CN110177262B - 一种基于位深度分割的投影加速方法、***及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于位深度分割的投影加速方法、***及装置，属于计算机图像学领域，该方法将2ⁿ阶n位深度图像的单个通道亮度值分为高n‑i位和低i位两部分之和，用2^(n‑i)单位的光源亮度照射微镜生成高n‑i位，用1单位的光源亮度照射微镜生成低i位，从而在不降低图像质量的前提下，减少单个通道高n‑i位所需的翻转周期数，进而减少整个图像的投影周期，提升投影速度。本发明的投影加速方法、***及装置不需要降低图像位深度即可实现投影加速，即实现加速投影的同时不会降低图像质量，且适用于不同通道数量的各种位深度图像序列，具有广阔的应用前景。

Description

一种基于位深度分割的投影加速方法、***及装置

技术领域

本发明属于计算机图像学领域，更具体地，涉及一种基于位深度分割的投影加速方法、***及装置。

背景技术

随着计算机图像应用的日益广泛以及自动化程度的进一步提高，计算机在工业测量领域有着不可替代的作用。三维深度信息对于***的任务完成和性能至关重要，但是传统的计算机所处理的光学图像反映的是场景的光源亮度和颜色信息，丢失了现实中的三维深度信息。随着三维测量传感器的发展，多频相移方法得到广泛应用，主要是三频四步相移方法，测量的速度取决于投影装置投影的速度和相机同步进行采集的速度，目前主流工业相机的瓶颈基本都在于投影速度。

现今较先进的投影装置DLP(Digital Light Processing)与传统的投影装置对比有以下特点：

(1)采用反射方式成像，图像的形成依靠DMD(Digital Micromirror Device)微型反射镜阵列(简称微镜阵列)的翻转来实现，具有原生对比度高、机器小型化的特点，投影速度和分辨率都较高；

(2)通过积分的方式产生灰度图像，不同的灰度对应不同的翻转占空比，而投影的最高帧率则取决于微镜翻转的频率；

(3)可以进行多达4个光源通道(R-G-B-IR，即红色-绿色-蓝色-红外)的调制；有的DLP设备中IR通道会替换为W通道(white，白光)，用于调节RGB图像的显示亮度(例如环境光较强时需要将图片调亮才能看清楚)，由于提升显示亮度会降低RGB图像的饱和度，导致图像质量下降，有些类型的DLP会禁用或去掉IR通道或W通道；根据DLP类型不同，各光源通道可以独立投影或顺序轮流投影。

灰度调制的任务是由光源和微镜共同完成的，提升投影速度的可行办法就是减少微镜的翻转周期。而如果能够减少投影图像的位深度，将能够减少微镜翻转的周期，以收获更快的投影速度，甚至将所需图像压缩至预加载空间的存储容量限制以内，以实现最大的投影速度。但是，2^m位深度图的1阶宽度相当于2ⁿ位深度图的1阶宽度的2^n-m倍，n>m，2^m位深度图的1单位亮度也相当于2ⁿ位深度图的1单位亮度的2^n-m倍，因此，减少图像位深度会导致图像色阶的大幅度下降，从而导致图像质量大幅下降。例如，8位深度单通道灰度图具有256阶的灰度，而7位深度单通道灰度图仅具有128阶的灰度，在构成正弦光栅的过程中，7位灰度图像将具有比8位灰度图更严重的锯齿，从而影响测量的精度。

为此，亟需一种能够提升投影速度且不降低图像质量的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于位深度分割的投影加速方法、***及装置，其目的在于，将2ⁿ阶n位深度图像的单个通道亮度值分为高n-i位和低i位两部分之和，用2^(n-i)单位的光源亮度照射微镜生成高n-i位，用1单位的光源亮度照射微镜生成低i位，从而在不降低图像质量的前提下，减少单个通道高n-i位所需的翻转周期数，进而减少整个图像的投影周期，提升投影速度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于位深度分割的投影加速方法，用于DLP投影装置的加速投影，记DLP投影装置的微镜将光源发射的光反射到对应的像素位置时，微镜的状态为1，否则微镜的状态为0，则单个翻转周期内微镜的状态为1或0，对于n位深度的待投影图像，该投影加速方法包括以下步骤：

