分离后的图像数据；(v)产生控制时序并根据所述控制时序将所述Bit分离后的图像数据输出以供驱动所述LED显示屏。在本专利技术的一个实施例中，步骤(iii)包括：根据场同步信号、所述扫描卡的起始像素点坐标和所述扫描卡带载的图像数据大小确定每一帧图像数据中的每一个像素值对应到所述LED显示屏的位置坐标和相对应的旋转抖动矩阵。在本专利技术的一个实施例中，步骤(iii)还包括：对当前图像数据帧进行降灰阶处理以得到降灰阶处理后图像数据，其中所述降灰阶处理将所述当前图像数据帧中的图像数据位宽减少Nbit；将所述降灰阶处理后图像数据的各个像素点位置的像素值小数部分与k×k维的周期性旋转抖动矩阵中的一个相对应旋转抖动矩阵进行比较以确定像素值整数部分是否需要加1，并根据公式result＝(1/(k×k))×ceil(Dec/(1/(k×k)))得到像素值小数部分的实现结果，其中ceil()表示向上取整函数，resul本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描卡，包括：数据接收模块、存储控制模块、数据转换模块和显示驱动模块，所述数据接收模块用于接收输入的图像数据并经由所述存储控制模块存储至存储器中，所述数据转换模块用于经由所述存储控制模块从所述存储器中获取图像数据以进行校正和Bit分离再经由所述存储控制模块将Bit分离后的图像数据存储至所述存储器，所述显示驱动模块用于产生控制时序并根据所述控制时序经由所述存储控制模块从所述存储器读取Bit分离后的图像数据以进行输出；其特征在于，所述数据转换模块包括：Bit优化模块，用于利用周期性旋转抖动矩阵结合帧间误差累积减小在进行所述校正之后且在进行所述Bit分离之前的图像数据的位宽。

【技术特征摘要】
1.一种扫描卡，包括：数据接收模块、存储控制模块、数据转换模块和显示驱动模块，所述数据接收模块用于接收输入的图像数据并经由所述存储控制模块存储至存储器中，所述数据转换模块用于经由所述存储控制模块从所述存储器中获取图像数据以进行校正和Bit分离再经由所述存储控制模块将Bit分离后的图像数据存储至所述存储器，所述显示驱动模块用于产生控制时序并根据所述控制时序经由所述存储控制模块从所述存储器读取Bit分离后的图像数据以进行输出；其特征在于，所述数据转换模块包括：Bit优化模块，用于利用周期性旋转抖动矩阵结合帧间误差累积减小在进行所述校正之后且在进行所述Bit分离之前的图像数据的位宽。2.如权利要求1所述的扫描卡，其特征在于，所述数据转换模块包括Gamma校正模块、亮度校正模块和Bit分离模块；所述校正包括利用所述Gamma校正模块进行的反Gamma校正和在进行所述反Gamma校正之后利用所述亮度校正模块进行的亮度校正，且所述Bit分离模块用于进行所述Bit分离。3.如权利要求1所述的扫描卡，其特征在于，所述校正包括用于对经由所述存储控制模块从所述存储器中获取的位宽为2nbit的图像数据进行反Gamma校正以映射成位宽为2mbit的图像数据，其中n<m；所述Bit优化模块具体用于利用k×k维的周期性旋转抖动矩阵结合帧间误差累积将在进行所述校正之后且在进行所述Bit分离之前的图像数据的位宽减小至(2m-N)bit，且N>k≥2，其中N，K均为正整数。4.如权利要求1所述的扫描卡，其特征在于，所述扫描卡包括可编程逻辑器件，所述存储器外接于所述可编程逻辑器件，且所述数据接收模块、所述存储控制模块、所述数据转换模块和所述显示驱动模块整合于所述可编程逻辑器件。5.如权利要求1所述的扫描卡，其特征在于，利用周期性旋转抖动矩阵结合帧间误差累积减小在进行所述校正之后且在进行所述Bit分离之前的图像数据的位宽具体包括：对当前图像数据帧进行降灰阶处理以得到降灰阶处理后图像数据，其中所述降灰阶处理将所述当前图像数据帧中的图像数据位宽缩减Nbit；将所述降灰阶处理后图像数据的各个像素点位置的像素值小数部分与k×k维的周期性旋转抖动矩阵中的一个相对应旋转抖动矩阵进行比较以确定像素值整数部分是否需要加1，并根据公式result＝(1/(k×k))×ceil(Dec/(1/(k×k)))得到像素值小数部分的实现结果，其中ceil()表示向上取整...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨城，刘德福，梁伟，
申请(专利权)人：西安诺瓦电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61