CN113141438A - 一种灰度图像投影方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种灰度图像投影方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：通过照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据，并基于模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光；其中，不同等级位平面的输出光的强度不同；通过成像DMD根据时序信号同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并接收输出光，然后基于原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到目标图像的灰度投影；其中，同一个显示周期内照明DMD生成的输出光对应的位平面等级，与成像DMD加载的原始图像数据的位平面等级相同。通过两个DMD协同调制，能够实现高动态、高帧频的灰度图像投影。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种灰度图像投影方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
DMD(Digital Micro-mirror Device，数字微镜器件)芯片组是美国德州仪器公司研发的一种反射式空间光调制器，通过对光源(LD/LED/氙灯/激光)进行强度调制生成动态视频，是商用数字光处理(Digital Light Processing，DLP)投影***的核心器件。其中，图像帧频和动态范围(即灰度等级)是DMD的两个主要技术参数。DMD由安装在CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)存储单元上的微镜阵列组成，每一个微镜代表一个像素，当存储单元中的值为“1”，该存储器所对应的微镜转向+12°，微镜处于打开状态，反射光线将通过镜头投射出去；当存储单元中的值为“0”，则该存储器所对应的微镜转向-12°，微镜处于关闭状态；当DMD不工作的时候，微镜置于水平位置，处于释放状态。通过控制每个微镜的“开”和“关”的状态来表现每个像素点的亮暗，从而展现出一幅位宽为1位的图像。
由于DMD的两种工作状态“开”和“关”只代表像素“1”和“0”，因此投影得到的是一幅二值图像，为实现更高的动态范围，需要进行灰度调制。通用技术中，采用脉宽灰度调制(Pulse Width Modulation，PWM)，即占空比调制，由PWM调制原理可知，位平面0的显示时间是PWM调制的“基本时间单元”，应不低于器件的最小显示时间，即DMD的稳定时间和数据加载时间之和，因此，PWM调制可以实现的最高帧频也将受到这个“基本时间单元”的约束，当模拟更高动态范围的图像时，可实现的帧频就会降低。因此，如何提高灰度图像投影的帧频和动态范围是目前亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种灰度图像投影方法、装置、设备及介质，能够实现高动态、高帧频的灰度图像投影。其具体方案如下：
第一方面，本申请公开了一种灰度图像投影方法，包括：
通过照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据，并基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光；其中，所述不同等级位平面的输出光的强度不同；
通过成像DMD根据所述时序信号同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并接收所述输出光，然后基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影；
其中，同一个显示周期内所述照明DMD生成的输出光对应的位平面等级，与所述成像DMD加载的原始图像数据的位平面等级相同。
可选的，所述通过照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据之前，还包括：
通过同步控制电路利用边沿触发方式，同步向所述照明DMD和所述成像DMD发送所述时序信号。
可选的，所述接收所述输出光之前，还包括：
通过同步照明组镜接收并均匀化所述照明DMD生成的输出光，并将均匀化后的输出光照射到所述成像DMD。
可选的，所述基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光，包括：
根据所述不同灰度等级的模板图像数据，按照所述显示周期调整所述照明DMD内部微镜的开关状态，得到不同等级位平面；
分别利用每个等级的位平面接收并反射照明光源及准直均化光学***发射的均匀光照，生成不同等级位平面的输出光。
可选的，所述依次加载不同灰度等级的模板图像数据之前，还包括：
根据所述目标图像的位宽数值，构建对应数量的不同灰度等级的模板图像数据；
将所述模板图像数据存储在所述照明DMD的内存中，以便照明DMD根据所述模板图像数据形成不同等级位平面的目标微镜状态；其中，所述不同等级位平面的目标微镜状态下的微镜开态比例，为倒序排列的2的n次幂数列，且首个位平面的微镜全部处于开态。
