CN115131255A - 图像处理电路、电路装置以及电子设备 - Google Patents

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CN115131255A CN202210293165.7A CN202210293165A CN115131255A CN 115131255 A CN115131255 A CN 115131255A CN 202210293165 A CN202210293165 A CN 202210293165A CN 115131255 A CN115131255 A CN 115131255A
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松田秀树
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Abstract

提供图像处理电路、电路装置以及电子设备。图像处理电路包含：伽马校正电路，其利用查找表对输入图像数据进行伽马校正，将输出图像数据输出；输出图像直方图计算电路，其计算输出图像直方图；输入图像直方图计算电路，其计算输入图像直方图；基准直方图计算电路，其基于查找表根据输入图像直方图计算基准直方图；以及直方图比较电路，其进行输出图像直方图与基准直方图的比较。

Description

图像处理电路、电路装置以及电子设备
技术领域
本发明涉及图像处理电路、电路装置以及电子设备。
背景技术
在专利文献1中公开了如下的影像信号处理装置、显示装置以及影像信号处理方法：为了对具有像素数偏向白色侧和黑色侧那样的直方图的影像信号实施使视觉辨认性、对比度感提高那样的伽马校正，基于根据直方图求出的平均亮度值来计算伽马校正量。
专利文献1：日本特开2009-225349号公报
在上述专利文献1的技术中，影像信号处理装置无法判定是否正常地进行了伽马校正本身。因此，即使由于错误的伽马校正而进行了异常显示，也有可能放置异常显示直到人观察影像而识别出异常。
发明内容
本公开的一个方式涉及图像处理电路，该图像处理电路包含：伽马校正电路，其利用查找表对输入图像数据进行伽马校正，将输出图像数据输出；输出图像直方图计算电路，其计算所述输出图像数据的直方图即输出图像直方图；输入图像直方图计算电路，其计算所述输入图像数据的直方图即输入图像直方图；基准直方图计算电路，其基于所述查找表根据所述输入图像直方图计算作为所述输出图像直方图的期待值的基准直方图；以及直方图比较电路，其通过进行所述输出图像直方图与所述基准直方图的比较，判定所述伽马校正电路的所述伽马校正是否正常。
此外，本公开的其他方式涉及包含上述记载的图像处理电路的电路装置。
此外，本公开的另一其他方式涉及包含上述记载的图像处理电路的电子设备。
附图说明
图1是图像处理电路的结构例。
图2是图像处理电路进行的处理的流程图。
图3是图像处理电路的第一详细结构例。
图4是图像处理电路的动作说明图。
图5是图像处理电路的第二详细结构例。
图6是伽马校正错误检测的具体例。
图7是伽马校正错误检测的具体例。
图8是电路装置的结构例。
图9是电子设备的第一结构例。
图10为电子设备的第二结构例。
标号说明
100：图像处理电路；110：伽马校正电路；120：输出图像直方图计算电路；130：输入图像直方图计算电路；140：基准直方图计算电路；150：直方图比较电路；160：寄存器电路；162：查找表；164：CRC期待值；180：CRC错误检测电路；190：选择器；200：电路装置；210：接口电路；220：接口电路；500：电子设备；510：处理装置；520：电光装置；521：显示控制器；522：驱动器；523：电光面板；530：HUD；531：HUD控制器；532：投射装置；GMERR：伽马校正错误信号；HBLANK：水平消隐信号；HISIN：输入图像直方图；HISOUT：输出图像直方图；HISREF：基准直方图；PXIN：输入图像数据；PXOUT：输出图像数据；RGERR：CRC错误信号；VBLANK：垂直消隐信号。
具体实施方式
以下，对本公开的优选实施方式进行详细说明。另外，以下所说明的本实施方式并不是对权利要求书中所记载的内容进行不当限定的方式，在本实施方式中所说明的全部结构并不一定都是必要结构要件。
1.图像处理电路
图1是本实施方式中的图像处理电路100的结构例。图像处理电路100包含伽马校正电路110、输出图像直方图计算电路120、输入图像直方图计算电路130、基准直方图计算电路140、直方图比较电路150、寄存器电路160和CRC错误检测电路180。CRC是循环冗余校验的缩写。
图像处理电路100由逻辑电路构成。例如，图像处理电路100中包含的各电路也可以由单独的逻辑电路构成。或者，也可以是，图像处理电路100是DSP等处理器，记述有各电路的功能的程序、指令集存储于未图示的存储器，处理器执行该程序、指令集，由此实现各电路的功能。DSP是数字信号处理器的缩写。
图2是图像处理电路100进行的处理的流程图。如S1所示，伽马校正前的输入图像数据PXIN被输入到伽马校正电路110和输入图像直方图计算电路130。图像处理电路100按1帧的每个输入图像数据PXIN或者按1水平扫描行的每个输入图像数据PXIN进行以下的S2～S9的处理。但是，图像处理电路100也可以构成为按照多个帧的每个输入图像数据PXIN或者按照多个水平扫描行的每个输入图像数据PXIN进行以下的S2～S9的处理。
