灰度图像显示的协同控制方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及图像显示技术领域，特别是涉及一种灰度图像显示的协同控制方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.dmd（digital micro-mirror device，数字微镜器件），或者称为dmd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，通过对光源进行强度调制生成动态视频，是商用dlp（digital light processing，数字光处理）投影系统的核心器件。其中，图像的帧频和动态范围是dmd的两个主要技术参数，动态范围也可以用灰度等级进行表示。
3.dmd由安装在cmos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”时，该存储单元所对应的微镜转向+12
°
，该微镜此时处于打开状态，反射光线将通过镜头投射出去。相应的，当存储单元中的值为“0”时，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。通过控制一个个微镜的“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1bit的图像，即该图像的各个像素点的灰度等级为2。
4.dmd的驱动流程主要包括数据加载、复位和稳定三部分。首先向dmd加载灰度图像数据，将每个存储单元的数据进行更新，更新完毕后向dmd发送“微镜定时脉冲”让微镜复位，之后微镜会被释放，翻转，然后重新锁定。等待微镜稳定之后，或者等待微镜稳定并且保持一定时间后，加载下一帧数据，如此循环完成多帧图像的显示。因此，限制图像帧频的主要因素是数据加载、复位和微镜稳定过程中所消耗的时间，是与器件型号相关的定值。而dmd的最小显示时间便是前帧图像稳定时间和后帧图像数据加载时间之和。
5.如上文的描述，dmd的两种工作状态“开”和“关”，只代表像素“1”和“0”，投影得到的是一幅二值图像，且位宽为1bit。如果要实现更高的动态范围，例如8bits（256灰度），9bits（512灰度），便需要对dmd进行灰度调制，对dmd进行灰度调制包括空间灰度调制和时间灰度调制两类。
6.空间灰度调制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。其优点是控制简单，显示单帧图像时，微镜不需要翻转，帧频较高，但是所分割“子像素”个数有限，因此无法显示较高的灰度等级，分辨率较低。
7.时间灰度调制包括帧灰度调制和脉宽灰度调制。帧灰度调制通过组合若干“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。例如4个子帧可以体现5个灰度，255个子帧可以体现256灰度。对于高动态的图像模拟，该方法数据量较大，帧频较低。目前应用较广的调制方法为脉宽灰度调制，也称为pwm（pulse width modulation，脉冲宽度调制）调制或者占空比调制。在帧灰度调制中每个“子帧”的显示时间相同，但在pwm调制中，每个“子帧”的显示时间按二进制加权，对应的是像素灰度值的二进制“位”，所以脉宽灰度调制中的“子帧”又称“位平面”。高位位平面显示时间是相邻的低位位平面显示时间的2倍。例
如，对于256灰度，需要将一个帧单元分成8个位平面，即位平面8至位平面1，显示时间比例为128:64:32:16:8:4:2:1，dmd加载8次数据，微镜翻转8次即可。
8.由pwm调制原理可知，位平面1的显示时间是pwm调制的“基本时间单元”，应不低于dmd器件的最小显示时间，即上述的前帧图像稳定时间和后帧图像数据加载时间之和。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。当需要模拟更高动态范围的图像时，例如9bits，10bits，可实现的帧频就会变得更低。
9.综上所述，如何有效地基于dmd实现灰度图像显示，且可以实现较高的帧频，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

10.本发明的目的是提供一种灰度图像显示的协同控制方法、系统、设备及存储介质，以有效地基于dmd实现灰度图像显示，且可以实现较高的帧频。