S101、将单个通道的2ⁿ阶亮度N_总分为高n-i位和低i位两部分亮度之和，n＞i≥2，记为：

N_总＝N_高+N_低

式中，N_总为0～2ⁿ-1之间的任意整数，N_高表示高n-i位亮度，N_低表示低i位亮度；高n-i位亮度按照步骤S102处理得到，低i位亮度按照步骤S103处理得到；

S102、在对应通道下，以2^(n-i)单位的光源亮度进行照射，需要1个状态为1的翻转周期就可以产生1单位光源2^(n-i)个周期的光通量，此时每个状态为1的翻转周期亮度变化量为2^(n-i)阶，从而通过翻转微镜进行亮度累积，生成高n-i位的亮度N_高；

S103、在对应通道下，以1单位的光源亮度进行照射，需要2ⁱ个状态为1的翻转周期可以产生1单位光源2ⁱ个周期的光通量，此时每个状态为1的翻转周期亮度变化量为1阶，从而通过翻转微镜进行亮度累积，生成低i位的亮度N_低。

进一步地，步骤S101中，

N_总＝X×2^(n-i)单位光源亮度+Y×1单位光源亮度

N_高＝X×2^(n-i)单位光源亮度

N_低＝Y×1单位光源亮度

式中，X是在对应通道下，以2^(n-i)单位的光源亮度进行照射时，所需的微镜状态为1的翻转周期数，

Y是在对应通道下，以1单位的光源亮度进行照射时，所需的微镜状态为1的翻转周期数；

对应通道的N_总＝0时，需要微镜在对应通道下所有翻转周期内的状态均为0，此时X＝0，Y＝0。

进一步地，该投影加速方法包括如下步骤：

步骤1：对于一帧n位深度的图像，按照步骤S101～S103对该图像中的所有通道下所有像素的亮度进行分解，并计算相应的X、Y的值；

步骤2：对于单个通道，先以2^(n-i)单位的光源亮度照射所有微镜2^(n-i)-1个翻转周期，再以1单位的光源亮度照射所有微镜2ⁱ-1个翻转周期，其中：

N_总＝0的像素对应的微镜在所有翻转周期内的状态均为0；

X＝0且Y＞1的像素对应的微镜，在前2^(n-i)-1个翻转周期内微镜状态均为0；在后2ⁱ-1个翻转周期内有Y个翻转周期微镜状态为1，2ⁱ-1-Y个翻转周期微镜状态为0；

X＞1且Y＝0的像素对应的微镜，在前2^(n-i)-1个翻转周期内有X个翻转周期微镜状态为1，2^(n-i)-1-X个翻转周期微镜状态为0；在后2ⁱ-1个翻转周期内微镜状态均为0；

X＞1且Y＞1的像素对应的微镜，在前2^(n-i)-1个翻转周期内有X个翻转周期微镜状态为1，2^(n-i)-1-X个翻转周期微镜状态为0；在后2ⁱ-1个翻转周期内有Y个翻转周期微镜状态为1，2ⁱ-1-Y个翻转周期微镜状态为0。

进一步地，该投影加速方法包括如下步骤：

步骤1：对于一帧n位深度的图像，按照步骤S101～S103对该图像中的所有通道下所有像素的亮度进行分解，并计算相应的X、Y的值；

步骤2：对于单个通道，先以1单位的光源亮度照射所有微镜2ⁱ-1个翻转周期，再以2^(n-i)单位的光源亮度照射所有微镜2^(n-i)-1个翻转周期，其中：

N_总＝0的像素对应的微镜在所有翻转周期内的状态均为0；

X＝0且Y＞1的像素对应的微镜，在前2ⁱ-1个翻转周期内有Y个翻转周期微镜状态为1，2ⁱ-1-Y个翻转周期微镜状态为0；在后2^(n-i)-1个翻转周期内微镜状态均为0；

X＞1且Y＝0的像素对应的微镜，在前2ⁱ-1个翻转周期内微镜状态均为0；在后2^{(n -i)}-1个翻转周期内有X个翻转周期微镜状态为1，2^(n-i)-1-X个翻转周期微镜状态为0；

X＞1且Y＞1的像素对应的微镜，在前2ⁱ-1个翻转周期内有Y个翻转周期微镜状态为1，2ⁱ-1-Y个翻转周期微镜状态为0；在后2^(n-i)-1个翻转周期内有X个翻转周期微镜状态为1，2^(n-i)-1-X个翻转周期微镜状态为0。

