CN112927656A - 一种基于fpga的屏幕背光控制方法及*** - Google Patents

一种基于fpga的屏幕背光控制方法及*** Download PDF

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林碧云
胡伦庭
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    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
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Abstract

本发明涉及一种基于FPGA的屏幕背光控制方法及***，该方法包括以下步骤：步骤1、将串行视频数据输入视频解码模块中，视频解码模块将串行视频数据解码转换为RGB格式的并行数据，并行数据包括亮度数据和视频数据；步骤2、亮度计算模块根据亮度数据计算发光二极管阵列的每个分区的亮度值，并使用状态机的方式对发光二极管阵列进行亮度控制；步骤3、视频编码模块将视频数据转换为串行视频数据并输出到屏幕端。本发明可用于LED/Mini‑LED背光的控制，将视频数据输入FPGA，经过将数据转换为并行信号，并提取亮度数据后，结合亮度计算模块和视频编码模块对视频进行输出，以达到提高显示对比度的效果。

Description

一种基于FPGA的屏幕背光控制方法及***
技术领域
本发明涉及背光控制技术领域，具体的讲是一种基于FPGA的屏幕背光控制方法及***。
背景技术
当前市面上存在的显示器背光控制方法大部分是整体亮度控制，或者是有专用的ASIC进行背光控制，这样的控制灵活***底，可扩展性低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供种基于FPGA的屏幕背光控制方法及***，本发明可实现对LED、Mini-LED的背光控制。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种基于FPGA的屏幕背光控制方法，包括以下步骤：
步骤1、将串行视频数据输入视频解码模块中，视频解码模块将串行视频数据解码转换为RGB格式的并行数据，并行数据包括亮度数据和视频数据；
步骤2、亮度计算模块根据亮度数据计算发光二极管阵列的每个分区的亮度值，并使用状态机的方式对发光二极管阵列进行亮度控制；
步骤3、视频编码模块将视频数据转换为串行视频数据并输出到屏幕端。
进一步的，所述步骤1中将视频数据转换为亮度数据的计算公式为：
Lumi＝Max(Ri，Gi，Bi)
其中，Lumi表示第i个像素的亮度值，Ri表示i个像素的红色分量，Gi表示i个像素的绿色分量，Bi表示i个像素的蓝色分量。
进一步的，所述步骤2中计算发光二极管阵列的每个分区亮度值的算法具体包括以下步骤：
步骤21、根据发光二极管阵列的分区数，统计每个分区的亮度信息，分区亮度值的计算公式为：
Figure BDA0002921464520000021
其中，
Figure BDA0002921464520000022
表示第i个像素的亮度值的平方，Lumi表示第i个像素的亮度值，Lumblock(j)表示第j个分区的亮度值。
步骤22、对区域亮度进行空域平滑，空域滤波公式为：
Figure BDA0002921464520000023
其中，Lum_filter_wblock(j)表示第j个分区滤波后的亮度值，ωi表示第j个分区的权重系数；
步骤23、对视频流帧间的数据进行时域滤波，滤波公式为：
Figure BDA0002921464520000024
其中，
Figure BDA0002921464520000025
表示第j分区第t帧的滤波后亮度值，
Figure BDA0002921464520000026
表示第j分区第t帧的滤波前亮度值；
步骤24、自定义用于突出亮度区间对比度的映射函数y＝f(x)，将计算得到的区域亮度值映射到背光控制部分的输出亮度范围内，其中y为最后映射并输出给背光的亮度值，x为图像的某个区域的亮度值。
采取上述进一步的有益效果为，通过对区域亮度进行空域平滑处理，保证区域之间不会出现亮度的剧变，通过对视频流帧间的数据进行时域滤波，保证背光亮度不会出现闪动。
一种基于FPGA的屏幕背光控制***，其特征在于，包括FPGA，所述FPGA包括视频解码模块、亮度计算模块和视频编码模块，所述视频解码模块用于接收串行视频并将串行视频解码为亮度数据和视频数据，所述亮度计算模块用于根据亮度数据计算得到背光控制数据并输出到屏幕端，所述视频编码模块用于将视频数据转换为串行数据并输出到屏幕端。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明可用于LED/Mini-LED背光的控制，将视频数据输入FPGA，经过将数据转换为并行信号，并提取亮度数据后，结合亮度计算模块和视频编码模块对视频进行输出，以达到提高显示对比度的效果。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为FPGA***框架示意图；
图2为图像分区示意图；
图3为空域滤波权重示意图；
图4为直线型映射曲线示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种基于FPGA的屏幕背光控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将串行视频数据输入视频解码模块中，视频解码模块将串行视频数据解码转换为RGB格式的并行数据，并行数据包括亮度数据和视频数据；