11.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种灰度图像显示的协同控制方法，包括：针对任意1帧待显示的原灰度图像，将所述原灰度图像拆分为n张位平面图像；将n张位平面图像均发送至dmd；通过同步电路对第一光源和所述dmd进行同步控制，以使得所述dmd在显示n张位平面图像中的第i张位平面图像时，所述第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
，且各张位平面图像的显示时长均为第一时长；其中，k为设定参数，n为正整数，i为正整数且1≤i≤n。
12.优选的，还包括：将所述原灰度图像拆分为n+m张位平面图像；将n+m张位平面图像均发送至dmd；通过同步电路对所述第一光源和所述dmd进行同步控制，以使得所述dmd在显示第1张至第n张位平面图像时，使得各张位平面图像的显示时长均为第一时长，所述第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
；且使得所述dmd在显示第n+1张至第n+m张位平面图像时，第n+j张位平面图像的显示时长为第n+j-1张位平面图像的显示时长的2倍，且所述第一光源发出的光的光照强度e均为k
×2（n-1）
；其中，m为正整数，j为正整数且j小于等于m。
13.优选的，k
×2（n-1）
≤x，x表示的是所述第一光源的最大光照强度。
14.优选的，m的取值小于等于3。
15.优选的，针对任意1帧待显示的原灰度图像，将所述原灰度图像拆分为n张位平面图像，包括：针对任意1帧待显示的原灰度图像，将所述原灰度图像拆分为n张位平面图像，并且，针对n张位平面图像中的第i张位平面图像中的任意一个像素点，该像素点的灰度值等于在所述原灰度图像中同一像素点位置处的二进制像素灰度值的第i个bit位的数值。
16.优选的，所述第一时长为所述dmd的最小显示时长。
17.优选的，所述第一光源为基于激光器的第一光源。
18.优选的，还包括：
预先将dmd设置为二值模式。
19.优选的，还包括：将当前的帧频进行显示。
20.优选的，还包括：当与同步电路通信失败时，输出故障提示信息。
21.优选的，所述同步电路包括：信号接收电路，用于接收同步指令；驱动电路，用于驱动所述第一光源；同步控制电路，用于根据所述同步指令中的参数a，参数b以及参数c，通过所述驱动电路输出相应的调制信号至所述第一光源，并且根据所述同步指令中的参数a，参数b以及参数d，输出相应的触发信号至所述dmd，以对第一光源和所述dmd进行同步控制，以使得所述dmd在显示n张位平面图像中的第i张位平面图像时，所述第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
，且各张位平面图像的显示时长均为第一时长；其中，参数a表示的是原灰度图像所拆分出的位平面图像的数量，参数b表示的是所述第一时长，参数c表示的是第一光源调制信号延迟，参数d表示的是dmd触发信号延迟。
22.优选的，所述信号接收电路接收同步指令，包括：所述信号接收电路接收控制装置输出的串行同步指令，并将所述串行同步指令转换为并行同步指令之后发送至所述同步控制电路。
23.优选的，所述同步指令中还携带有参数f，参数f表示的是整体触发延迟；相应的，所述根据所述同步指令中的参数a，参数b以及参数c，通过所述驱动电路输出相应的调制信号至所述第一光源，并且根据所述同步指令中的参数a，参数b以及参数d，输出相应的触发信号至所述dmd，以对第一光源和所述dmd进行同步控制，包括：根据所述同步指令中的参数a，参数b，参数c以及所述整体触发延迟，通过所述驱动电路输出相应的调制信号至所述第一光源，并且根据所述同步指令中的参数a，参数b，参数d以及所述整体触发延迟，输出相应的触发信号至所述dmd，以对第一光源和所述dmd进行同步控制，且使得所述dmd的输出与后级投影系统的曝光保持同步。
24.优选的，还包括：与所述同步控制电路连接的手动触发电路，用于根据用户设定的可调电阻r的电阻值，输出相应的延时时间信号；相应的，所述同步控制电路将所述延时时间信号以及所述同步指令中的参数f的和，作为整体触发延迟。
25.优选的，所述手动触发电路为基于2级振荡器的手动触发电路。
26.优选的，所述驱动电路包括：da驱动电路，用于根据所述同步控制电路输出相应的数字调制信号；数模转换电路，用于将所述数字调制信号转换为模拟调制信号并输出至所述第一光源。
27.优选的，所述同步控制电路，所述da驱动电路以及所述信号接收电路均设置在同一fpga中。
28.一种灰度图像显示的协同控制系统，包括：同步电路，第一光源，dmd以及控制装置，所述控制装置用于实现如上述所述的灰度图像显示的协同控制方法的步骤。
29.一种灰度图像显示的协同控制设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序以实现如上述所述的灰度图像显示的协同控制方法的步骤。