如S2所示，伽马校正电路110将存储在寄存器电路160中的查找表162加载到伽马校正电路110内的存储器或寄存器中。伽马校正电路110使用所加载的查找表162对输入图像数据PXIN执行伽马校正，并且输出伽马校正之后的输出图像数据PXOUT。查找表162是描述伽马校正中的灰度值的变换的表，是将校正前的灰度值与校正后的灰度值对应起来的表。伽马校正电路110通过查找表162对输入图像数据PXIN的各像素的灰度值进行变换，由此求出输出图像数据PXOUT的各像素的灰度值。
如S3所示，输出图像直方图计算电路120计算作为输出图像数据PXOUT的直方图的输出图像直方图HISOUT。直方图表示图像中的灰度值的分布。即，直方图表示针对各颜色的各灰度值具有该颜色和灰度值的像素的像素数。与1个颜色和1个灰度值对应的像素数是1个直方图数据，也将该1个直方图数据称为区间。
如S4所示，输入图像直方图计算电路130计算作为输入图像数据PXIN的直方图的输入图像直方图HISIN。
如S5所示，基准直方图计算电路140对在S6中计算出的基准直方图HISREF进行初始化。具体而言，将基准直方图HISREF中的与各灰度值对应的像素数初始化为零。
如S6所示，基准直方图计算电路140根据输入图像直方图HISIN计算作为输出图像直方图HISOUT的期待值的基准直方图HISREF。基准直方图HISREF是理论上作为输出图像直方图HISOUT的期待值求出的直方图，是如果图像处理电路100的处理没有异常则与输出图像直方图HISOUT一致的直方图。基准直方图HISREF具有与输出图像直方图HISOUT相同的尺寸。例如，当RGB各自的像素数据是8比特时，基准直方图HISREF和输出图像直方图HISOUT各自具有3×256个区间。基准直方图计算电路140基于查找表162对输入图像直方图HISIN进行变换，由此计算基准直方图HISREF。更具体而言，基准直方图计算电路140通过查找表162对各灰度值进行变换，将输入图像直方图HISIN中与变换前的灰度值对应的像素数作为基准直方图HISREF中与变换后的灰度值对应的像素数进行累计。
如S7所示，直方图比较电路150通过对输出图像直方图HISOUT与基准直方图HISREF进行比较，判定输出图像直方图HISOUT与基准直方图HISREF是否一致，并将该判定结果作为伽马校正错误信号GMERR输出。
如S8所示，在输出图像直方图HISOUT与基准直方图HISREF一致的情况下，直方图比较电路150判定为正常地进行了伽马校正。
如S9所示，当输出图像直方图HISOUT与基准直方图HISREF不一致时，直方图比较电路150判定为在伽马校正中产生了错误。输出图像直方图HISOUT与基准直方图HISREF不一致暗示了在与伽马校正有关的逻辑、与基准直方图计算有关的逻辑、或者寄存器电路160中存储的查找表162中的任意方产生了暂时性错误。
如S21所示，CRC错误检测电路180根据寄存器电路160中存储的数据来运算CRC值。在寄存器电路160中存储的数据中包含查找表162。将在S21中求出的CRC值称为运算CRC值。
如S22所示，CRC错误检测电路180判定运算CRC值与寄存器电路160中存储的CRC期待值164是否一致，将判定结果作为CRC错误信号RGERR输出。
如S23所示，CRC错误检测电路180在运算CRC值与CRC期待值164一致的情况下，判定为寄存器电路160中存储的数据正常。
如S24所示，CRC错误检测电路180在运算CRC值与CRC期待值164不一致的情况下，判定为在寄存器电路160中存储的数据中产生了错误。运算CRC值与CRC期待值164不一致暗示在寄存器电路160中存储的数据中产生了永久性错误。
如上所述，并行地执行使用了S1～S9所示的直方图的伽马校正错误检测和S21～S24所示的基于CRC的寄存器错误检测。但是，伽马校正错误检测和寄存器错误检测不需要在相同的定时执行，也可以在各自独立的定时执行。如后所述，在消隐期间执行伽马校正错误检测。寄存器错误检测例如可以定期地执行，或者也可以在图像处理电路100的启动时等执行。
在查找表162中产生了异常的情况下，不能正常地进行伽马校正，但如果能够通过CRC检测该查找表162的异常，则能够检测伽马校正的异常。然而，当在定期执行的CRC的间隙在查找表162中产生了短暂性的异常的情况下，CRC无法检测出该异常。此外，由于CRC检查寄存器数据，因此无法进行图像处理执行时的动态验证。即，CRC无法检测在伽马校正处理本身中产生的逻辑错误。需要说明的是，暂时性的异常是指由于噪声、电磁波或放射线等而暂时产生然后恢复正常的异常。
在本实施方式中，图像处理电路100包含伽马校正电路110、输出图像直方图计算电路120、输入图像直方图计算电路130、基准直方图计算电路140和直方图比较电路150。伽马校正电路110通过查找表162对输入图像数据PXIN进行伽马校正，将输出图像数据PXOUT输出。输出图像直方图计算电路120计算作为输出图像数据PXOUT的直方图的输出图像直方图HISOUT。输入图像直方图计算电路130计算作为输入图像数据PXIN的直方图的输入图像直方图HISIN。基准直方图计算电路140基于查找表162，根据输入图像直方图HISIN计算作为输出图像直方图HISOUT的期待值的基准直方图HISREF。直方图比较电路150将输出图像直方图HISOUT与基准直方图HISREF进行比较，以确定伽马校正电路110的伽马校正是否正常。
