投影機畫面高動態范圍處理系統及其處理方法與流程

本發明涉及投影設備領域，具體為投影機畫面高動態范圍處理系統及其處理方法。

背景技術：

在投影機領域，動態范圍直接影響畫面的細節的表現程度。目前，投影機的動態范圍一般只有0-255級，可展現的細節不夠多，導致部分畫面的細節丟失，甚至顏色失真。直接限制了投影機的很多領域的深入使用。近年來HDR技術的出現，可以在圖像的采集端把原物的細節更多的捕捉下來，但是在投影機的顯示端，卻無法把這個采集到的細節都展示出來。

技術實現要素：

針對上述技術問題，本發明提供一種投影機畫面高動態范圍處理系統及其處理方法，在投影機的圖像處理系統中，增加了HDR技術處理的圖片及視頻的解碼能力，并且，將使用圖像分析算法、動態gamma、光源動態功率調整等手段，提高畫面的動態范圍，使投影機的畫面展現出更多的細節，提升投影機對原始畫面的還原能力，展現出更多原物本來的細節。

具體的技術方案為：

投影機畫面高動態范圍處理系統及其處理方法，包括信號識別模塊、高級圖像分析模塊、光源驅動控制模塊、Gamma動態適配模塊、光源、投影成像模塊；

所述的信號識別模塊與高級圖像分析模塊連接，高級圖像分析模塊連接分別與光源驅動控制模塊、Gamma動態適配模塊連接，所述的光源驅動控制模塊與光源連接；Gamma動態適配模塊與投影成像模塊連接；

外部輸入的圖像信號，首先經過信號識別模塊，進行HDR信號的甄別及處理；然后，在高級圖像分析模塊中，對圖像進行分析，把圖像分成若干個圖像小塊，并得出兩種信息，一是光源的驅動控制信息，一是gamma的需求信息，分別傳遞到下一級；光源驅動控制模塊，根據上級高級圖像分析模塊傳遞過來的信息，解析成每個光源的驅動信息，進而控制圖像不同圖像小塊的亮度，最終提升圖像的動態范圍；Gamma動態適配模塊實現圖像小分塊內部細節的動態范圍調整，不同的圖像小分塊使用不同的Gamma；最終處理過的圖像通過投影成像模塊投影到成像介質上。

具體的，所述的信號識別模塊，對HDR信號進行甄別及處理；外部輸入的信號，先進行判斷是否HDR信號，如果不是HDR信號，就直接通過此模塊，不作處理；如果是HDR信號，先把HDR信號的多個圖片信息進行整合，變成一張圖片信息；所述的HDR信號是每一幀的畫面由三張圖片組成，分別是欠曝光下拍的圖片f(x)、正常曝光下拍的圖片f(y)、過曝光下拍的圖片f(z)；在圖像整合時，輸出的圖像f(o)，f(o)是分段函數；對f(y)進行遍歷，當f(y)<100時，f(o)=f(z)；當100<=f(y)<=200時，f(o)=f(y)；當f(y)>200時，f(o)=f(x)；其中，f(x)、f(y)、f(z)、f(o)的取值范圍是0-255。

所述的高級圖像分析模塊，經過信號識別模塊處理后的圖像信號，每一幀都在高級圖像分析模塊進行分析；分析的流程包括：圖像元素邊緣識別、圖像元素內部灰度分析、圖像分塊、計算出每個分塊的亮度統計信息、計算出每個分塊的gamma特性；圖像信息首先進行圖像元素的識別處理，通過圖像元素邊緣查找算法，找出每個元素的邊緣像素點；高級圖像分析模塊根據元素邊緣像素的信息，查找光源發光矩陣里每個發光點的光影響范圍，最后把發光點影響范圍與元素邊緣比較一致的這些發光點，作為一個板塊，進行統一控制處理；把分塊后的圖像，進行灰度分析、直方圖分析，通過計算可以得到每個圖像小塊的亮度信息；

對亮度信息與光源的電流與亮度對應關系表，查出電流的等級，并把這些光源的控制信息傳送到光源驅動控制模塊；把直方圖的信息，傳送到gamma動態識別模塊。

光源驅動控制模塊根據高級圖像分析模塊模塊傳送過來的光源點分塊信息，控制相應的光源點的驅動模塊，達到一定的電流值。而這個電流值，也是由高級圖像分析模塊模塊傳送過來的。

Gamma動態適配模塊中，根據經驗，先在模塊中內建32個gamma曲線，每個Gamma曲線包括255個系數；當選擇了某個gamma曲線后，根據輸入的圖像信息的灰度值A，查找相應的gamma曲線的系數值F，二者相乘得到輸出的圖像的灰度信息O，即O=A*F；如果O>255，則O=255；查找的函數是N = f(x)；其中N是gamma的編號，x 是直方圖內像素最多的等級編號，f(x)是關于直方圖內像素最多的等線編號的選擇函數。