30.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的灰度图像显示的协同控制方法的步骤。
31.应用本发明实施例所提供的技术方案，针对任意1帧待显示的原灰度图像，同样是需要将原灰度图像拆分为n张位平面图像，并且将n张位平面图像均发送至dmd。在本技术的方案中，dmd在显示n张位平面图像时，各张位平面图像的显示时长均为第一时长，即n张位平面图像的显示时长均是一致的，并不是如传统的pwm调制时高位位平面显示时长是相邻的低位位平面显示时长的2倍，因此本技术的方案有利于实现较高的帧频。而由于n张位平面图像的显示时长均是一致的，为了实现更高的动态范围，本技术的方案中，对应于n张位平面图像的光照强度不是固定的，而在dmd显示n张位平面图像中的第i张位平面图像时，第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
，也就是说，高位位平面所对应的光强，是相邻的低位位平面所对应的光强的2倍，从而使得本技术的方案在n张位平面图像的显示时长均是一致的情况下，实现了所需要的动态范围，即实现了所需要的灰度等级。并且，由于不同的位平面图像需要不同的光照强度，因此，本技术会通过同步电路对第一光源和dmd进行同步控制，达到dmd在显示n张位平面图像中的第i张位平面图像时，第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
的目的。
32.综上所述，本技术的方案可以基于dmd实现灰度图像显示，且可以实现较高的帧频。
附图说明
33.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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明中一种灰度图像显示的协同控制方法的实施流程图；图2为本发明中一种灰度图像显示的协同控制设备的结构示意图；图3为本发明一种具体实施方式中光强变化示意图；图4为本发明一种具体实施方式中1个微镜单元在8个位平面中的开关态的示意图；图5为本发明一种具体实施方式中同步电路的结构示意图；图6为本发明中一种灰度图像显示的协同控制系统的结构示意图。
实施方式
35.本发明的核心是提供一种灰度图像显示的协同控制方法，可以基于dmd实现灰度图像显示，且可以实现较高的帧频。
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是
全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.请参考图1，图1为本发明中一种灰度图像显示的协同控制方法的实施流程图，该灰度图像显示的协同控制方法可以包括以下步骤：步骤s101：针对任意1帧待显示的原灰度图像，将原灰度图像拆分为n张位平面图像。
38.具体的，可以由控制装置来执行本技术的灰度图像显示的协同控制方法中的各个步骤，该控制装置例如具体可以为控制计算机等器件，只要能够实现本技术对于控制装置的功能要求即可。
39.控制装置用于产生dmd所需要的二值图像数据，即针对任意1帧待显示的原灰度图像，控制装置会将原灰度图像拆分为n张位平面图像。n为正整数，且n的取值越大，说明灰度等级越高。
40.在本发明的一种具体实施方式中，步骤s101可以具体包括：针对任意1帧待显示的原灰度图像，将原灰度图像拆分为n张位平面图像，并且，针对n张位平面图像中的第i张位平面图像中的任意一个像素点，该像素点的灰度值等于在原灰度图像中同一像素点位置处的二进制像素灰度值的第i个bit位的数值。
41.该种实施方式便是拆分为n张位平面图像时较为常用的实施方式。即对于原灰度图像中的任意1个像素点，将该像素点的像素灰度值用二进制数值来表示，例如一种具体场合中，某个像素点的二进制像素灰度值为11010100，即该像素点的灰度为212。需要说明的是，针对二进制像素灰度值的第i个bit位，可以从将最低位视为是第1个bit位，以此类推，次低位便是第2个bit位。也可以将最高位视为是第1个bit位，以此类推，次高位便是第2个bit位，均不影响本发明的实施，本技术后文的实施方式中，均是以最低位视为是第1个bit位进行说明。