根据本实施方式，根据伽马校正后的输出图像数据PXOUT来计算输出图像直方图HISOUT，根据输入图像直方图HISIN来计算基准直方图HISREF，因此输出图像直方图计算与基准直方图计算的信号处理路径不同。由此，在伽马校正处理或基准直方图计算中的任一方产生了异常时，输出图像直方图HISOUT与基准直方图HISREF变得不一致，因此能够检测出该异常。该检测能够在针对显示图像的伽马校正处理中动态地执行，因此能够在动作时验证显示图像是否被正常地处理。
此外，在本实施方式中，图像处理电路100包含：寄存器电路160，其存储查找表162；以及CRC错误检测电路180，其检测寄存器电路160中存储的查找表162的CRC错误。
当在查找表162中发生永久性错误时，基于查找表162执行的伽马校正和基准直方图的计算都是异常的，输出图像直方图HISOUT和基准直方图HISREF是异常的，但可能是相同的直方图。根据本实施方式，通过检测查找表162的CRC错误，能够检测查找表162的永久性错误。另外，永久性的错误是指在查找表162的内容发生异常后，不会自然恢复到正常状态的错误，例如是由于短路等硬件异常而产生的错误。
本实施方式的图像处理电路100如以下说明的那样，例如能够应用于汽车的功能安全。但是，图像处理电路100能够应用于进行伽马校正的各种图像处理设备。
汽车业界迅速发展，为了确保产品的可靠性和用户的安全性，在安全方面越来越受到关注。在汽车用途的显示中，向用户提供可靠的显示图像是不可缺少的。因此，为了将重要的信息适当地提供给用户，进行安全性高的显示是不可缺少的。关于这一点，根据本实施方式，能够保证正确地执行了为了显示而进行的图像数据校正。即，本实施方式的图像处理电路100为了达成安全目标，在图像处理的通常动作中，能够检查伽马校正的功能是否正常。本实施方式的图像处理电路100能够检测短暂性的故障和伽马校正查找表的永久性错误这两者。
2.详细结构例
图3是图像处理电路100的第一详细结构例。图像处理电路100包含伽马校正电路110、输出图像直方图计算电路120、输入图像直方图计算电路130、基准直方图计算电路140、直方图比较电路150、寄存器电路160、CRC错误检测电路180以及选择器190。在图3中，图示了与伽马校正错误检测有关的结构，省略了寄存器电路160和CRC错误检测电路180的图示。
在第一详细结构例中，输入图像数据PXIN按照每1个像素数据被输入到图像处理电路100，图像处理电路100按照每1个像素数据进行处理。
图4示出图像处理电路100的动作说明图。垂直消隐信号VBLANK是表示有效期间和垂直消隐的信号，在图4的例子中，VBLANK＝0表示有效期间，VBLANK＝1表示垂直消隐期间。
首先，对有效期间中的图像处理电路100的动作进行说明。在有效期间，输入图像数据PXIN按每1个像素数据依次输入到图像处理电路100。此外，当VBLANK＝0时，输入图像直方图计算电路130和输出图像直方图计算电路120的动作使能(enable)。
输入图像数据PXIN的像素数据、来自基准直方图计算电路140的LUT地址数据lut_addr和垂直消隐信号VBLANK输入到选择器190。选择器190根据垂直消隐信号VBLANK选择输入图像数据PXIN的像素数据或LUT地址数据lut_addr。在VBLANK＝0的有效期间，选择器190选择输入图像数据PXIN的像素数据，作为输出数据out输出。
来自选择器190的输出数据out作为输入数据data_in被输入到伽马校正电路110。伽马校正电路110通过查找表162对输入数据data_in的灰度值进行伽马校正。即，伽马校正电路110通过查找表162对输入数据data_in的灰度值进行变换，输出该变换后的灰度值的输出数据data_out。该输出数据data_out作为输出图像数据PXOUT的像素数据输出。另外，在假定为RGB图像数据及各色为256灰度的情况下，查找表162的数据大小为3×256×8比特。
来自伽马校正电路110的输出数据data_out被输入到输出图像直方图计算电路120。输出图像直方图计算电路120基于按每1个像素数据依次输入的像素数据，对各灰度值的像素数进行累计。即，输出图像直方图计算电路120在像素数据的灰度值为x时，将灰度值x的像素数加1，对1帧的输出图像数据PXOUT反复进行该运算，由此计算输出图像直方图HISOUT。输出图像直方图计算电路120例如由累加器和存储各灰度值的像素数的存储器或寄存器来实现。在1帧的图像数据例如为水平像素数为4k、RGB图像数据以及各色256灰度的情况下，使用3×24比特的累加器，直方图的数据尺寸为3×256×24比特。3是颜色数，256是灰度数，24是用2进制数记述1个区间的最大值时的比特数。
输入图像数据PXIN的像素数据被输入到输入图像直方图计算电路130。输入图像直方图计算电路130基于按每1个像素数据依次输入的像素数据，对各灰度值的像素数进行累计，由此计算输入图像直方图HISIN。具体的计算方法与输出图像直方图HISOUT相同。输入图像直方图计算电路130例如由累加器和存储各灰度值的像素数的存储器或寄存器来实现。累加器的大小与输出图像直方图计算电路120的累加器的大小相同，输入图像直方图HISIN的数据大小与输出图像直方图HISOUT的数据大小相同。
接着，说明垂直消隐期间中的图像处理电路100的动作。在VBLANK＝1时，基准直方图计算电路140的动作使能。
基准直方图计算电路140输出用于指定输入灰度值i的LUT地址数据lut_addr。这里，将各颜色的灰度数设为256，设为i＝0、1、2、…、255。基准直方图计算电路140输出lut_addr＝0，接着输出lut_addr＝1，并依次重复该处理直到lut_addr＝255为止。基准直方图计算电路140对各颜色执行该lut_addr＝0～255的重复。