本發明提供的投影機畫面高動態范圍處理系統及其處理方法具有的技術效果為：

（1）本發明可以使投影機能處理HDR技術處理過的圖片或者視頻。

（2）本發明可以明顯提高投影機的畫面動態范圍。

（3）本發明結合了光源控制及Gamma調整的方式組合使用，更精確的還原物體來來的細節。

（4）本發明使用了智能分塊算法。光源的分塊不是固定的，而是根據圖像信息的不同，分塊的大小，分塊的數量也是會變化的。

（5）本發明光源的分塊不是傳統的矩形，而是，采用與圖像內元素相近似的形狀分塊。

（6）本發明改變了傳統的一個畫面只使用一個gamma的方法，采用圖像每個分塊，對應一個gamma的方法。而且，因為分塊不是確定的，gamma的使用也是不確定的。會根據輸入的圖像信息來智能選擇。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的信號識別模塊的流程圖；

圖3是本發明的高級圖像分析模塊的流程圖。

具體實施方式

結合附圖說明本發明的具體實施方式。

投影機畫面高動態范圍處理系統由信號識別模塊，高級圖像分析模塊，光源驅動控制模塊，Gamma動態適配模塊，光源，投影成像模塊組成。外部輸入的圖像信號，首先經過信號識別模塊，進行HDR信號的甄別及處理；然后，在高級圖像分析模塊中，對圖像進行分析，把圖像分成若干個圖像小塊，并得出兩種信息，一是光源的驅動控制信息，一是gamma的需求信息，分別傳遞到下一級。光源驅動控制模塊，根據上級圖像分析模塊傳遞過來的信息，解析成每個光源的驅動信息，進而控制圖像不同圖像小塊的亮度，最終提升圖像的動態范圍。但是，光源驅動亮度控制只能進行整個分塊的控制，對于圖像小塊內的細節的動態范圍提升的精確度有限，而Gamma動態適配模塊就可以實現圖像小分塊內部細節的動態范圍調整，不同的圖像小分塊使用不同的Gamma。

信號識別模塊主要是對HDR信號進行甄別及處理。外部輸入的信號，先進行判斷是否HDR信號。如果不是HDR信號，就直接通過此模塊，不作處理。如果是HDR信號，就需要先把HDR信號的多個圖片信息進行整合，變成一張圖片信息。HDR信號是每一幀的畫面由三張圖片組成，分別是欠曝光下拍的圖片f(x)，正常曝光下拍的圖片f(y)，過曝光下拍的圖片f(z)；在圖像整合時，輸出的圖像f(o)，f(o)是分段函數。對f(y)進行遍歷，當f(y)<100時，f(o)=f(z)；當100<=f(y)<=200時，f(o)=f(y)；當f(y)>200時，f(o)=f(x)；其中，f(x)、f(y)、f(z)、f(o)的取值范圍是0-255；信號識別模塊的流程框圖如圖2所示。

經過信號識別模塊處理后的圖像信號，每一幀都必須在高級圖像分析模塊進行分析。高級圖像分析模塊分析的流程包括：圖像元素邊緣識別、圖像元素內部灰度分析、圖像分塊、計算出每個分塊的亮度統計信息、計算出每個分塊的gamma特性等。圖像信息首先進行圖像元素的識別處理，通過圖像元素邊緣查找算法，找出每個元素的邊緣像素點。高級圖像分析模塊根據元素邊緣像素的信息，查找光源發光矩陣里每個發光點的光影響范圍，最后把發光點影響范圍與元素邊緣比較一致的這些發光點，作為一個板塊，進行統一控制處理。把分塊后的圖像，進行灰度分析、直方圖分析等，通過計算可以得到每個圖像小塊的亮度信息。對亮度信息與光源的電流與亮度對應關系表，查出電流的等級，并把這些光源的控制信息（包括分塊信息，電流等級信息等）傳送到后面的光源驅動控制模塊。到這一步，就可以實現圖像元素的動態亮度調整。但是，這種調整還有一些缺陷，因為圖像內部的明暗變化仍然可能比較大，要展現更多的細節，就必須對這些圖像內部的細節，使用不同的gamma曲線，對圖像細節信息進行增強。因此，還需要把直方圖的信息，傳送到后面的gamma動態識別模塊。高級圖像分析模塊的內部流程框圖如圖3所示。

光源驅動控制模塊處理流程是，根據高級圖像分析模塊模塊傳送過來的光源點分塊信息，控制相應的光源點的驅動模塊，達到一定的電流值。而這個電流值，也是由高級圖像分析模塊模塊傳送過來的。

Gamma動態適配模塊中，最關鍵的在于根據經驗，先在模塊中內建32個gamma曲線。每個Gamma曲線包括255個系數。當選擇了某個gamma曲線后，根據輸入的圖像信息的灰度值A，查找相應的gamma曲線的系數值F，二者相乘就可以得到輸出的圖像的灰度信息O，即O=A*F；如果O>255，則O=255。直方圖信息是選擇gamma曲線的關鍵。查找的函數是N = f(x).其中N是gamma的編號。x是直方圖內像素最多的等級編號。f(x)是關于直方圖內像素最多的等線編號的選擇函數。