42.由于该例子中的像素点的二进制像素灰度值为11010100，因此，在拆分出的8张位平面图像之中，在第1张位平面图像中，同一像素点位置处的灰度值是0，在第2张位平面图像中，同一像素点位置处的灰度值是0，在第3张位平面图像中，同一像素点位置处的灰度值是1，在第4张位平面图像中，同一像素点位置处的灰度值是0，在第5张位平面图像中，同一像素点位置处的灰度值是1，在第6张位平面图像中，同一像素点位置处的灰度值是0，在第7张位平面图像中，同一像素点位置处的灰度值是1，在第8张位平面图像中，同一像素点位置处的灰度值是1。
43.也就是说，将1帧待显示的原灰度图像拆分为n张位平面图像，也就是将1位宽为n bit的原灰度图像，拆分为n张位宽均为1bit的位平面图像。
44.例如在一种具体实施方式中，对于1帧待显示的位宽为8bit的原灰度图像，设置拆分出的位平面图像的数量为8，便可以拆分出8张1bit的灰度图像，即拆分出位平面图像1至位平面图像8。例如位平面图像8包含原灰度图像中所有像素点的二进制像素灰度值的最高位，即第8个bit位，相应的，位平面图像7包含原灰度图像中所有像素点的二进制像素灰度值的次高位，即第7个bit位，以此类推。
45.在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：预先将dmd设置为二值模式。该种实施方式考虑到，本技术需要使用二值模式的dmd，而目前的dmd通常会默认为pwm模式，因
此为了避免出错，可以预先将dmd设置为二值模式。
46.此外，在实际应用中，将dmd设置为二值模式，可以通过控制装置执行，也可以由工作人员通过相关接口来实现，并不影响本发明的实施。例如工作人员直接通过dmd的api接口设定dmd器件的显示模式为二值模式。
47.步骤s102：将n张位平面图像均发送至dmd。
48.将原灰度图像拆分成了n张位平面图像之后，控制装置便可以将n张位平面图像均发送至dmd，通常是将n张位平面图像存储在dmd中的内存中，后续dmd便可以在同步电路的控制下，依次显示第1张至第n张位平面图像。
49.步骤s103：通过同步电路对第一光源和dmd进行同步控制，以使得dmd在显示n张位平面图像中的第i张位平面图像时，第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
，且各张位平面图像的显示时长均为第一时长；其中，k为设定参数，n为正整数，i为正整数且1≤i≤n。
50.本技术的方案中，dmd在显示n张位平面图像时，各张位平面图像的显示时长均为第一时长，即n张位平面图像的显示时长均是一致的，因此本技术的方案有利于实现较高的帧频。
51.而由于n张位平面图像的显示时长均是一致的，为了保障本技术的方案依然能够实现很高的动态范围，即实现较大的灰度等级，本技术的方案中，对应于n张位平面图像的光照强度不是固定的，具体是在dmd显示n张位平面图像中的第i张位平面图像时，第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
，也就是说，高位位平面所对应的光强，是相邻的低位位平面所对应的光强的2倍，从而使得本技术的方案在n张位平面图像的显示时长均是一致的情况下，实现了所需要的灰度等级。
52.当然，由于不同的位平面图像需要不同的光照强度，因此，本技术需要通过同步电路对第一光源和dmd进行同步控制，达到dmd在显示n张位平面图像中的第i张位平面图像时，第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
的目的。
53.本技术的第一光源的具体类型可以根据需要进行设定和调整，例如为ld，led，氙灯，激光等等。在本发明的一种具体实施方式中，考虑到激光具有衰减低、体积小、能耗低、寿命长、发光效率高等优点，因此，第一光源可以具体选取为基于激光器的第一光源。此外，使用第一光源照射dmd时，需要准直匀化照射到dmd镜面上，即保障在同一时刻，dmd中的各个微镜接收到的是相同的光照强度。dmd反射产生的图像可以由光学投影镜头进行输出。
54.第一时长的具体取值可以根据需要进行设定和调整，但由于dmd存在最小显示时长，因此第一时长要大于等于dmd的最小显示时长。并且在实际应用中，通常会将第一时长设置为等于dmd的最小显示时长，有利于保障显示的稳定性。
55.在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：将原灰度图像拆分为n+m张位平面图像；将n+m张位平面图像均发送至dmd；通过同步电路对第一光源和dmd进行同步控制，以使得dmd在显示第1张至第n张位平面图像时，使得各张位平面图像的显示时长均为第一时长，第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
；且使得dmd在显示第n+1张至第n+m张位平面图像时，第n+j张位平面图像的显示时长为第n+j-1张位平面图像的显示时长的2倍，且第一光源发出的光的光照强度
