Lcd显示器对比度调节系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种LCD显示器对比度调节系统及方法，调节系统包括PWM信号去噪模块：用于去除输入的PWM信号在传输过程中受到的干扰和尖峰毛刺；脉宽采集及调节参数生成模块：完成PWM信号去噪模块传送过来的PWM信号正脉冲宽度的采集，和对采集的宽度进行相应的对比度值的换算，得到对比度调节系数；视频采集模块：采集外部输入的视频信号，并采用本地时钟进行数据同步；对比度调节模块：根据脉宽采集及调节参数生成模块输入的参数，对视频采集模块输入的视频数据进行处理，改变视频的灰度值，实现对比度调节功能。本发明通过一路PWM调节显示器对比度，采用FPGA对PWM进行采样和视频数据处理，实现对比度调节功能。
【专利说明】LCD显示器对比度调节系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于视频图像处理中的图像灰度调节方式，具体涉及一种IXD显示器对比 度调节系统及方法。
【背景技术】
[0002] 对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间的比值，比值越大代 表对比度越高，比值越小代表对比度越低。IXD显示器所显示图像经常出现"过亮"、"过暗" 的特殊情况，此时图像显示效果会变得很差。当图像对比度得到改善时，图像的质量将被改 善，获得更清晰的图像。所以IXD显示器要根据需要进行对比度调整。
[0003] 常规的对比度调整主要有：采用调节gamma电压，通过调节gamma电压值来改变白 场和黑场的亮度，达到调节对比度的目的；采用并行接口，并行传输适当位数的bit数据， 作为对比度调节的参数，一般采用8bit ;在特种显示器的对比度调节方式中，以上两种方 式都有一定的缺陷。为了实现模块化设计，在特种显示器中液晶驱动板和信号处理板一般 都是分开设计，两者之间采用插件铰链，方便维修和升级，如图1所示。由于RGB视频信号 的和控制信号、电源、为了减小信号干扰而插入的低信号等，这些信号在一起，总的信号线 数量是庞大的，导致液晶驱动板和信号处理板的铰链插件的引脚也是一个庞大的数字。为 了减少铰链插件的引脚数，增大板子的有效使用面积，就要最大限度的控制总的信号数量。 对比度调节功能是显示器中不可缺少的一个功能，其对应的信号在插件中是不能删除的， 所以要减少其数量。显然采用平行数据传输的方式不适合，采用控制gamma电压的方式，虽 然接口数量较少，但是由于要改变电压，需要对ga_a芯片或者电源芯片进行控制，硬件复 杂度将会很大,而且成本也会增加。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种IXD显示器对比度调节系统及方法， 通过一路PWM调节显示器对比度，采用FPGA对PWM进行采样和视频数据处理，实现对比度 调节功能。
[0005] 本发明的技术方案是：一种IXD显示器对比度调节系统，包括PWM信号去噪模块： 用于去除输入的PWM信号在传输过程中受到的干扰和尖峰毛刺；脉宽采集及调节参数生成 模块：完成PWM信号去噪模块传送过来的PWM信号正脉冲宽度的采集，和对采集的宽度进行 相应的对比度值的换算，得到对比度调节系数；视频采集模块：采集外部输入的视频信号， 并采用本地时钟进行数据同步；对比度调节模块：根据脉宽采集及调节参数生成模块输入 的参数，对视频采集模块输入的视频数据进行处理，改变视频的灰度值，实现对比度调节功 能。
[0006] 一种IXD显示器对比度调节方法，包括如下步骤：步骤一：PWM信号去噪模块 接受外部输入的PWM信号，并对PWM信号进行滤波；步骤二：脉宽采集及调节参数生 成模块首先对PWM信号去噪模块滤波处理过的PWM信号进行脉宽采样，得到高电平部 分对应的计数器值Twidth，然后根据得到的值Twidth查表，得出对比度调节系数Gain ;步 骤三：视频采集模块以外部视频数据作为输入，采用本地时钟进行数据同步，实现异步 时钟与数据同步；步骤四：对比度调节模块根据脉宽采集及调节参数生成模块输入的 参数，对视频采集模块输入的视频数据进行处理，改变视频的灰度值，实现对比度调节 功能。所述步骤三为：采用外部像素时钟作为异步FIFO的写时钟，内部时钟作为读时 钟，完成外部输入视频信号的采集和同步。