选择器190在VBLANK＝1时，选择作为第二输入in2的LUT地址数据lut_addr＝i，作为输出数据out输出。
来自选择器190的LUT地址数据lut_addr＝i作为输入数据data_in被输入到伽马校正电路110。伽马校正电路110通过查找表162对作为输入数据data_in的LUT地址数据lut_addr＝i进行变换，输出变换后的灰度值的输出数据data_out。将该变换后的灰度值设为y。
输出数据data_out＝y作为LUT输出数据lut＝y被输入到基准直方图计算电路140。基准直方图计算电路140基于LUT地址数据lut_addr＝i、LUT输出数据lut＝y和输入图像直方图HISIN来计算基准直方图HISREF。具体而言，基准直方图计算电路140通过下式(1)计算基准直方图HISREF。下式(1)表示对右边进行运算并代入左边。
HISREF(y)＝HISREF(y)+HISIN(i)···(1)
HISREF(y)表示基准直方图HISREF中的灰度值y的像素数。HISIN(i)表示输入图像直方图HISIN中的灰度值i的像素数。基准直方图计算电路140以i＝0、1、2、···、255依次运算上式(1)，对各色执行该运算，由此计算基准直方图HISREF。基准直方图计算电路140例如由运算上式(1)的累加器和存储各灰度值的像素数的存储器或寄存器来实现。累加器的大小与输出图像直方图计算电路120的累加器相同，基准直方图HISREF的数据大小与输出图像直方图HISOUT的数据大小相同。
直方图比较电路150将在有效期间中计算的输出图像直方图HISOUT与在垂直消隐期间中计算的基准直方图HISREF进行比较。例如，在输出图像直方图HISOUT与基准直方图HISREF一致的情况下，输出GMERR＝0，在不一致的情况下，输出GMERR＝1。直方图比较电路150对输出图像直方图HISOUT与基准直方图HISREF的对应的区间进行比较，在即使存在1个不一致的区间的情况下，也判定为在伽马校正中产生了错误。该比较在计算出基准直方图HISREF之后执行，例如，在计算出该比较对象的基准直方图HISREF的垂直消隐期间执行。
在以上的本实施方式中，将表示垂直消隐期间的垂直消隐信号VBLANK作为触发，基准直方图计算电路140计算基准直方图HISREF，直方图比较电路150进行比较。
根据本实施方式，在垂直消隐期间计算基准直方图HISREF，因此在与在有效期间执行的伽马校正不同的定时计算基准直方图HISREF。由此，在有效期间或垂直消隐期间中的一方产生了短暂性错误的情况下，其影响出现在输出图像直方图HISOUT或基准直方图HISREF中，因此能够通过对它们进行比较来检测短暂性错误。另外，根据本实施方式，在比水平消隐期间长的垂直消隐期间中计算基准直方图HISREF，因此容易确保计算基准直方图HISREF的处理时间。
另外，“将消隐信号设为触发”是指将从消隐信号所表示的有效期间向消隐期间的切换定时设为触发，即将消隐信号的逻辑电平转变的定时设为触发。例如，在图4中，垂直消隐信号VBLANK从低电平转变为高电平的定时成为触发。
另外，在本实施方式中，输入图像直方图计算电路130在输入图像数据PXIN被输入的有效期间，计算输入图像直方图HISIN。
根据本实施方式，通过在有效期间计算输入图像直方图HISIN，能够在消隐期间根据输入图像直方图HISIN计算基准直方图HISREF。
图5是图像处理电路100的第二详细结构例。第二详细结构例与第一详细结构例的不同点在于，在水平消隐期间中计算基准直方图HISREF，对每1个水平扫描行进行伽马校正错误检测。以下，主要对与第一详细结构例不同的部分进行说明。
水平消隐信号HBLANK是表示有效期间和水平消隐期间的信号，HBLANK＝0表示有效期间，HBLANK＝1表示水平消隐期间。
在HBLANK＝0的有效期间时，输入图像直方图计算电路130和输出图像直方图计算电路120的动作使能。在HBLANK＝1的水平消隐期间，基准直方图计算电路140的动作使能。选择器190根据水平消隐信号HBLANK选择输入图像数据PXIN的像素数据或LUT地址数据lut_addr。选择器190在HBLANK＝0的有效期间选择输入图像数据PXIN的像素数据，在HBLANK＝1的水平消隐期间选择LUT地址数据lut_addr。关于各电路使能时的动作，与第一详细结构例相同。
在1帧的图像数据例如为水平像素数为4k、为RGB图像数据以及各色256灰度的情况下，累加器的尺寸为3×13比特，直方图的数据尺寸为3×256×13比特。3是颜色数，256是灰度数，13是用2进制数记述1个区间的最大值时的比特数。
在以上的本实施方式中，将表示水平消隐期间的水平消隐信号HBLANK作为触发，基准直方图计算电路140计算基准直方图HISREF，直方图比较电路150进行比较。
根据本实施方式，在水平消隐期间计算基准直方图HISREF，因此在与在有效期间执行的伽马校正不同的定时计算基准直方图HISREF。由此，在有效期间或水平消隐期间的一方产生了短暂性错误的情况下，其影响出现在输出图像直方图HISOUT或基准直方图HISREF中，因此能够通过对它们进行比较来检测短暂性错误。根据本实施方式，由于按每1个水平扫描行计算直方图，所以与按每1帧计算直方图的第一详细结构例相比，直方图的数据尺寸变小。由此，能够节约存储直方图的存储器或寄存器的存储区域。