可选的，所述基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影，包括：
根据所述原始图像数据，按照所述显示周期调整所述成像DMD内部微镜的开关状态，以便所述成像DMD内部的每个微镜选择性的反射所述不同等级位平面的输出光，以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影。
可选的，所述同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据之前，还包括：
根据所述目标图像的位宽数值，按照灰度级将所述目标图像拆分为对应数量的1位灰度图像；
将所述1位灰度图像存储在所述成像DMD的内存中，以得到所述目标图像的不同等级位平面的原始图像数据。
第二方面，本申请公开了一种灰度图像投影装置，包括：
照明DMD，用于根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据，并基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光；其中，所述不同等级位平面的输出光的强度不同；
成像DMD，用于根据所述时序信号同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并接收所述输出光，然后基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影；
其中，同一个显示周期内所述照明DMD输出光的位平面等级，与所述成像DMD加载的原始图像数据的位平面等级相同。
第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括：
存储器，用于保存计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述的灰度图像投影方法。
第四方面，本申请公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中计算机程序被处理器执行时实现前述的灰度图像投影方法。
本申请中，通过照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据，并基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光；其中，所述不同等级位平面的输出光的强度不同；通过成像DMD根据所述时序信号同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并接收所述输出光，然后基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影；其中，同一个显示周期内所述照明DMD生成的输出光对应的位平面等级，与所述成像DMD加载的原始图像数据的位平面等级相同。可见，通过时序信号控制照明DMD加载不同灰度等级的模板图像数据，生成不同等级位平面的输出光，并通过该时序信号同时控制成像DMD加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，以便成像DMD中的每个微镜选择性的组合不同光强的输出光，生成不同灰度的像素点，最后得到目标图像的灰度投影。即通过时序信号进行双DMD的协同调制，可以实现更高帧频、更高动态范围的灰度图像投影。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种灰度图像投影方法流程图；
图2为本申请提供的一种具体的灰度图像投影方法流程图；
图3为本申请提供的一种具体的照明DMD微镜阵列分割示意图；
图4为本申请提供的一种具体的照明DMD开态微镜的位置分配示意图；
图5为本申请提供的一种具体的照明DMD输出光的光强比例条形图；
图6为本申请提供的目标图像在不同位平面分割后的示意图；
图7为本申请提供的一种具体的成像DMD微镜开关状态示意图；
图8为本申请提供的一种具体的复合光强组成成分示意图；
图9为本申请提供的一种灰度图像投影装置结构示意图；
图10为本申请提供的一种具体的灰度图像投影***结构图；
图11为本申请提供的一种具体的灰度图像投影设备结构图。
具体实施方式
现有技术中，采用脉宽灰度调制，即占空比调制，受限于DMD的稳定时间和数据加载时间，降低了灰度图像投影的帧频和动态范围。为克服上述技术问题，本申请提出一种灰度图像投影方法，能够实现高动态、高帧频的灰度图像投影。
本申请实施例公开了一种灰度图像投影方法，参见图1所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤S11：通过照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据，并基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光；其中，所述不同等级位平面的输出光的强度不同。