进一步地，n为偶数时，i＝n/2，i≥2；n为奇数时，i＝(n±1)/2，i≥2。

为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种基于位深度分割的投影加速***，包括处理器以及投影加速程序模块；所述投影加速程序模块在被所述处理器调用时，执行如前所述的投影加速方法。

为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种基于位深度分割的DLP投影装置，包括微镜阵列、光源、投影镜头以及处理器，微镜阵列由多个可独立翻转的微镜组成，用于将光源发射的光反射至投影镜头的指定位置，处理器用于控制光源亮度以及控制各个微镜的翻转角度，在单个翻转周期内，将光源发射的光反射至投影镜头的指定位置时微镜的状态记为1，否则微镜的状态为0，还包括投影加速程序模块；所述投影加速程序模块在被所述处理器调用时，执行如前所述的投影加速方法。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明通过将n位深度图像的单个通道的2ⁿ阶亮度分解为高n-i位亮度和低i位亮度之和的方式，利用2^(n-i)单位的光源亮度生成高n-i位的2^(n-i)阶灰度图案，利用1单位的光源亮度生成低i位的2ⁱ阶灰度图案，从而将高n-i位的每阶灰度变化占据的翻转周期减少为1，进而减少了单个通道投影所需占据的总翻转周期数，同时不会降低位深度，从而在不降低图像质量的前提下实现投影加速。

(2)传统的n位深度图像单个通道的2ⁿ阶亮度，需要占据2ⁿ-1个翻转周期才能表示0～2ⁿ-1共2ⁿ阶亮度变化。而本发明的方法单个通道低i位需要占据2ⁱ-1个翻转周期，而高n-i位只需要占据2^(n-i)-1个翻转周期，因此单个通道总共需要2^(n-i)+2ⁱ-2个翻转周期即可表示0～2ⁿ-1共2ⁿ阶亮度变化，大大减少了一帧图像的单个通道投影所需的翻转周期总数，但是存储图像的总位深度并未发生改变。

(3)本发明中，i的取值决定了投影的效率，当n为偶数时，i＝n/2可以使得投影效率最大化；当n为奇数时，i＝(n±1)/2均可以使得投影效率最大化。

(4)本发明只需改变光源及微镜翻转的控制程序即可实现，无需改变现有DLP的构造，因此易于推广，不增加额外的设备改造成本。

(5)本发明不仅适用于RGB图像的投影，同样适用于灰度图的投影，根据DLP设备通道类型的不同，采用本发明的方案既可以在白光通道下进行灰度图投影，也可以通过RGB通道叠加实现灰度图的投影。

(6)本发明由于不需要降低图像位深度即可实现投影加速，即实现加速投影的同时不会产生锯齿，尤其适用于需要利用灰度图进行精密测量的场合。

(7)本发明的方法适用于不同通道数量的各种位深度图像序列，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明一种基于位深度分割的提升投影速度的方法的主要步骤流程图；

图2为本发明实施例1的流程图；

图3为本发明实施例2的流程图；

图4为本发明实施例3的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为便于理解本发明，需要先对现有DLP投影装置的一些基本原理及工作过程进行介绍：

DLP是“Digital Light Processing”的缩写，直译为数字光处理，即先把待投影的原始图像处理为数字信号，然后再依据数字信号把光投影成图像。DLP的核心器件为DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜晶片，简称微镜阵列)，是由大量可翻转到固定角度的微镜组成的反射镜阵列，微镜阵列中的每个微镜对应一个像素。其基本的投影原理是通过微镜将需要的光反射至投影镜头，而将不需要的光反射至光吸收器进行吸收，从而实现影像的投影，而其反射方向则是通过控制微镜角度来实现的。因此，DLP投影装置的光源调节和图案形成是分别运作的。

一般DMD的微镜角度有+12°、0°、-12°三挡，0°是初始位置，+12°时反射光朝向投影镜头，记为“开”或“1”，-12°时反射光朝向光吸收器，记为“关”或“0”。在一个翻转周期内，微镜的状态只能为1或0，即微镜角度要么为+12°，要么为-12°。