图6和图7示出伽马校正错误检测的具体例。如图6的上部左侧所示，假设输入图像数据PXIN是3×3像素的图像数据。1个像素具有R像素数据rPXIN、G像素数据gPXIN以及B像素数据bPXIN，记述为(rPXIN，gPXIN，bPXIN)。各像素数据为2比特，灰度值为0～3中的任意一个。
如图6中段左侧所示，伽马校正的查找表将输入灰度值i＝0、1、2、3变换为输出灰度值y＝0、0、0、2。若将与输入灰度值i对应的输出灰度值标记为y＝LUT(i)，则LUT(0)＝LUT(1)＝LUT(2)＝0，LUT(3)＝2。
如图6下段左侧所示，输出图像数据PXOUT与输入图像数据PXIN同样地为3×3像素的图像数据，1个像素具有像素数据(rPXOUT，gPXOUT，bPXOUT)，各像素数据为2比特，灰度值为0～3中的任意一个。(rPXIN，gPXIN，bPXIN)通过查找表进行变换，由此得到(rPXOUT，gPXOUT，bPXOUT)。
如图6下部右侧所示，输出图像直方图HISOUT由R直方图rHISOUT、G直方图gHISOUT和B直方图bHISOUT构成，记述为HISOUT＝(rHISOUT；gHISOUT；bHISOUT)。rHISOUT是输出图像数据PXOUT的R像素数据rPXOUT的直方图，具有灰度值0～3的4个区间。同样地，gHISOUT、bHISOUT是输出图像数据PXOUT的G、B像素数据gPXOUT、bPXOUT的直方图，分别具有4个区间。将它们结合而成的HISOUT具有3×4的区间。
在图7中以针对图6中的R像素的处理为例进行图示。如图7下段右侧所示，根据图6下段左侧的rPXOUT，成为rHISOUT＝(7，0，2，0)。括号内从左起为灰度值0、1、2、3的像素数。即，rHISOUT(0)＝7，rHISOUT(1)＝0，rHISOUT(2)＝2，rHISOUT(3)＝0。
如图6上段右侧所示，输入图像直方图HISIN与输出图像直方图HISOUT同样，记述为HISIN＝(rHISIN；gHISIN；bHISIN)。rHISIN是输入图像数据PXIN的R像素数据rPXIN的直方图，具有灰度值0～3的4个区间。同样地，gHISIN、bHISIN是输入图像数据PXIN的G、B像素数据gPXIN、bPXIN的直方图，分别具有4个区间。将它们结合而成的HISIN具有3×4的区间。
如图6中段右侧所示，基准直方图HISREF与输出图像直方图HISOUT同样，记述为HISREF＝(rHISREF；gHISREF；bHISREF)。rHISREF是根据rHISIN计算出的直方图，具有灰度值0～3的4个区间。同样地，gHISREF、bHISREF是根据gHISIN、bHISIN计算出的直方图，分别具有4个区间。将它们结合而成的HISREF具有3×4的区间。
如图7上段所示，根据图6上段左侧的rPXIN，成为rHISIN＝(2，3，2，2)。括号内从左起为灰度值0、1、2、3的像素数。即，rHISIN(0)＝2，rHISIN(1)＝3，rHISIN(2)＝2，rHISIN(3)＝2。
如在图2的S5中说明的那样，基准直方图HISREF被初始化。即，在基准直方图HISREF的运算前，rHISREF(0)＝rHISREF(1)＝rHISREF(2)＝rHISREF(3)＝0。
当i＝0时，通过查找表获得y＝LUT(0)＝0。此时，通过上式(1)运算下式(2)。
rHISREF(0)＝rHISREF(0)+rHISIN(0)＝0+2＝2···(2)
当i＝1时，通过查找表获得y＝LUT(1)＝0。此时，通过上式(1)运算下式(3)。
rHISREF(0)＝rHISREF(0)+rHISIN(1)＝2+3＝5···(3)
当i＝2时，通过查找表获得y＝LUT(2)＝0。此时，通过上式(1)运算下式(4)。
rHISREF(0)＝rHISREF(0)+rHISIN(2)＝5+2＝7···(4)
当i＝3时，通过查找表获得y＝LUT(3)＝2。此时，通过上式(1)运算下式(5)。
rHISREF(2)＝rHISREF(2)+rHISIN(3)＝0+2＝2···(5)
根据上式(2)～(5)，计算出rHISREF＝(7，0，2，0)。图7表示伽马校正正常的例子，rHISREF＝(7，0，2，0)与rHISOUT＝(7，0，2，0)一致。当在伽马校正或基准直方图计算中发生错误时，rHISREF和rHISOUT彼此不一致。另外，在此说明了R直方图的计算和比较，但G直方图和B直方图也同样地进行计算和比较。
在以上的本实施方式中，查找表162是将伽马校正中的输入灰度值i与输出灰度值y建立对应的表。设k为2以上的整数，针对输入灰度值i＝i1、i2、···、ik的输出灰度值为LUT(i1)＝LUT(i2)＝···＝LUT(ik)＝y，在输入图像直方图HISIN中，灰度值i1、i2、···、ik的像素数为HISIN(i1)、HISIN(i2)、···、HISIN(ik)。此时，基准直方图计算电路140通过HISREF(y)＝HISIN(i1)+HISIN(i2)+···+HISIN(ik)求出灰度值y的像素数HISREF(y)，从而计算基准直方图HISREF。
在图6和图7的例子中，i1＝0，i2＝1，i3＝2，k＝3，LUT(0)＝LUT(1)＝LUT(2)＝0。此时，如上式(2)～(4)所示，rHISREF(0)＝rHISIN(0)+rHISIN(1)+rHISIN(2)＝2+3+2＝7。
根据本实施方式，通过查找表162灰度值i被变换为灰度值y＝LUT(i)，在输入图像直方图HISIN中与变换前的灰度值i对应的像素数HISIN(i)作为在基准直方图HISREF中与变换后的灰度值y＝LUT(i)对应的像素数HISREF(y)而被累计。由此，能够使用查找表162来计算作为输出图像直方图HISOUT的期待值的基准直方图HISREF。