本实施例中，通过照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据，然后基于加载的模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光；其中，上述不同等级位平面的输出光的强度不同。空间灰度调制法是从发光体面积入手，通过组合相邻像素形成一个大的像素单元，控制单元内部“子像素”的亮暗个数，实现灰度调制。本实施例中，上述不同灰度等级的模板图像数据内含有的像素1和0的比例不同，因此当照明DMD依次加载不同灰度等级的模板图像数据后，依次生成的输出光的光强不同，如由亮到暗的输出光，且每个强度的输出光的显示时间为DMD的一个显示周期。
本实施例中，所述基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光，可以包括：根据所述不同灰度等级的模板图像数据，按照所述显示周期调整所述照明DMD内部微镜的开关状态，得到不同等级位平面；分别利用每个等级的位平面接收并反射照明光源及准直均化光学***发射的均匀光照，生成不同等级位平面的输出光。可以理解的是，加载模板图像数据后，照明DMD根据模板图像数据按照所述显示周期调整内部微镜的开关状态，依次形成微镜开合比例不同的多个状态，即形成不同等级位平面，同时利用每个等级的位平面接收并反射照明光源及准直均化光学***发射的均匀光照，由此生成不同光强的输出光。
步骤S12：通过成像DMD根据所述时序信号同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并接收所述输出光，然后基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影。
本实施例中，通过成像DMD根据上述时序信号同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并接收照明DMD输出的输出光，然后基于上述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到上述目标图像的灰度投影。其中，同一个显示周期内照明DMD生成的输出光对应的位平面等级，与成像DMD加载的原始图像数据的位平面等级相同。即当照明DMD输出的输出光的光强最大时，成像DMD加载的原始图像数据为各像素点的最高比特位组成的位平面数据。
本实施例中，所述通过照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据之前，还可以包括：通过同步控制电路利用边沿触发方式，同步向所述照明DMD和所述成像DMD发送所述时序信号。可以理解的是，为实现照明DMD的输出光强和成像DMD加载的原始图像数据实时匹配，通过一个同步控制电路利用边沿触发方式，同步向照明DMD和成像DMD发送时序信号。
本实施例中，所述接收所述输出光之前，还可以包括：通过同步照明组镜接收并均匀化所述照明DMD生成的输出光，并将均匀化后的输出光照射到所述成像DMD。可以理解是，虽然照明DMD内部处于开态的微镜与处于闭合状态的微镜为均匀分布，但是为了保证成像DMD得到的是均匀的光照，还可以通过同步照明组镜接收并均匀化照明DMD生成的输出光，然后将均匀化后的输出光照射到成像DMD。
本实施例中，所述基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影，可以包括：根据所述原始图像数据，按照所述显示周期调整所述成像DMD内部微镜的开关状态，以便所述成像DMD内部的每个微镜选择性的反射所述不同等级位平面的输出光，以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影。其中，帧灰度调制法是通过组合若干“子帧”为一个帧单元，控制不同“子帧”的亮暗个数实现不同灰度。本实施例中，成像DMD加载不同等级位平面的原始图像数据，根据加载的原始图像数据，按照显示周期调整成像DMD内部每个微镜的开关状态，由此一来，每个微镜都会根据依次加载的原始图像数据，不断调整开合状态，以选择性的反射不同等级位平面的输出光，每个微镜根据反射的所有输出光组合成一个目标灰度像素点，不同的微镜生成不同灰度的像素点，以得到上述目标图像的灰度投影。
由上可见，本申实施例中通过照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据，并基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光；其中，所述不同等级位平面的输出光的强度不同；通过成像DMD根据所述时序信号同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并接收所述输出光，然后基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影；其中，同一个显示周期内所述照明DMD生成的输出光对应的位平面等级，与所述成像DMD加载的原始图像数据的位平面等级相同。由此一来，通过时序信号控制照明DMD加载不同灰度等级的模板图像数据，生成不同等级位平面的输出光，并通过该时序信号同时控制成像DMD加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，以便成像DMD中的每个微镜选择性的组合不同光强的输出光，生成不同灰度的像素点，最后得到目标图像的灰度投影。即通过时序信号进行双DMD的协同调制，可以实现更高帧频、更高动态范围的灰度图像投影。