所述步骤四为：对比度调节模块采用公式： P / .V e I O u ?η(ιι I P/x-e//"/>? π/) *厂，对输入的像素求处理后的像素值， 其中PixelOutput为调节后输出像素，Pixellnput为采样模块输入的原始像素，PixelMin 为输入的一帧视频的像素最小值，Gain为脉宽采集及调节参数生成模块输入的对比度调节 系数。所述步骤一为：采用高频时钟对高电平部分进行计数，当计数器的值T h小于设置的阈 值ΤΜη时，对其进行滤除，输出低电平信号；在传输有效数据的高电平期间产生的低电平干 扰，采取判断两个上升沿之间的低电平的持续时间，如果对应的计数器值!\小于阈值T lmin， 输出高电平。
[0007] 本发明有如下积极效果：1、将对比度调节参数转化为对应占空比的PWM波，通过 采样PWM波脉宽，实现对比度调节的目的。
[0008] 2、此种方式调节液晶显示器对比度的控制接口简单，只有一路PWM信号，在对外 铰链接口引脚紧张的情况下使用有很大的优势。
[0009] 3、FPGA比起MCU的实现方式，PWM波采样的精度高，实时性好。
[0010] 4、占用FPGA的逻辑资源数少，实现成本低。使用FPGA能够提高采样数据的精度 和调节的实时性，同时能将视频处理功能和对比度调节放在一颗芯片上，能大大的减小功 耗和PCB面积。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为本发明【具体实施方式】显示器信号部分组成框图；
[0012] 图2为本发明【具体实施方式】对比度调节功能的FPGA中的组成模块；
[0013] 图3为本发明【具体实施方式】PWM干扰信号及处理后效果；
[0014] 图4为本发明【具体实施方式】视频采集和同步处理框图；
[0015] 图5为本发明【具体实施方式】对比度调节算法实现RTL图。
【具体实施方式】
[0016] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件 的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及 操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术 方案有更完整、准确和深入的理解。
[0017] 本发明介绍了一种IXD显示器对比度调节系统及方法，将对比度调节参数转化为 对应占空比的PWM波，再将此PWM波作为FPGA的输入。FPGA通过采样PWM波脉宽，生成对 比度调节参数，再使用此参数对输入的RGB信号进行处理，实现对比度调节的目的。此种方 式调节液晶显示器对比度的控制接口简单，只有一路PWM信号，在对外铰链接口引脚紧张 的情况下使用有很大的优势；FPGA比起MCU的实现方式，PWM波采样的精度高，实时性好； 占用FPGA的逻辑资源数少，实现成本低。
[0018] 本发明的对比度调节方式在FPGA中的实现的模块组成框图，如图2所示。在FPGA 中主要包括PWM信号去噪模块、脉宽采集及调节参数生成模块、视频采集模块和对比度调 节模块。
[0019] PWM信号去噪模块完成对输入的PWM信号进行滤波的功能，去除传输过程中受到 的干扰和尖峰毛刺，为后一级采样正确的脉宽做好准备，它的输出作为脉宽采集及调节参 数生成模块的输入信号。
[0020] 脉宽采集及调节参数生成模块首先对PWM信号去噪模块滤波处理过的PWM信号进 行脉宽采样，得到高电平部分对应的计数器值，然后将得到的值T width作为事先预订好的查 找表的输入，得出对比度调节系数Gain。采用的查找表为预先根据PWM周期T pOTiMl值设置 好的，存储在FPGA的ROM中。得到的对比度值作为对比度调节模块的数据输入。
[0021] 脉宽采集及调节参数生成模块分别完成对PWM信号正脉冲宽度的采集，以及对采 集的宽度进行相应的对比度值的换算。换算后得到对比度调节系数Gain，得到的对比度系 数作为对比度调节模块的数据输入。
[0022] 通过采样输入的PWM比信号的高电平的脉宽，来确定输入的对比度系数。输入的 PWM波的周期固定，也即，PWM波为100%占空比的时候，得到的对比度调节系数为最大，反 之最小。中间PWM占空比对应的对比度系数关系存储在ROM中，通过查找表方式得到。