另外，在本实施方式中，设n为2以上的整数，设为i＝1、2、···、n，输入灰度值为i时的输出灰度值为LUT(i)，输入图像直方图HISIN中的灰度值i的像素数为HISIN(i)，基准直方图HISREF中的灰度值LUT(i)的像素数为HISREF(LUT(i))。此时，基准直方图计算电路140选择灰度值i作为输入灰度值输出到伽马校正电路110，从伽马校正电路110输入输出灰度值LUT(i)。基准直方图计算电路140将输入图像直方图的像素数HISIN(i)与基准直方图的像素数HISREF(LUT(i))相加。
根据本实施方式，基准直方图计算电路140依次选择灰度值i＝1、2、···、n，由此输入图像直方图的像素数HISIN(i)依次被累计到基准直方图的像素数HISREF(LUT(i))。例如，在灰度数为256的情况下，能够通过进行256次累计来计算基准直方图HISREF，能够在消隐期间内完成基准直方图HISREF的计算。
此外，在本实施方式中，图像处理电路100包含选择器190。选择器190基于作为垂直消隐信号VBLANK或水平消隐信号HBLANK的消隐信号，选择输入图像数据PXIN或基准直方图计算电路140输出的灰度值i。在消隐信号表示有效期间时，选择器190选择输入图像数据PXIN并输出到伽马校正电路110，伽马校正电路110将输出图像数据PXOUT输出。在消隐信号表示消隐期间时，基准直方图计算电路140输出灰度值i，选择器190选择灰度值i并作为输入灰度值输出到伽马校正电路110，伽马校正电路110将输出灰度值LUT(i)输出到基准直方图计算电路140。
根据本实施方式，在有效期间进行伽马校正，并且计算输出图像直方图HISOUT和输入图像直方图HISIN，在消隐期间根据输入图像直方图HISIN计算基准直方图HISREF，比较该基准直方图HISREF和输出图像直方图HISOUT。以这种方式，通过使用垂直消隐信号VBLANK或水平消隐信号HBLANK作为触发来执行基准直方图计算和直方图比较。
3.电路装置和电子设备
图8是包含图像处理电路100的电路装置200的结构例。电路装置200包含接口电路210、第一～第m图像处理电路GSC1～GSCm和接口电路220。m为1以上的整数。电路装置200例如是在半导体基板上集成有多个电路元件的集成电路装置。
接口电路210从电路装置200的外部的处理装置接收图像数据，输出接收到的图像数据PXDT1。接口电路210可以包含各种通信接口的接收电路，作为一例，包含LVDS、DVI、显示端口、GMSL或GVIF等接收电路。LVDS是Low voltage differential signaling的缩写，DVI是Digital Visual Interface的缩写，GMSL是Gigabit Multimedia Serial Link，GVIF是Gigabit Video InterFace的缩写。
第一～第m图像处理电路GSC1～GSCm构成对各种图像处理进行流水线处理的图像处理流水线。第一～第m图像处理电路GSC1～GSCm中的任意方与图1、图3或图5的图像处理电路100对应。第一～第m图像处理电路GSC1～GSCm对图像数据PXDT1进行流水线处理而输出图像数据PXDTm+1。图像处理电路GSC1、GSC2、···、GSCm对图像数据PXDT1、PXDT2、···、PXDTm进行图像处理，输出图像数据PXDT2、PXDT3、···、PXDTm+1。
接口电路220向电路装置200的后级的装置发送图像数据PXDTm+1。接口电路220可以包含各种通信接口的发送电路，作为一例，包含LVDS、DVI、显示端口、GMSL或GVIF等发送电路。
图9是应用图像处理电路100的电子设备500的第一结构例。电子设备500包括处理装置510和电光装置520。
电光装置520是液晶显示器或EL显示器等。EL是电致发光的缩写。电子设备500可以是搭载有上述显示器的各种设备，作为一例，是设置于车载集群面板的显示器、个人计算机等信息处理装置、或者平板型终端等便携式信息处理终端。
电光装置520包括显示控制器521、驱动器522和电光面板523。处理装置510是CPU、微型计算机或DSP等，将显示图像的图像数据发送到显示控制器521。显示控制器521对图像数据进行图像处理，将显示控制信号与处理结果的图像数据一起输出至驱动器522。显示控制器521包含图像处理电路100，在针对上述图像数据的图像处理中进行伽马校正、伽马校正错误检测以及寄存器错误检测。显示控制信号例如为垂直同步信号、水平同步信号及像素时钟信号。驱动器522根据接收到的图像数据和显示控制信号而对电光面板523进行驱动。
图10是应用图像处理电路100的电子设备500的第二结构例。电子设备500包括处理装置510和HUD 530。HUD是Head Up Display的简称。
HUD 530包括HUD控制器531和投射装置532。处理装置510将显示图像的图像数据发送至HUD控制器531。HUD控制器531对图像数据进行图像处理，将显示控制信号与处理结果的图像数据一起输出到投射装置532。HUD控制器531包含图像处理电路100，在针对上述图像数据的图像处理中进行伽马校正、伽马校正错误检测以及寄存器错误检测。投射装置532例如包括驱动器、液晶显示面板、光源和光学装置。驱动器基于从HUD控制器531接收到的图像数据和显示控制信号使液晶显示面板显示图像。光源向液晶显示面板射出投射光，透过了液晶显示面板的投射光入射到光学装置。光学装置将透过液晶显示面板的投射光投射到屏幕上。屏幕例如是移动体的挡风玻璃，但也可以设置专用的屏幕。移动体是汽车、飞机或船舶等。