DLP的图案形成是基于RGB色彩模式，RGB值就是RGB三个通道各自的色彩的亮度，在DLP中是以光源亮度积分的方式实现的。对于1600万色DLP(即用于输出8位深度图的DLP)，其RGB三个通道各有0～255共256阶。现有的DLP投影方法是根据待投影像素的RGB值，以恒定1单位强度的光源亮度在相应RGB通道下对相应的微镜进行照射，光源每被微镜反射至投影镜头一次，则对应的像素位置累积1单位的光源亮度，RGB值等于相应RGB通道下微镜状态为1的翻转周期数。例如，RGB值为255、120、50的像素表示对应的微镜在R通道下占据255个状态为1的翻转周期、在G通道下占据120个状态为1的翻转周期、B通道下占据50个状态为1的翻转周期。

在计算机图像领域，单通道图像特指灰度图(注意：单通道区别于单个通道，“单通道图像”是固定术语)，灰度图的通道亮度称为灰度。利用DLP投影灰度图，只需要将投影出的像素的RGB值设为与原始单通道图像中对应像素的灰度相等即可。例如，原始8位深度单通道图像中灰度为76的像素，利用DLP投影时对应的RGB值为76、76、76。

由于8位深度图的RGB三个通道的亮度最大值均为255，RGB三通道各需要1单位的光源亮度累积255次，因此，每个通道最少需要255个翻转周期才能表示相应的0～255共256阶亮度。根据现有的DLP类型，三个通道可以同时或轮流照射。如果RGB三通道同时照射，则最少需要255个翻转周期才能显示一张8位深度的RGB图或灰度图。

对于DLP的每个通道而言，255个翻转周期中，微镜状态为1的翻转周期数决定了该通道的亮度，现有的DLP是恒定以1单位光源亮度进行照射，例如，R通道下微镜状态为1的翻转周期有76个，其余翻转周期内微镜状态为0，则该微镜对应的像素的R通道亮度为76；255个翻转周期内微镜状态全为0，则该微镜对应的R通道亮度为0。假设微镜翻转的频率为1020Hz，所有通道同时投影，则投影8位深度图像的帧率为1020Hz÷255＝4Hz。

通过压缩位深度进行投影加速的方法如下，将位深度由8位压缩至7位，则单个通道的亮度由256阶压缩为128阶，从而将翻转周期数从255个缩减至127个。此时投影的帧率提升为1020Hz÷127＝8.03Hz，投影速度提升了1倍。但是由于压缩后亮度只能以2为单位进行变化，得到的图像质量则大幅下降，可以明显看见锯齿，压缩倍率越高，图像质量下降越大。

基于上述DLP和DMD的基本原理，为了在提升投影速度的同时保持位深度不变，即保持图像质量不下降，如图1所示，本发明提出了如下方案：

对于n位深度的待投影图像，该投影加速方法包括以下步骤：

S101、将单个通道的2ⁿ阶亮度N_总分为高n-i位和低i位两部分亮度之和，n＞i≥2，记为：

N_总＝N_高+N_低

式中，N_总为0～2ⁿ-1之间的任意整数，N_高表示高n-i位亮度，N_低表示低i位亮度；高n-i位亮度按照步骤S102处理得到，低i位亮度按照步骤S103处理得到；

若直接利用光源亮度表示单个通道的亮度，则有：

N_总＝X×2^(n-i)单位光源亮度+Y×1单位光源亮度

N_高＝X×2^(n-i)单位光源亮度

N_低＝Y×1单位光源亮度

式中，X是在对应通道下，以2^(n-i)单位的光源亮度进行照射时，所需的微镜状态为1的翻转周期数，X的值有0～2^(n-i)-1共2^(n-i)阶；

Y是在对应通道下，以1单位的光源亮度进行照射时，所需的微镜状态为1的翻转周期数，Y的值有0～2ⁱ-1共2ⁱ阶；

对应通道的N_总＝0时，需要微镜在对应通道下所有翻转周期内的状态均为0，此时X＝0，Y＝0。

S102、在对应通道下，以2^(n-i)单位的光源亮度进行照射，需要1个状态为1的翻转周期就可以产生1单位光源2^(n-i)个周期的光通量，此时每个状态为1的翻转周期亮度变化量为2^(n-i)阶，从而生成高n-i位的亮度N_高；

S103、在对应通道下，以1单位的光源亮度进行照射，需要2ⁱ个状态为1的翻转周期可以产生1单位光源2ⁱ个周期的光通量，此时每个状态为1的翻转周期亮度变化量为1阶，从而生成低i位的亮度N_低。