本申请实施例公开了一种具体的基于封装后修复技术的内存修复方法，参见图2所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤S21：根据目标图像的位宽数值，构建对应数量的不同灰度等级的模板图像数据，并将所述模板图像数据存储在照明DMD的内存中。
本实施例中，首先根据目标图像的位宽数值，构建对应数量的不同灰度等级的模板图像数据，然后将上述模板图像数据存储在照明DMD的内存中，以便照明DMD根据上述模板图像数据形成不同等级位平面的目标微镜状态；其中，上述不同等级位平面的目标微镜状态下的微镜开态比例，可以为倒序排列的2的n次幂数列，且首个位平面的微镜全部处于开态。
可以理解的是，为了使照明DMD形成不同光强的输出光，需要预先构建不同灰度等级的模板图像数据，且模板图像数据的数量与目标图像的位宽数值相同，目标图像为需要投影的图像数据，而模板图像数据是为了调整输出光的光强，因此，通过构建含有不同灰度等级的模板图像数据，使照明DMD加载模板图像数据后形成不同等级位平面的目标微镜状态，并且，不同等级位平面的目标微镜状态下的微镜开态比例，为倒序排列的2的n次幂数列，且首个位平面的微镜全部处于开态。例如，对于8bit的目标图像，对应8张不同灰度等级的模板图像数据，照明DMD会依次形成8种不同等级位平面的微镜状态，且内部微镜的开态比例为128:64:32:16:8:4:2:1，且首个位平面的微镜全部处于开态，需要注意的是，每个位平面的微镜的开合均为均匀分布的，以避免输出光不均匀。由此，可以得到对应的8个光强由强到弱的输出光，且输出光的光强比例为128:64:32:16:8:4:2:1，且首个输出光的光强最大。并且可以理解的是，对于相同位宽数值的目标图像，模板图像数据为固定数据，即模板图像数据旨在生成不同的输出光，只与目标图像的位宽数值有关。
步骤S22：根据所述目标图像的位宽数值，按照灰度级将所述目标图像拆分为对应数量的1位灰度图像，得到所述目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并将所述1位灰度图像存储在成像DMD的内存中。
本实施例中，根据目标图像的位宽数值，按照灰度级将目标图像拆分为对应数量的1位灰度图像，然后将上述1位灰度图像存储在成像DMD的内存中，以得到目标图像的不同等级位平面的原始图像数据。
可以理解的是，对一幅用多个比特位表示像素点灰度值的图像来说，其中的每个比特可看作表示了1个二值的平面，各像素位置相同的位形成的一个平面，称为位平面。因此，先根据目标图像的位宽数值，按照灰度级将目标图像拆分为对应数量的1位灰度图像，然后将所有的1位灰度图像存储在成像DMD的内存中，以存储完成目标图像的不同等级位平面的原始图像数据。1位灰度图像即每个像素点含有一个比特位数据，例如，一个位宽数值为8位的目标图像，即每个像素点由8个比特位表示的图像，按照比特位顺序，将上述8位的目标图像拆分为8张1位的灰度图像，以得到目标图像的不同等级位平面的原始图像数据。
步骤S23：通过所述照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据，并基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光；其中，所述不同等级位平面的输出光的强度不同。
步骤S24：通过所述成像DMD根据所述时序信号同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并接收所述输出光，然后基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影。
本实施例中，同一个显示周期内所述照明DMD生成的输出光对应的位平面等级，与所述成像DMD加载的原始图像数据的位平面等级相同。可以理解的是，照明DMD加载模板图像数据的同时，成像DMD加载原始图像数据，成像DMD根据原始图像数据调整内部微镜状态，并利用形成的微镜状态选择性接收照明DMD照射的输出光，由此，生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影。
其中，关于上述步骤S21、步骤S24、步骤S26的具体过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。
由上可见，本实施例中根据目标图像的位宽数值，构建对应数量的不同灰度等级的模板图像数据，并将所述模板图像数据存储在照明DMD的内存中，根据所述目标图像的位宽数值，按照灰度级将所述目标图像拆分为对应数量的1位灰度图像，得到所述目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并将所述1位灰度图像存储在成像DMD的内存中，以便照明DMD和成像DMD在接收到时序信号后，加载内存中的图像，生成不同光强的输出光，并由成像DMD中的每个微镜选择性的组合不同光强的输出光，生成不同灰度的像素点，最后得到目标图像的灰度投影。实现更高帧频、更高动态范围的灰度图像投影。