e均为k
×2（n-1）
；其中，m为正整数，j为正整数且j小于等于m。
56.该种实施方式考虑到，当需要拆分出的位平面图像的数量较大时，对于第一光源的峰值功率要求会很高，因此，该种实施方式中，对于n张以内的各张位平面图像，第一光源发出的光的光照强度e与上文的实施方式相同，即是成倍地增加。但是，对于第n张以及第n张以上平面图像，第一光源发出的光的光照强度e会保持为最大值k
×2（n-1）
，该数值与m的取值无关，因此可以看出，该种实施方式的设计，有利于降低对于第一光源的峰值功率需求。
57.但是由于第n张以及第n张以上平面图像，第一光源发出的光的光照强度e会保持为k
×2（n-1）
，因此为了实现所需要的灰度等级，dmd在显示第n+1张至第n+m张位平面图像时，第n+j张位平面图像的显示时长为第n+j-1张位平面图像的显示时长的2倍。
58.以dmd具体为dlp discovery 4100芯片组为例，时钟频率400mhz，1bit刷新频率17857hz。定义第一时长为56微秒，即图3中，t1与t0之间的时间间隔为56微秒，同样的，t2与t1之间，t3与t2之间，t4与t3之间，t5与t4之间，t6与t5之间以及t7与t6之间的时间间隔均为56微秒。可以理解的是，这7段56微秒，依次反映的是第1张至第n张位平面图像的显示时长，而光照强度则由k逐步倍增为64k。
59.而针对第n+1张位平面图像，其显示时长对应的是图3中t7至0这段时间，为112微秒，即该例子2，n=7，m=1，第8张位平面图像的显示时长为第7张位平面图像的显示时长的2倍，而光照强度则不会倍增，即第8张位平面图像所对应的光照强度与第7张位平面图像所对应的光照强度均为64k。也就是说，图3的例子中，从第1张位平面图像至第n+m张位平面图像，对应的光强比例为1:2:4:8:16:32:64:64。图3中的0至t0的总时长也就是帧周期，为56
×
9=504微秒。
60.本技术的方案中的m为正整数，具体数值可以根据需要进行设定和调整，但可以理解的是，m的数值越大，越不利于实现较高的帧频，因此在实际应用中，m的取值通常小于等于3，并且大部分场合中，m的取值通常为1。
61.此外还可以理解的是，上文中区分了n和m，是因为对于第n张以及第n张以上平面图像，第一光源发出的光的光照强度e会保持为最大值k
×2（n-1）
，不会再增加，从而降低了对于第一光源的峰值功率需求。换言之，n的取值会受到第一光源的限制，可以表示为k
×2（n-1）
≤x，x表示的是第一光源的最大光照强度。
62.而在部分场合中，如果需要的灰度等级确实较高，即所需要划分出的位平面图像数量值很大，则可以选用可以发出更高强度的光的第一光源，以使得n可以取较大的数值。
63.以某个灰度为212的微镜单元为例，212的二进制数值为11010100，因此，在8个位平面中，该微镜单元的开关态可如图4所示。其中，位平面1，2，4，6的微镜处于关态，反射光强进入吸收池，位平面3，5，7，8的微镜处于开态，反射光强进入投影镜头。对于图4的微镜单元，该微镜单元可以生成灰度为212的像素点。此时，如上文的描述，实现1帧8bits的图像所耗时间为56μs
ꢀ×
9=504微秒，约等于0.5ms，即可以实现的帧频达到了2khz。
64.在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：将当前的帧频进行显示。该种实施方式中，控制装置还可以将当前的帧频进行显示，提高用户的使用体验。
65.在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：当与同步电路通信失败时，输出故障提示信息。该种实施方式中，控制装置还可以判断是否出现与同步电路通信失败时的情
况，如果与同步电路通信失败，可以输出故障提示信息，以便提醒相关工作人员及时进行故障处理。
66.如上文的描述，本技术需要通过同步电路，达到dmd在显示n张位平面图像中的第i张位平面图像时，第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
的目的，同步电路的具体电路构成可以根据需要进行设定和选取，只需要能够实现本技术的目的即可，例如在本发明的一种具体实施方式中，同步电路可以包括：信号接收电路，用于接收同步指令；驱动电路，用于驱动第一光源；同步控制电路，用于根据同步指令中的参数a，参数b以及参数c，通过驱动电路输出相应的调制信号至第一光源，并且根据同步指令中的参数a，参数b以及参数d，输出相应的触发信号至dmd，以对第一光源和dmd进行同步控制，以使得dmd在显示n张位平面图像中的第i张位平面图像时，第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