按照本发明的上述方法，高n-i位只需要占据2^(n-i)-1个翻转周期，低i位则需要占据2ⁱ-1个翻转周期，因此可以将单个通道的总投影周期缩减至2^(n-i)+2ⁱ-2个。其中，步骤S102与S103的先后顺序可以调换。

特殊地，当n为偶数时，i＝n/2可以使得投影效率最大化；当n为奇数时，i＝(n±1)/2可以使得投影效率最大化。

下面结合几个具体实施例对本发明的方法进行进一步说明：

【实施例1】n为偶数，i＝n/2。

如图2所示，本实施例的一种基于位深度分割的提升投影速度的方法，包括以下步骤：

S101、将n位深度图像的单个通道2ⁿ阶亮度N_总分割为高n/2位和低n/2位两部分亮度N_高、N_低之和：

N_总＝X×2^(n/2)单位光源亮度+Y×1单位光源亮度

N_高＝X×2^(n/2)单位光源亮度

N_低＝Y×1单位光源亮度

式中，X是在对应通道下，以2^(n/2)单位的光源亮度进行照射时，所需的微镜状态为1的翻转周期数，

Y是在对应通道下，以1单位的光源亮度进行照射时，所需的微镜状态为1的翻转周期数；

对应通道的N_总＝0时，需要微镜在对应通道下所有翻转周期内的状态均为0，此时X＝0，Y＝0。

S102、对于高n/2位，以2^(n/2)单位的光源亮度进行照射，1个翻转周期就可以产生1单位光源照射下2^(n/2)个翻转周期的光通量，因此高n/2位的亮度变化有2^(n/2)级共[2^(n/2)-1]×2^(n/2)阶，共需要占据2^(n/2)-1个翻转周期，每个翻转周期内微镜状态为1或0，每一个翻转周期的亮度变化量为2^(n/2)，从而可以通过翻转微镜进行亮度累积，生成高n/2位的亮度。

S103、对于低n/2位，以1单位的光源亮度进行照射，1个翻转周期就可以产生1单位光源亮度的光通量，因此低n/2位的亮度变化有2^(n/2)阶，共需要占据2^(n/2)-1个翻转周期，每个翻转周期内微镜状态为1或0，每一个翻转周期的亮度变化量为1阶，从而可以通过翻转微镜进行亮度累积，生成低n/2位的亮度。

本实施例中针对单个通道，当用2^(n/2)单位光源亮度进行光照照射时，在一个翻转周期内，就是1单位光源亮度的通道光照照射的2^(n/2)倍，这样在光照总量一定的条件下，单个通道投影所需的翻转周期总数就会大大减少，多通道投影模式下，所有通道所需的翻转周期总数也一样会大大减少。因此，在本发明的位深度分割的策略下，无论是单通道图像投影还是多通道图像投影，投影的速度都可以得到提升。

【实施例2】8位灰度图，n＝8，i＝4。

如图3及表1所示，对于8位灰度图而言，其高4位代表了0～15共16级灰度变化，需要占据15个翻转周期来实现，每一个状态为1的翻转周期灰度变化量为16阶；而低4位也代表了0～15共16级灰度变化，需要占据15个翻转周期来实现，每一个状态为1的翻转周期灰度变化量为1阶。

表1 8位灰度图256阶亮度分割示意表

由于DLP投影装置的光源和图案形成是分别运作的，我们可以将256阶灰度图像的产生分割为2部分，用16单位的光源亮度生成高4位的15阶灰度图案，而用1单位的光源亮度生成低4位的16阶灰度图案。以16单位的光源进行照射时，只需1个微镜周期，就可以产生1单位光源16个周期的光通量。以1个像素为例，若其灰度值为76，8位二进制表示为01001100，则其高四位为0100＝4，即X＝4，低四位为1100＝12，即Y＝12。

为了产生该灰度，按照传统的DLP投影方法，无论是白色通道(gray＝76)还是RGB通道(R＝76，G＝76，B＝76)，单个通道均需要255个翻转周期，其中76个翻转周期内微镜状态为1，其余179个翻转周期内微镜状态为0。在本发明的位深度分割策略下，则单个通道只需要30个翻转周期，前15个周期以16单位的光源亮度进行照射，其中X＝4个翻转周期内微镜状态为1，后15个周期以1单位的光源亮度进行照射，其中Y＝12个翻转周期内微镜状态为1，那么按照光通量计算，这30个周期内单个通道产生的亮度值为：