下面以TI公司生产的DLP Discovery 4100芯片组为例，对本方案进行进一步的说明，包括微镜阵列DLP9500、控制器DLPC410、可编程存储器DLPR410、两个微镜驱动器DLPA200和驱动板V9501。DLP Discovery 4100芯片组的阵列规模为1920×1080，时钟频率为400MHz，1bit刷新频率为17857Hz，8bits刷新频率为266Hz，内部DMD通过4组16bits的LVDS总线进行DDR(Double Data Rate，双倍速率)模式数据加载，计算得加载1行数据为1920bits，需要15个时钟周期，消耗时间0.0375μs；加载1080行数据则需要40.5μs；复位、稳定和数据加载时间之和为1个1bit周期。官方给出的DMD型号的1个1bit周期实测值为56μs。定义tn为位平面的显示周期，例如，本实施例目的为实现8bit灰度图像的投影，显示周期t7＝t6＝t5＝t4＝t3＝t2＝t1＝t0＝56μs。
对于照明DMD来说，工作时，照明DMD的微镜处于开态时反射照明光源光强进入同步照明镜组，处于关态时反射照明光源光强进入吸收池。吸收池用于吸收杂散光，避免器件因被长时间光照而过热。为了保证照明DMD反射光强的均匀性，开态微镜均匀分布在微镜阵列中，保证8个位平面的开态比例为128:64:32:16:8:4:2:1，并逐帧循环。
由于DLP9500的阵列规模为1920×1080，为保证照明DMD提供的光照尽量均匀，将微镜阵列等分成120×135个子区域，每个区域包含16(行方向)×8(列方向)个微镜单元，如图3所示。位平面7提供128/128的光源强度，需要每16×8的区域亮128个像素，即全亮；位平面6提供64/128的光源强度，需要每16×8的区域中有64个像素在开态；位平面5提供32/128的光源强度，即微镜阵列每128个像素中有32个像素在开态，依次类推。为了直观表示像素分配的均匀性，这里取(16×8)×2的区域用于展示开态微镜的位置分配，如图4所示，白色代表“开”，黑色代表“关”。
将由此构建的8张不同灰度等级的模板图像数据，存入照明DMD，并在接收到时序信号后根据显示周期，即56μs，依次加载上述模板图像数据，由此一来，得到的八个输出光的光强比例为128:64:32:16:8:4:2:1，如图5所示，位平面7为128级灰度显示，此时照明DMD器件的所有微镜都在开态位置停留56μs，此时照明光源的出射光经过照明DMD器件反射进入同步照明镜组，进而投射给成像DMD，辐照度为E。位平面6为64级灰度显示，此时照明DMD器件有50％的微镜在开态位置停留56μs，另外50％的微镜在关态位置停留56μs，此时照明光源的出射光经过照明DMD器件反射进入同步照明镜组，辐照度为E/2，其余的E/2被吸收池吸收。位平面5为32级灰度显示，此时照明DMD器件有25％的微镜在开态位置停留56μs，另外75％的微镜在关态位置停留56μs，此时照明光源的出射光经过照明DMD器件反射进入照明光路，此时辐照度为E/4，其余的3E/4被吸收池吸收。其余位平面的工作过程如上述依次类推，照明DMD在每一帧图像均播放该8个位平面。
同时，成像DMD根据上述时序信号，同步依次加载存储的目标图像的不同等级位平面的原始图像数据；为了实现8个位平面的显示，需要使用计算机预先将1张8bits灰度图像拆分为8张1位灰度图像，即1bit灰度图像，然后存储在成像DMD的内存中。以“Lena”图为例，如图6所示，位平面7包含所有像素的最高位，位平面6包含所有像素的次高位，依次类推，若是RGB视频文件，则需先将视频文件解码为多张8bits灰度图像，然后分别进行拆分存储。
成像DMD接收到照明DMD反射来的光强后，需要根据目标图像再次进行调制，即当成像DMD加载原始图像数据后，会根据原始图像数据调整内部微镜的开关状态；以目标图像中某一个灰度为212的像素点为例，其在8个位平面的开关态如图7所示，位平面7、6、4、2的微镜处于开态，反射光强进入投影镜头；位平面5、3、1、0的微镜处于关态，反射光强进入吸收池。因此，通过两个DMD时间上的同步配合，可以生成灰度为212的像素点，其在8个位平面的复合光强如图8所示。且根据照明DMD的不同位平面的输出光，可实现0-256任意灰度值的像素点，不同灰度的像素点构成一幅8bits的灰度图像。此时，实现1帧8bits图像所耗时间为56μs×8＝0.448ms，可实现的帧频为2232Hz，远高于官方给出的该型号DMD芯片在PWM调制状态下可实现的最高帧频266Hz。
本实施例中，如果要实现更高动态范围的灰度图像投影，如9bits、10bits、11bits等。以9bits为例，此时需要将8个位平面更改为9个位平面，每个位平面的显示时间依然为56μs，照明DMD的9个位平面的输出光的光强比例为256:128:64:32:16:8:4:2:1，成像DMD的原始图像应为9bits的“Lena”图，拆分成9个1位灰度图像。此时可以显示0-512灰度图像，每帧图像时间为56μs×9＝0.504ms，可实现最高帧频为1984Hz。
进一步，本实施例中也可以增加位平面的显示周期，如100μs，具体可以通过API接口控制DMD工作模式为Flexible PWM模式，然后使用8个触发信号控制8个位平面的时间均为100μs。此时，显示一帧8bits图像时间为100μs×8＝0.8ms，可实现帧频为1250Hz。需要说明的是，当一个显示周期为56μs时，具体可通过可编程应用接口设定DMD的显示模式为uninterrupted模式，即二值模式，此模式下只需要一个时序信号，DMD即可根据显示周期依次加载不同位平面等级的图像数据，但在Flexible PWM模式下，每个位平面数据的加载都需要一个时序信号。