，且各张位平面图像的显示时长均为第一时长；其中，参数a表示的是原灰度图像所拆分出的位平面图像的数量，参数b表示的是第一时长，参数c表示的是第一光源调制信号延迟，参数d表示的是dmd触发信号延迟。
67.具体的，信号接收电路可以用于接收控制装置发送的同步指令，考虑到控制装置发送的通常是串行的控制信号，因此，在实际应用中，信号接收电路接收同步指令，可以具体包括：信号接收电路接收控制装置输出的串行同步指令，并将串行同步指令转换为并行同步指令之后发送至同步控制电路。
68.可参阅图5，为一种具体实施方式中的同步电路的结构示意图。图5中，信号接收电路可以通过串口来接收控制装置输出的串行同步指令，进而并将串行同步指令转换为并行同步指令之后，发送至同步控制电路。
69.此外部分场合中，控制装置输出的串行同步指令为rs232电平，可以max32芯片转换为ttl电平之后，再发送至信号接收电路。
70.同步控制电路可以根据同步指令中的参数a，参数b以及参数c，通过驱动电路输出相应的调制信号至第一光源，实现对于第一光源的控制。并且根据同步指令中的参数a，参数b以及参数d，输出相应的触发信号至dmd，实现对于dmd的控制，从而实现对第一光源和dmd进行同步控制。
71.参数a表示的是原灰度图像所拆分出的位平面图像的数量，参数b表示的是第一时长，这两个参数均可以由工作人员根据需要进行设定。
72.参数c表示的是第一光源调制信号延迟，即参数c的数值越大，第一光源越晚发出光线。参数d表示的是dmd触发信号延迟，即参数d的数值越大，dmd越晚进行动作。
73.驱动电路可以在同步控制电路的控制下驱动第一光源，具体结构可以有多种，例如在本发明的一种具体实施方式中，驱动电路可以具体包括：da驱动电路，用于根据同步控制电路输出相应的数字调制信号；数模转换电路，用于将数字调制信号转换为模拟调制信号并输出至第一光源。
74.da驱动电路是数模转换电路的驱动，数模转换电路则可以将数字调制信号转换为模拟调制信号并输出至第一光源。例如一种具体场合中，数模转换电路可以采用tlv5618a
芯片，可以实现12bits数模转换，即4096种电压。输入和输出电压满足：vout=2vin
·
code/2
12
。code为芯片输出值，范围0-4095，vin为输入参考电压，一般与激光器参数有关，芯片输入、时钟和片选信号均由fpga产生。
75.在本发明的一种具体实施方式中，同步指令中还携带有参数f，参数f表示的是整体触发延迟；相应的，根据同步指令中的参数a，参数b以及参数c，通过驱动电路输出相应的调制信号至第一光源，并且根据同步指令中的参数a，参数b以及参数d，输出相应的触发信号至dmd，以对第一光源和dmd进行同步控制，包括：根据同步指令中的参数a，参数b，参数c以及整体触发延迟，通过驱动电路输出相应的调制信号至第一光源，并且根据同步指令中的参数a，参数b，参数d以及整体触发延迟，输出相应的触发信号至dmd，以对第一光源和dmd进行同步控制，且使得dmd的输出与后级投影系统的曝光保持同步。
76.参数f表示的是整体触发延迟，即增大参数f，相当于同时增大了参数c和参数d，通过调整参数f的取值，可以让dmd的输出与后级投影系统的曝光保持同步，保障本技术方案图像显示的质量。
77.进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：与同步控制电路连接的手动触发电路，用于根据用户设定的可调电阻r的电阻值，输出相应的延时时间信号；相应的，同步控制电路将延时时间信号以及同步指令中的参数f的和，作为整体触发延迟。
78.上述的实施方式中，是直接将同步指令中的参数f的数值，作为整体触发延迟的取值。而该种实施方式中，允许用户通过手动操作来调整整体触发延迟，即手动触发电路可以起到手动整体触发延迟的粗调节的效果，而同步指令中的参数f可以起到精调节的效果。用户手动调节所输出的延时时间信号与同步指令中的参数f的和，作为最终确定出的整体触发延迟。
79.手动触发电路的具体结构也可以有多种，例如一种具体场合中，手动触发电路可以为基于2级振荡器的手动触发电路，结构简单，便于实施。
80.例如手动触发电路具体包含两级单稳态多谐振荡器sn74121，当有外部信号sync signal触发时，振荡器会产生一个输出脉冲，并从稳定状态进入暂稳态，经过一段时间后返回初始状态，期间保持高电平。暂稳态恢复至稳态所需时间，也就是高电平保持时间，由rc耦合电路的时间常数决定，t=0.7cr。c和r分别为振荡器外引脚电容和电阻。用户可以通过手动调节r值，调节延时时间，也即调节延时时间信号的取值。手动触发电路将延时时间信号通过io接口连接到fpga板，也即输出给同步控制电路。