76＝4×1(周期)×16(光源亮度)+12×1(周期)×1(光源亮度)

本实施例中，将8位灰度图像的单个通道的投影周期从255个翻转周期缩减到30个，投影速度提升了8.5倍。本实施例的光照顺序可以调换，即也可以前15个周期以1单位的光源亮度进行照射，其中12个翻转周期内微镜状态为1，先生成低4位的灰度图案；后15个周期以16单位的光源亮度进行照射，其中4个翻转周期内微镜状态为1，来生成高4位图案。

对于8位RGB图像(俗称1600万色或1678万色图像)，同样可以根据本实施例的表1，按照单个通道的亮度分割方法对各个通道的亮度(即RGB值)进行分割，照射方法、微镜翻转方法同理，不再赘述。

【实施例3】4位深度图像，n＝4，i＝2。

如图4及表2所示，将4位深度图像的单个通道的16阶亮度拆分为高2位和低2位两部分，其高2位代表了0～3共4级亮度变化，需要占据3个翻转周期来实现，每一个状态为1的翻转周期亮度变化量为4阶；而低2位也代表了0～3共4级灰度变化，需要占据3个翻转周期来实现，每一个状态为1的翻转周期亮度变化量为1阶。

表2 4位深度图16阶亮度分割示意表

高2位的4级灰度变化，若以4单位的光源亮度进行照射，需要1个翻转周期就可以产生1单位光源4个周期的光通量，每一个翻转周期内微镜状态为1或0，每一个翻转周期的亮度变化为4阶，需要占据3个翻转周期，生成高2位的4阶灰度图案；同理低2位的4级灰度变化，需要占据3个翻转周期，每一个翻转周期的亮度变化为1阶，用1单位的光源亮度进行照射，需要3个翻转周期可以产生低2位的4阶灰度变化，每个翻转周期内的微镜状态是1或0。本实施例中微镜的翻转周期由15个减少为6个，投影速度提升了2.5倍。

需要说明的是，4位深度图1单位的光源亮度相当于8位深度图1单位的光源亮度的2^8-4＝16倍，因此，4位深度图每阶亮度的变化程度巨大，锯齿非常明显，本发明可以在提升4位深度图投影速度的同时，避免4位深度图的质量进一步下降。

通过上述实施例可以理解，本发明适用于各种位深度图像的快速投影处理，例如7位深度、10位深度、16位深度等，不同位深度的投影加速操作方法及原理是相同的，区别仅在于n、i的取值，将n、i的取值直接代入本发明的方法即可，在满足n＞i≥2的前提下，n为偶数、奇数不影响本发明的实现。此外，由上述实施例可知，原始图像的位深度越大，本发明的投影提速效果越明显。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于位深度分割的投影加速方法，用于DLP投影装置的加速投影，记DLP投影装置的微镜将光源发射的光反射到对应的像素位置时，微镜的状态为1，否则微镜的状态为0，则单个翻转周期内微镜的状态为1或0，其特征在于，对于n位深度的待投影图像，该投影加速方法包括以下步骤：

S101、将单个通道的2ⁿ阶亮度N_总分为高n-i位和低i位两部分亮度之和，n＞i≥2，记为：

N_总＝N_高+N_低

式中，N_总为0～2ⁿ-1之间的任意整数，N_高表示高n-i位亮度，N_低表示低i位亮度；高n-i位亮度按照步骤S102处理得到，低i位亮度按照步骤S103处理得到；

S102、在对应通道下，以2^(n-i)单位的光源亮度进行照射，需要1个状态为1的翻转周期就产生1单位光源2^(n-i)个周期的光通量，此时每个状态为1的翻转周期亮度变化量为2^(n-i)阶，从而通过翻转微镜进行亮度累积，生成高n-i位的亮度N_高；

S103、在对应通道下，以1单位的光源亮度进行照射，需要2ⁱ个状态为1的翻转周期产生1单位光源2ⁱ个周期的光通量，此时每个状态为1的翻转周期亮度变化量为1阶，从而通过翻转微镜进行亮度累积，生成低i位的亮度N_低。