需要说明的是，本实施例中只是以DLP Discovery 4100芯片组为例，当然也可以使用其它型号的DMD芯片，只需要根据该型号DMD参数调整位平面时长和图像数据加载的格式即可。并且，照明DMD和成像DMD也可以先进行低位位平面0的显示，最后进行高位位平面7的显示，两个DMD配合调整即可。
由上可见，本实施例解决现有单DMD的PWM灰度调制方法在帧频和动态范围上的瓶颈问题，通过利用双DMD协同调制的方法，可以实现高动态、高帧频的灰度图像投影。
相应的，本申请实施例还公开了一种灰度图像投影装置，参见图9所示，该装置包括：
照明模块11，用于通过照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据，并基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光；其中，所述不同等级位平面的输出光的强度不同；
成像模块12，用于通过成像DMD根据所述时序信号同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并接收所述输出光，然后基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影；
其中，同一个显示周期内所述照明DMD输出光的位平面等级，与所述成像DMD加载的原始图像数据的位平面等级相同。
在一些具体实施例中，所述灰度图像投影装置还可以包括：
信号发送模块，用于通过同步控制电路利用边沿触发方式，同步向所述照明DMD和所述成像DMD发送所述时序信号；
输出光均化模块，用于通过同步照明组镜接收并均匀化所述照明DMD生成的输出光，并将均匀化后的输出光照射到所述成像DMD；
进一步的，本申请实施例还公开了一种具体的灰度图像投影***，例如图10所示，图中的内容不能被认为是对本申请的使用范围的任何限制。该灰度图像投影***包括照明DMD、成像DMD、同步控制电路、照明光源及准直匀化光学***、同步照明镜组和投影***。其中，所述照明DMD用于根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据，并基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光；其中，所述不同等级位平面的输出光的强度不同；所述成像DMD用于根据所述时序信号同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并接收所述输出光，然后基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影；其中，同一个显示周期内所述照明DMD生成的输出光对应的位平面等级，与所述成像DMD加载的原始图像数据的位平面等级相同。所述同步控制电路用于同步触发所述照明DMD和所述成像DMD，所述照明光源及准直匀化光学***用于提供均匀的光照，所述同步照明镜组用于接收匀化照明DMD的输出光，并将均化后输出光照射到成像DMD，所述投影***用于将成像DMD生成的灰度图像投射出去。
进一步的，本申请实施例还公开了一种电子设备，参见图11所示，图中的内容不能被认为是对本申请的使用范围的任何限制。
图11为本申请实施例提供的一种电子设备20的结构示意图。该电子设备20，具体可以包括：至少一个处理器21、至少一个存储器22、电源23、通信接口24、输入输出接口25和通信总线26。其中，所述存储器22用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器21加载并执行，以实现前述任一实施例公开的基于封装后修复技术的内存修复方法中的相关步骤。
本实施例中，电源23用于为电子设备20上的各硬件设备提供工作电压；通信接口24能够为电子设备20创建与外界设备之间的数据传输通道，其所遵循的通信协议是能够适用于本申请技术方案的任意通信协议，在此不对其进行具体限定；输入输出接口25，用于获取外界输入数据或向外界输出数据，其具体的接口类型可以根据具体应用需要进行选取，在此不进行具体限定。
另外，存储器22作为资源存储的载体，可以是只读存储器、随机存储器、磁盘或者光盘等，其上所存储的资源包括操作***221、计算机程序222及包括历史错误信息在内的数据223等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。
其中，操作***221用于管理与控制电子设备20上的各硬件设备以及计算机程序222，以实现处理器21对存储器22中海量数据223的运算与处理，其可以是Windows Server、Netware、Unix、Linux等。计算机程序222除了包括能够用于完成前述任一实施例公开的由电子设备20执行的基于封装后修复技术的内存修复方法的计算机程序之外，还可以进一步包括能够用于完成其他特定工作的计算机程序。
进一步的，本申请实施例还公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现前述任一实施例公开的灰度图像投影方法步骤。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种模板图像数据方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种灰度图像投影方法，其特征在于，包括：