81.在图5的实施方式中，同步控制电路，da驱动电路以及信号接收电路均可以通过fpga来实现，较为方便，即同步控制电路，da驱动电路以及信号接收电路均设置在同一fpga中。
82.在实际应用中，fpga控制板频率可以为50mhz。且因为rs232输入信号时钟与fpga不同步，因此可以采用两级触发器缓存实现输入串行时钟与系统时钟同步。串口满足uart协议，波特率例如可以设定为9600，传输1个字节，包括1bit起始位，8bits数据位，1bit停止位，未设定奇偶校验位。例如一种具体场合中，可以设定12位十六进制的串口指令
xyxyxyxyxyxy，此处的x为参数类型，即上文中提及的参数a，参数b等等，此处的y为参数值。因为串口一次仅传输8bits数据，即2位十六进制数，因此一个指令需要传输6次。可以设置48bits寄存器对6次数据进行拼接，形成并行输出信号。
83.同步控制电路接收手动触发电路生成的信号trig_in，结合同步指令，可以生成所需的dmd触发信号dmd_trig，和da驱动信号da[15:0]，其中da[15:12]为tlv5618a芯片的模式设置位，da[11:0]为12bits数据位，用于控制外围的数模转换电路产生4096种电压强度。
[0084]
应用本发明实施例所提供的技术方案，针对任意1帧待显示的原灰度图像，同样是需要将原灰度图像拆分为n张位平面图像，并且将n张位平面图像均发送至dmd。在本技术的方案中，dmd在显示n张位平面图像时，各张位平面图像的显示时长均为第一时长，即n张位平面图像的显示时长均是一致的，并不是如传统的pwm调制时高位位平面显示时长是相邻的低位位平面显示时长的2倍，因此本技术的方案有利于实现较高的帧频。而由于n张位平面图像的显示时长均是一致的，为了实现更高的动态范围，本技术的方案中，对应于n张位平面图像的光照强度不是固定的，而在dmd显示n张位平面图像中的第i张位平面图像时，第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
，也就是说，高位位平面所对应的光强，是相邻的低位位平面所对应的光强的2倍，从而使得本技术的方案在n张位平面图像的显示时长均是一致的情况下，实现了所需要的动态范围，即实现了所需要的灰度等级。并且，由于不同的位平面图像需要不同的光照强度，因此，本技术会通过同步电路对第一光源和dmd进行同步控制，达到dmd在显示n张位平面图像中的第i张位平面图像时，第一光源发出的光的光照强度e保持为k
×2（i-1）
的目的。
[0085]
综上所述，本技术的方案可以基于dmd实现灰度图像显示，且可以实现较高的帧频。
[0086]
相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种灰度图像显示的协同控制系统，可与上文相互对应参照。
[0087]
可参阅图6，该灰度图像显示的协同控制系统可以包括：同步电路20，第一光源30，dmd40以及控制装置10，控制装置10用于实现如上述任一实施例中的灰度图像显示的协同控制方法的步骤。
[0088]
相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种灰度图像显示的协同控制设备以及一种计算机可读存储介质，可与上文相互对应参照。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例中的灰度图像显示的协同控制方法的步骤。这里所说的计算机可读存储介质包括随机存储器（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。
[0089]
可参阅图2，该灰度图像显示的协同控制设备可以包括：存储器201，用于存储计算机程序；处理器202，用于执行计算机程序以实现如上述任一实施例中的灰度图像显示的协同控制方法的步骤。
[0090]
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。
[0091]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0092]
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技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。