【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理、液晶显示器及fpga领域。具体涉及一种基于fpga的局部背光调光方法及显示系统。
技术介绍
1、液晶显示器(liquid crystal display，lcd)作为一种主流的显示技术，由于其耐用性和价格等方面的优势，目前依然占据很大的市场份额。传统的lcd背光无法调整，显示的任何图片都对应于固定的背光值，同时背光模组的功耗很高，因此会造成很大的能源浪费。为了解决lcd技术中的能效问题，研究人员提出了局部背光调光技术(local backlightdimming，lbd)。通过将背光模组分区，根据显示内容确定每个分区的背光值，再通过像素补偿的方法调整显示内容的亮度，使得显示更加清晰自然。许多最新的局部调光算法具有巨大的网络尺寸和大量需要训练的参数，在硬件实现时需要消耗大量的资源。
2、中国专利申请，cn 110136654 b，公开日2019年8月16日，公开了一种调光背光分区调光控制方法、智能终端及存储介质，该专利中的调光背光分区调光控制方法，用于分区调控智能终端背光源亮度，其包括智能终端主板soc获取图像分区信息，以及与图像分区信息对应的亮度信息，并将图像分区信息和亮度信息发送至fpga(现场可编程逻辑门阵列,field programmable gate array)；fpga接收和解析图像分区信息和亮度信息，并根据图像分区信息和亮度信息生成分区控制信号，同时，将分区控制信号发送至驱动芯片；驱动芯片接收分区控制信号，并根据分区控制信号驱动控制图像分区亮度。通过智能终端主板soc获取显示画
3、但是，该专利只完成了背光提取的步骤，生成背光亮度值，没有对图像进行像素补偿，会造成图像因为背光亮度的调整导致的失真，影响显示效果。
技术实现思路
1、1.要解决的技术问题
2、针对现有技术中存在的传统局部背光调光方法缺乏泛化能力以及网络庞大、计算复杂、硬件实现需要耗费大量资源的问题，本专利技术提供了提供一种基于fpga的局部背光调光显示系统，它可以有效地对图像进行实时调光，同时，根据背光调光过程中背光亮度的调整对图像进行像素补偿，提升显示效果，还能降低功耗，减少硬件开销。
3、2.技术方案
4、本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
5、本专利技术的一个方面提供一种基于fpga的局部背光调光显示系统，包括：接口输入模块、背光提取模块、背光平滑模块、像素补偿模块和接口输出模块。其中，
6、接口输入模块负责获取显示接口信号，并将显示接口信号转换成多通道图像信号转换生成多通道图像信号。
7、背光提取模块负责将多通道图像对应的背光模组划分为相互独立的若干个背光块，每个背光块拥有独立的背光强度；再对多通道图像进行卷积神经网络计算，学习图像特征，提取出每个背光块对应的背光值，得到背光块图像。
8、背光平滑模块负责对背光提取模块生成的背光块图像进行重复填充、均值滤波和组合插值，得到与输入图像大小相等的背光图像。
9、像素补偿模块负责对多通道图像gamma像素补偿：将背光平滑模块生成的背光图像与多通道图像进行进一步建模，实现对图像的调光，生成调光图像。
10、接口输出模块负责对像素补偿模块生成的调光图像进行编码，再将调光图像信号编码生成的接口信号发送出去，完成显示。
11、优选的，接口输入模块将显示接口信号转换成rgb图像信号。
12、优选的，背光提取模块所采用的卷积神经网络结构中，第一层为第一最大池化层，第二层为空洞卷积层，第三层为第二最大池化层。
13、优选的，背光提取模块所采用的卷积神经网络的第一最大池化层对多通道的像素值进行最大池化，将池化窗口内的像素值进行比较，得到最大数，使用移位器与比较器得到最大池化结果。
14、优选的，背光提取模块所采用的卷积神经网络的空洞卷积层考虑光扩散效应，在卷积核中插入空洞，在不增加卷积核参数的前提下扩大了卷积核大小。
15、进一步的，对于空洞卷积层的每一个卷积核窗口，都通过移位和加减法来完成乘累加操作，形成移位阵列替代乘法器，同时采用移位寄存器的方式进行实现滑窗效果，将移位阵列固定，通过移位寄存器的抽头进行输出。
16、优选的，背光平滑模块采用的组合插值方法为一次双线性插值和一次最邻近插值的组合。
17、优选的，像素补偿模块对多通道图像gamma像素补偿，补偿方法为：
18、
19、其中，input为像素补偿的输入像素补偿的输入，即多通道图像，output为像素补偿的输出，即最终的调光图像，bl为背光平滑模块计算得到的与输入输出图像尺寸相当的背光图像。
20、本专利技术的第二方面，还提供了一种基于fpga的局部背光调光方法，使用本专利技术第一方面的一种基于fpga的局部背光调光显示系统。方法步骤如下：
21、s100，接口输入模块获取显示接口信号，转换成多通道图像信号，输出给背光提取模块。
22、s200，背光提取模块将多通道图像对应的背光模组划分为相互独立的若干个背光块，每个背光块拥有独立的背光强度；再对多通道图像进行卷积神经网络计算，学习图像特征，提取出每个背光块对应的背光值，得到背光块图像。优选的，多通道图像依次经过第一最大池化层、空洞卷积层和第二最大池化层处理。