2.如权利要求1所述的一种基于位深度分割的投影加速方法，其特征在于，步骤S101中，

N_总＝X×2^(n-i)单位光源亮度+Y×1单位光源亮度

N_高＝X×2^(n-i)单位光源亮度

N_低＝Y×1单位光源亮度

式中，X是在对应通道下，以2^(n-i)单位的光源亮度进行照射时，所需的微镜状态为1的翻转周期数，

Y是在对应通道下，以1单位的光源亮度进行照射时，所需的微镜状态为1的翻转周期数；

对应通道的N_总＝0时，需要微镜在对应通道下所有翻转周期内的状态均为0，此时X＝0，Y＝0。

3.如权利要求2所述的一种基于位深度分割的投影加速方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对于一帧n位深度的图像，按照步骤S101～S103对该图像中的所有通道下所有像素的亮度进行分解，并计算相应的X、Y的值；

步骤2：对于单个通道，先以2^(n-i)单位的光源亮度照射所有微镜2^(n-i)-1个翻转周期，再以1单位的光源亮度照射所有微镜2ⁱ-1个翻转周期，其中：

N_总＝0的像素对应的微镜在所有翻转周期内的状态均为0；

X＝0且Y＞1的像素对应的微镜，在前2^(n-i)-1个翻转周期内微镜状态均为0；在后2ⁱ-1个翻转周期内有Y个翻转周期微镜状态为1，2ⁱ-1-Y个翻转周期微镜状态为0；

X＞1且Y＝0的像素对应的微镜，在前2^(n-i)-1个翻转周期内有X个翻转周期微镜状态为1，2^(n-i)-1-X个翻转周期微镜状态为0；在后2ⁱ-1个翻转周期内微镜状态均为0；

X＞1且Y＞1的像素对应的微镜，在前2^(n-i)-1个翻转周期内有X个翻转周期微镜状态为1，2^(n-i)-1-X个翻转周期微镜状态为0；在后2ⁱ-1个翻转周期内有Y个翻转周期微镜状态为1，2ⁱ-1-Y个翻转周期微镜状态为0。

4.如权利要求2所述的一种基于位深度分割的投影加速方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对于一帧n位深度的图像，按照步骤S101～S103对该图像中的所有通道下所有像素的亮度进行分解，并计算相应的X、Y的值；

步骤2：对于单个通道，先以1单位的光源亮度照射所有微镜2ⁱ-1个翻转周期，再以2^(n-i)单位的光源亮度照射所有微镜2^(n-i)-1个翻转周期，其中：

N_总＝0的像素对应的微镜在所有翻转周期内的状态均为0；

X＝0且Y＞1的像素对应的微镜，在前2ⁱ-1个翻转周期内有Y个翻转周期微镜状态为1，2ⁱ-1-Y个翻转周期微镜状态为0；在后2^(n-i)-1个翻转周期内微镜状态均为0；

X＞1且Y＝0的像素对应的微镜，在前2ⁱ-1个翻转周期内微镜状态均为0；在后2^(n-i)-1个翻转周期内有X个翻转周期微镜状态为1，2^(n-i)-1-X个翻转周期微镜状态为0；

X＞1且Y＞1的像素对应的微镜，在前2ⁱ-1个翻转周期内有Y个翻转周期微镜状态为1，2ⁱ-1-Y个翻转周期微镜状态为0；在后2^(n-i)-1个翻转周期内有X个翻转周期微镜状态为1，2^(n-i)-1-X个翻转周期微镜状态为0。

5.如权利要求1～4任意一项所述的一种基于位深度分割的投影加速方法，其特征在于，n为偶数时，i＝n/2，i≥2；n为奇数时，i＝(n±1)/2，i≥2。

6.一种基于位深度分割的投影加速***，其特征在于，包括处理器以及投影加速程序模块；所述投影加速程序模块在被所述处理器调用时，执行如权利要求1～5任意一项所述的投影加速方法。

7.一种基于位深度分割的DLP投影装置，包括微镜阵列、光源、投影镜头以及处理器，微镜阵列由多个可独立翻转的微镜组成，用于将光源发射的光反射至投影镜头的指定位置，处理器用于控制光源亮度以及控制各个微镜的翻转角度，在单个翻转周期内，将光源发射的光反射至投影镜头的指定位置时微镜的状态记为1，否则微镜的状态为0，其特征在于，还包括投影加速程序模块；所述投影加速程序模块在被所述处理器调用时，执行如权利要求1～5任意一项所述的投影加速方法。

Images