通过照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据，并基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光；其中，所述不同等级位平面的输出光的强度不同；
通过成像DMD根据所述时序信号同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并接收所述输出光，然后基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影；
其中，同一个显示周期内所述照明DMD生成的输出光对应的位平面等级，与所述成像DMD加载的原始图像数据的位平面等级相同。
2.根据权利要求1所述的灰度图像投影方法，其特征在于，所述通过照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据之前，还包括：
通过同步控制电路利用边沿触发方式，同步向所述照明DMD和所述成像DMD发送所述时序信号。
3.根据权利要求1所述的灰度图像投影方法，其特征在于，所述接收所述输出光之前，还包括：
通过同步照明组镜接收并均匀化所述照明DMD生成的输出光，并将均匀化后的输出光照射到所述成像DMD。
4.根据权利要求1所述的灰度图像投影方法，其特征在于，所述基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光，包括：
根据所述不同灰度等级的模板图像数据，按照所述显示周期调整所述照明DMD内部微镜的开关状态，得到不同等级位平面；
分别利用每个等级的位平面接收并反射照明光源及准直均化光学***发射的均匀光照，生成不同等级位平面的输出光。
5.根据权利要求1所述的灰度图像投影方法，其特征在于，所述依次加载不同灰度等级的模板图像数据之前，还包括：
根据所述目标图像的位宽数值，构建对应数量的不同灰度等级的模板图像数据；
将所述模板图像数据存储在所述照明DMD的内存中，以便照明DMD根据所述模板图像数据形成不同等级位平面的目标微镜状态；其中，所述不同等级位平面的目标微镜状态下的微镜开态比例，为倒序排列的2的n次幂数列，且首个位平面的微镜全部处于开态。
6.根据权利要求1所述的灰度图像投影方法，其特征在于，所述基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影，包括：
根据所述原始图像数据，按照所述显示周期调整所述成像DMD内部微镜的开关状态，以便所述成像DMD内部的每个微镜选择性的反射所述不同等级位平面的输出光，以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影。
7.根据权利要求1至6任一项所述的灰度图像投影方法，其特征在于，所述同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据之前，还包括：
根据所述目标图像的位宽数值，按照灰度级将所述目标图像拆分为对应数量的1位灰度图像；
将所述1位灰度图像存储在所述成像DMD的内存中，以得到所述目标图像的不同等级位平面的原始图像数据。
8.一种灰度图像投影装置，其特征在于，包括：
照明模块，用于通过照明DMD根据时序信号依次加载不同灰度等级的模板图像数据，并基于所述模板图像数据利用空间灰度调制法，生成不同等级位平面的输出光；其中，所述不同等级位平面的输出光的强度不同；
成像模块，用于通过成像DMD根据所述时序信号同步依次加载目标图像的不同等级位平面的原始图像数据，并接收所述输出光，然后基于所述原始图像数据利用帧灰度调制法，选择性组合不同等级位平面的输出光以生成不同灰度的像素点，得到所述目标图像的灰度投影；
其中，同一个显示周期内所述照明DMD输出光的位平面等级，与所述成像DMD加载的原始图像数据的位平面等级相同。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于保存计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1至7任一项所述的灰度图像投影方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机程序；其中计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的灰度图像投影方法。
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| CN202110394555.9A CN113141438A (zh) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | 一种灰度图像投影方法、装置、设备及存储介质 |
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- 2021-04-13 CN CN202110394555.9A patent/CN113141438A/zh active Pending
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