以上说明的本实施方式的图像处理电路包含伽马校正电路、输出图像直方图计算电路、输入图像直方图计算电路、基准直方图计算电路和直方图比较电路。伽马校正电路通过查找表对输入图像数据进行伽马校正，将输出图像数据输出。输出图像直方图计算电路计算作为输出图像数据的直方图的输出图像直方图。输入图像直方图计算电路计算作为输入图像数据的直方图的输入图像直方图。基准直方图计算电路基于查找表，根据输入图像直方图计算作为输出图像直方图的期待值的基准直方图。直方图比较电路通过进行输出图像直方图与基准直方图的比较，判定伽马校正电路的伽马校正是否正常。
根据本实施方式，根据伽马校正后的输出图像数据计算输出图像直方图，根据输入图像直方图计算基准直方图，因此输出图像直方图计算和基准直方图计算的信号处理路径不同。由此，在伽马校正处理或基准直方图计算中的任意一方发生了异常时，输出图像直方图与基准直方图不一致，因此能够检测该异常。该检测能够在针对显示图像的伽马校正处理中动态地执行，因此能够在动作时验证显示图像是否被正常地处理。
另外，在本实施方式中，也可以将表示垂直消隐期间的垂直消隐信号作为触发，而基准直方图计算电路计算基准直方图，直方图比较电路进行比较。
根据本实施方式，在垂直消隐期间计算基准直方图，因此在与在有效期间执行的伽马校正不同的定时计算基准直方图。由此，在有效期间或垂直消隐期间的一方中产生了短暂性错误的情况下，其影响出现在输出图像直方图或基准直方图中，因此能够通过对它们进行比较来检测短暂性错误。另外，根据本实施方式，在比水平消隐期间长的垂直消隐期间中计算基准直方图，因此容易确保计算基准直方图的处理时间。
另外，在本实施方式中，也可以将表示水平消隐期间的水平消隐信号作为触发，而基准直方图计算电路计算基准直方图，直方图比较电路进行比较。
根据本实施方式，在水平消隐期间计算基准直方图，因此在与在有效期间执行的伽马校正不同的定时计算基准直方图。由此，在有效期间或水平消隐期间的一方中产生了短暂性错误的情况下，其影响出现在输出图像直方图或基准直方图中，因此能够通过对它们进行比较来检测短暂性错误。根据本实施方式，由于按每1个水平扫描行计算直方图，所以与按每1帧计算直方图的情况相比，直方图的数据尺寸变小。由此，能够节约存储直方图的存储器或寄存器的存储区域。
另外，在本实施方式中，输入图像直方图计算电路也可以在输入图像数据被输入的有效期间内计算输入图像直方图。
根据本实施方式，通过在有效期间计算输入图像直方图，能够在消隐期间根据输入图像直方图计算基准直方图。
另外，在本实施方式中，查找表也可以是将伽马校正中的输入灰度值与输出灰度值建立对应的表。设k为2以上的整数，针对输入灰度值i1、i2、···、ik的输出灰度值为LUT(i1)＝LUT(i2)＝···＝LUT(ik)＝y，在输入图像直方图中，灰度值i1、i2、···、ik的像素数为HISIN(i1)、HISIN(i2)、···、HISIN(ik)。此时，基准直方图计算电路也可以通过利用HISREF(y)＝HISIN(i1)+HISIN(i2)+···+HISIN(ik)求出灰度值y的像素数HISREF(y)，来计算基准直方图。
根据本实施方式，灰度值i1、i2、···、ik通过查找表162被变换为灰度值LUT(i1)＝LUT(i2)＝···＝LUT(ik)＝y，在输入图像直方图中与变换前的灰度值对应的像素数HISIN(i1)、HISIN(i2)、···、HISIN(ik)被累计为在基准直方图HISREF中与变换后的灰度值对应的像素数HISREF(y)。由此，能够使用查找表162来计算作为输出图像直方图HISOUT的期待值的基准直方图HISREF。
另外，在本实施方式中，查找表也可以是将伽马校正中的输入灰度值与输出灰度值建立对应的表。设n为2以上的整数，i＝1、2、···、n，输入灰度值为i时的输出灰度值为LUT(i)，输入图像直方图中的灰度值i的像素数为HISIN(i)，基准直方图中的灰度值LUT(i)的像素数为HISREF(LUT(i))。此时，基准直方图计算电路也可以选择灰度值i作为输入灰度值而输出到伽马校正电路，从伽马校正电路输入输出灰度值LUT(i)，将输入图像直方图的像素数HISIN(i)与基准直方图的像素数HISREF(LUT(i))相加。
根据本实施方式，基准直方图计算电路依次选择灰度值i＝1、2、···、n，由此输入图像直方图的像素数HISIN(i)依次累计到基准直方图的像素数HISREF(LUT(i))。例如在灰度数为256的情况下，能够通过进行256次累计来计算基准直方图，能够在消隐期间完成基准直方图的计算。
此外，在本实施方式中，图像处理电路也可以包含选择器。选择器也可以根据作为垂直消隐信号或水平消隐信号的消隐信号，选择输入图像数据或基准直方图计算电路输出的灰度值i。也可以是，在消隐信号表示有效期间时，选择器选择输入图像数据并输出到伽马校正电路，伽马校正电路将输出图像数据输出。也可以是，在消隐信号表示消隐期间时，基准直方图计算电路输出灰度值i，选择器选择灰度值i作为输入灰度值而输出到伽马校正电路，伽马校正电路将输出灰度值LUT(i)输出到基准直方图计算电路。
根据本实施方式，在有效期间进行伽马校正，并且计算输出图像直方图和输入图像直方图，在消隐期间根据输入图像直方图计算基准直方图，比较该基准直方图和输出图像直方图。这样，通过使用垂直消隐信号或水平消隐信号作为触发来执行基准直方图计算和直方图比较。