23、s300，背光平滑模块将背光提取模块生成的背光块图像进行重复填充、均值滤波和组合插值，得到与输入图像大小相等的背光图像。
24、s400，像素补偿模块对多通道图像gamma像素补偿，生成调光图像。具体方法为：将背光平滑模块生成的背光图像与多通道图像进行进一步建模，补偿公式为：
25、
26、其中，input为像素补偿的输入，即多通道图像，output为像素补偿的输出，即最终的调光图像，bl为背光平滑模块计算得到的与输入输出图像尺寸相当的背光图像。
27、s500，接口输出模块将像素补偿模块生成的调光图像进行编码生成接口信号，并将接口信号发送出去，完成显示。
28、进一步的，s200还包括s201，s202和s203子步骤：
29、s201，第一最大池化层对多通道的像素值进行最大池化，将池化窗口内的像素值进行比较，得到最大数，使用移位器与比较器得到最大池化结果。
30、s202，空洞卷积层，在卷积核中插入空洞，可以在不增加卷积核参数的前提下扩大了卷积核大小。从图像左上角开始，将图像中的每一个像素值与卷积核内的参数值相乘，然后将这个乘法结果相加，就可以得到对应空间位置的输出特征图的像素值。通过按照步长从左至右、从上至下的方式移动卷积核，并在每一次移动之后遵循前述步骤进行卷积计算，就能获得整个图像卷积完成后的输出数据。
31、优选的，对于每一个卷积本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于FPGA的局部背光调光显示系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的局部背光调光显示系统，其特征在于，接口输入模块将显示接口信号转换成RGB图像信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的局部背光调光显示系统，其特征在于，背光提取模块所采用的卷积神经网络结构中，第一层为第一最大池化层，第二层为空洞卷积层，第三层为第二最大池化层。
4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的局部背光调光显示系统，其特征在于，背光提取模块所采用的卷积神经网络的第一最大池化层对多通道的像素值进行最大池化，将池化窗口内的像素值进行比较，得到最大数，使用移位器与比较器得到最大池化结果。
5.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的局部背光调光显示系统，其特征在于，空洞卷积层在卷积核中插入空洞对于每一个卷积核窗口，都通过移位和加减法来完成乘累加操作，形成移位阵列替代乘法器，同时采用移位寄存器的方式进行实现滑窗效果，将移位阵列固定，通过移位寄存器的抽头进行输出。
6.根据权利要求5所述的一种基于FPGA的局部背
7.一种基于FPGA的局部背光调光方法，使用权利要求1-6任一项所述的一种基于FPGA的局部背光调光显示系统，其特征在于，包括如下步骤；
8.根据权利要求7所述的一种基于FPGA的局部背光调光方法，其特征在于，S200还包括S201，S202和S203子步骤：
9.根据权利要求8所述的一种基于FPGA的局部背光调光方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的一种基于FPGA的局部背光调光方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种基于fpga的局部背光调光显示系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的局部背光调光显示系统，其特征在于，接口输入模块将显示接口信号转换成rgb图像信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于fpga的局部背光调光显示系统，其特征在于，背光提取模块所采用的卷积神经网络结构中，第一层为第一最大池化层，第二层为空洞卷积层，第三层为第二最大池化层。
4.根据权利要求3所述的一种基于fpga的局部背光调光显示系统，其特征在于，背光提取模块所采用的卷积神经网络的第一最大池化层对多通道的像素值进行最大池化，将池化窗口内的像素值进行比较，得到最大数，使用移位器与比较器得到最大池化结果。
5.根据权利要求4所述的一种基于fpga的局部背光调光显示系统，其特征在于，空洞卷积层在卷积核中插入空洞对于每一个卷积...
【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，韩嘉宁，贾博琪，
申请(专利权)人：南京宁麒智能计算芯片研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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