[0023] 视频采集模块完成外部输入视频信号的采集，以及采用本地时钟进行数据同步。 同步后的视频数据作为对比度调节模块的视频输入。视频采集模块以外部视频数据作为输 入，采用本地时钟进行数据同步，实现异步时钟域数据同步。实现方法如图4所示。采用外 部像素时钟作为异步FIFO的写时钟，内部时钟作为读时钟，完成外部输入视频信号的采集 和同步。同步后的视频数据作为对比度调节模块的视频输入。
[0024] 对比度调节模块采用对比度调节算法，根据脉宽采集及调节参数生成模块输入的 参数，对视频采集模块输入的视频数据进行处理，改变视频的灰度值，实现对比度调节功 能。并将调节后的数据输出到IXD上显示。
[0025] 对比度调节模块采用公式：
[0026] PixelOutput = (PixelInput_PixelMin)*Gain+PixelMin，对输入的像素求处理 后的像素值，其中PixelOutput为调节后输出像素，Pixellnput为采样模块输入的原始像 素，PixelMin为输入的一帧视频的像素最小值，Gain为脉宽采集及调节参数生成模块输入 的对比度调节系数。算法的FPGA的RTL图，如图5所示。
[0027] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式 的限制，比如，此专利描述的对比度调节系统在IXD显示器上得到了验证，也可以应用于其 他类型显示器。只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或 未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之 内。
【权利要求】
1. 一种IXD显示器对比度调节系统，其特征在于：包括 PWM信号去噪模块：用于去除输入的PWM信号在传输过程中受到的干扰和尖峰毛刺； 脉宽采集及调节参数生成模块：完成PWM信号去噪模块传送过来的PWM信号正脉冲宽 度的采集，和对采集的宽度进行相应的对比度值的换算，得到对比度调节系数； 视频采集模块：采集外部输入的视频信号，并采用本地时钟进行数据同步； 对比度调节模块：根据脉宽采集及调节参数生成模块输入的参数，对视频采集模块输 入的视频数据进行处理，改变视频的灰度值，实现对比度调节功能。
2. 根据权利要求1所述的一种IXD显示器对比度调节方法，其特征在于：包括如下步 骤： 步骤一 ：PWM信号去噪模块接受外部输入的PWM信号，并对PWM信号进行滤波； 步骤二：脉宽采集及调节参数生成模块首先对PWM信号去噪模块滤波处理过的PWM信 号进行脉宽采样，得到高电平部分对应的计数器值Twidth，然后根据得到的值Twidth查表，得 出对比度调节系数Gain ; 步骤三：视频采集模块以外部视频数据作为输入，采用本地时钟进行数据同步，实现异 步时钟与数据同步； 步骤四：对比度调节模块根据脉宽采集及调节参数生成模块输入的参数，对视频采集 模块输入的视频数据进行处理，改变视频的灰度值，实现对比度调节功能。
3. 根据权利要求2所述的LCD显示器对比度调节方法，其特征在于：所述步骤三为：采 用外部像素时钟作为异步FIFO的写时钟，内部时钟作为读时钟，完成外部输入视频信号的 采集和同步。
4. 根据权利要求2所述的LCD显示器对比度调节方法，其特征在于：所述步骤四为：对 比度调节模块采用公式： P / X e / O u ιι ? Ρ / x-e I / η ρ ιι ?) ?!? Ρ / χ ?-l Μ / η η ? 对输入的像素求处理后的像素值，其中PixelOutpu为t调节后输出像素，Pixellnp为 采样模块输入的原始像素，PixelMin为输入的一帧视频的像素最小值，Gain为脉宽采集及 调节参数生成模块输入的对比度调节系数。
5. 根据权利要求2所述的LCD显示器对比度调节方法，其特征在于：所述步骤一为：采 用高频时钟对高电平部分进行计数，当计数器的值T h小于设置的阈值ΤΜη时，对其进行滤 除，输出低电平信号；在传输有效数据的高电平期间产生的低电平干扰，采取判断两个上升 沿之间的低电平的持续时间，如果对应的计数器值?\小于阈值T lmin，输出高电平。
【文档编号】H04N5/57GK104301642SQ201410448441
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】陈文明, 王珊, 刘波, 崔杉, 丁慧林 申请人:中航华东光电有限公司