其中将视频数据转换为亮度数据的计算公式为：
Lumi＝Max(Ri，Gi，Bi)
其中，Lumi表示第i个像素的亮度值，Ri表示i个像素的红色分量，Gi表示i个像素的绿色分量，Bi表示i个像素的蓝色分量；
步骤2、亮度计算模块根据亮度数据计算发光二极管阵列的每个分区的亮度值，具体包括一下步骤：
步骤21、如图2所示，根据发光二极管阵列的分区数，统计每个分区的亮度信息，分区亮度值的计算公式为：
Figure BDA0002921464520000041
其中，
Figure BDA0002921464520000042
表示第i个像素的亮度值的平方，Lumi表示第i个像素的亮度值，Lumblock(j)表示第j个分区的亮度值。
步骤22、对区域亮度进行空域平滑，空域滤波公式为：
Figure BDA0002921464520000043
其中，Lum_filter_wblock(j)表示第j个分区滤波后的亮度值，ωi表示第j个分区的权重系数，如图3所示为空域滤波权重示意图；
步骤23、对视频流帧间的数据进行时域滤波，滤波公式为：
Figure BDA0002921464520000044
其中，
Figure BDA0002921464520000045
表示第j分区第t帧的滤波后亮度值，
Figure BDA0002921464520000046
表示第j分区第t帧的滤波前亮度值；
步骤24、自定义用于突出亮度区间对比度的映射函数y＝f(x)，将计算得到的区域亮度值映射到背光控制部分的输出亮度范围内，其中y为最后映射并输出给背光的亮度值，x为图像的某个区域的亮度值，映射后的区域亮度数值范围由0～255拉伸到0～4095，将(x，y)绘制成映射曲线，如图4所示，映射曲线一般使用的是S型曲线或直线型；
并使用状态机的方式对发光二极管阵列进行亮度控制；
步骤3、视频编码模块将视频数据转换为串行视频数据并输出到屏幕端。
如图1所示，一种基于FPGA的屏幕背光控制***，包括FPGA，所述FPGA包括视频解码模块、亮度计算模块和视频编码模块，所述视频解码模块用于接收串行视频并将串行视频解码为亮度数据和视频数据，所述亮度计算模块用于根据亮度数据计算得到背光控制数据并输出到屏幕端，所述视频编码模块用于将视频数据转换为串行数据并输出到屏幕端。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于FPGA的屏幕背光控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将串行视频数据输入视频解码模块中，视频解码模块将串行视频数据解码转换为RGB格式的并行数据，并行数据包括亮度数据和视频数据；
步骤2、亮度计算模块根据亮度数据计算发光二极管阵列的每个分区的亮度值，并使用状态机的方式对发光二极管阵列进行亮度控制；
步骤3、视频编码模块将视频数据转换为串行视频数据并输出到屏幕端。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的屏幕背光控制方法，其特征在于，所述步骤1中将视频数据转换为亮度数据的计算公式为：
Lumi＝Max(Ri，Gi，Bi)
其中，Lumi表示第i个像素的亮度值，Ri表示i个像素的红色分量，Gi表示i个像素的绿色分量，Bi表示i个像素的蓝色分量。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的屏幕背光控制方法，其特征在于，所述步骤2中计算发光二极管阵列的每个分区亮度值的算法具体包括以下步骤：
步骤21、根据发光二极管阵列的分区数，统计每个分区的亮度信息，分区亮度值的计算公式为：
Figure FDA0002921464510000011
其中，
Figure FDA0002921464510000012
表示第i个像素的亮度值的平方，Lumi表示第i个像素的亮度值，Lumblock(j)表示第j个分区的亮度值。
步骤22、对区域亮度进行空域平滑，空域滤波公式为：
Figure FDA0002921464510000013
其中，Lum_filter_wblock(j)表示第j个分区滤波后的亮度值，ωi表示第j个分区的权重系数；
步骤23、对视频流帧间的数据进行时域滤波，滤波公式为：
Figure FDA0002921464510000021
其中，
Figure FDA0002921464510000022
表示第j分区第t帧的滤波后亮度值，
Figure FDA0002921464510000023
表示第j分区第t帧的滤波前亮度值；
步骤24、自定义用于突出亮度区间对比度的映射函数y＝f(x)，将计算得到的区域亮度值映射到背光控制部分的输出亮度范围内，其中y为最后映射并输出给背光的亮度值，x为图像的某个区域的亮度值。
4.一种基于FPGA的屏幕背光控制***，其特征在于，包括FPGA芯片，所述FPGA芯片包括视频解码模块、亮度计算模块和视频编码模块，所述视频解码模块用于接收串行视频并将串行视频解码为亮度数据和视频数据，所述亮度计算模块用于根据亮度数据计算得到背光控制数据并输出到屏幕端，所述视频编码模块用于将视频数据转换为串行数据并输出到屏幕端。
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