此外，在本实施方式中，图像处理电路也可以包含：寄存器电路，其存储查找表；以及CRC错误检测电路，其检测寄存器电路中存储的查找表的CRC错误。
在查找表中产生永久性的错误的情况下，基于该查找表执行的伽马校正和基准直方图计算都成为异常，输出图像直方图和基准直方图虽然异常但有可能成为相同的直方图。根据本实施方式，通过检测查找表的CRC错误，能够检测查找表的永久性错误。
此外，本实施方式的电路装置包含上述任意一项所述的图像处理电路。
此外，本实施方式的电子设备包含上述任意一项所述的图像处理电路。
此外，如上述那样对本实施方式详细地进行了说明，但本领域技术人员能够容易地理解，能够进行实质上不脱离本公开的新事项以及效果的多种变形。因此，这样的变形例全部包含在本公开的范围内。例如，在说明书或附图中，至少一次与更广义或同义的不同用语一起记载的用语在说明书或附图的任何位置都能够置换为该不同用语。另外，本实施方式以及变形例的全部组合也包含于本公开的范围。另外，图像处理电路、电路装置和电子设备等的结构和动作等也不限于本实施方式中说明的内容，能够实施各种变形。

Claims (10)

1.一种图像处理电路，其特征在于，该图像处理电路包含：
伽马校正电路，其利用查找表对输入图像数据进行伽马校正，将输出图像数据输出；
输出图像直方图计算电路，其计算所述输出图像数据的直方图即输出图像直方图；
输入图像直方图计算电路，其计算所述输入图像数据的直方图即输入图像直方图；
基准直方图计算电路，其基于所述查找表，根据所述输入图像直方图计算作为所述输出图像直方图的期待值的基准直方图；以及
直方图比较电路，其通过进行所述输出图像直方图与所述基准直方图的比较，判定所述伽马校正电路的所述伽马校正是否正常。
2.根据权利要求1所述的图像处理电路，其特征在于，
以表示垂直消隐期间的垂直消隐信号为触发，所述基准直方图计算电路计算所述基准直方图，所述直方图比较电路进行所述比较。
3.根据权利要求1所述的图像处理电路，其特征在于，
以表示水平消隐期间的水平消隐信号为触发，所述基准直方图计算电路计算所述基准直方图，所述直方图比较电路进行所述比较。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的图像处理电路，其特征在于，
所述输入图像直方图计算电路在被输入所述输入图像数据的有效期间内计算所述输入图像直方图。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的图像处理电路，其特征在于，
所述查找表是将所述伽马校正中的输入灰度值与输出灰度值对应起来的表，
在设k为2以上的整数，针对所述输入灰度值i1、i2、···、ik的所述输出灰度值为LUT(i1)＝LUT(i2)＝···＝LUT(ik)＝y，所述输入图像直方图中的灰度值i1、i2、···、ik的像素数为HISIN(i1)、HISIN(i2)、···、HISIN(ik)时，
所述基准直方图计算电路通过根据
HISREF(y)＝HISIN(i1)+HISIN(i2)+···+HISIN(ik)
求出灰度值y的像素数HISREF(y)，来计算所述基准直方图。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的图像处理电路，其特征在于，
所述查找表是将所述伽马校正中的输入灰度值与输出灰度值对应起来的表，
在设n为2以上的整数，i＝1、2、…、n，所述输入灰度值为i时的所述输出灰度值为LUT(i)，所述输入图像直方图中的灰度值i的像素数为HISIN(i)，所述基准直方图中的灰度值LUT(i)的像素数为HISREF(LUT(i))时，
所述基准直方图计算电路选择灰度值i作为所述输入灰度值输出到所述伽马校正电路，从所述伽马校正电路被输入所述输出灰度值LUT(i)，将所述输入图像直方图的所述像素数HISIN(i)与所述基准直方图的所述像素数HISREF(LUT(i))相加。
7.根据权利要求6所述的图像处理电路，其特征在于，
该图像处理电路包含选择器，该选择器根据作为垂直消隐信号或水平消隐信号的消隐信号，选择所述输入图像数据或所述基准直方图计算电路输出的所述灰度值i，
在所述消隐信号表示有效期间时，所述选择器选择所述输入图像数据而输出到所述伽马校正电路，所述伽马校正电路输出所述输出图像数据，
在所述消隐信号表示消隐期间时，所述基准直方图计算电路输出所述灰度值i，所述选择器选择所述灰度值i作为所述输入灰度值输出到所述伽马校正电路，所述伽马校正电路将所述输出灰度值LUT(i)输出到所述基准直方图计算电路。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的图像处理电路，其特征在于，
该图像处理电路包含：
寄存器电路，其存储所述查找表；以及
CRC错误检测电路，其检测存储在所述寄存器电路中的所述查找表的CRC错误。
9.一种电路装置，其特征在于，该电路装置包含权利要求1至8中的任一项所述的图像处理电路。
10.一种电子设备，其特征在于，该电子设备包含权利要求1至8中的任一项所述的图像处理电路。
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CN116760958A (zh) * 2023-08-22 2023-09-15 北京象帝先计算技术有限公司 图像处理装置、***、组件、设备及方法
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