一种基于FPGA算法预测实现视频画面高对比的动态非线性调整的方法与流程

一种基于fpga算法预测实现视频画面高对比的动态非线性调整的方法
技术领域
1.本发明涉及lcd、led显示领域，更具体地说，涉及一种基于fpga算法预测实现视频画面高对比的动态非线性调整的方法。


背景技术：

2.在传统的用于控制led显示的图像处理方案中，获取的图像源是标准动态(sdr)，源图像在显示前经过非线变换后进行显示，这个非线性关系多为固定式，不管帧画质的特征，而以固定方式进行转换；常见严重影响视觉观感有两种画面特征，第一种高对比度特征低灰画面状态，则显示后低灰阶跨度大，低灰严重断层块出现；第二种低对比度特征高灰画面状态，则显示后高灰阶跨度大，也严重断层块出现。固定系数式图像转换无法适应宽范围图像特征。
3.因此，图像源标准动态(sdr)情况下要想获得更好显示效果只有进行与画面特征进行关联,通过fpga算法及处理流程，才能提高显示表现，达到画面高动态(hdr)效果。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于fpga算法预测实现视频画面高对比的动态非线性调整的方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.s1、对图像进行等比例压缩从而得到压缩后的图像信息；
6.s2、对所述压缩后的图像信息进行白背景亮度提取；
7.s3、对所述白背景亮度二维数组遍历，统计亮度值分布，由测得的值域分布关系通过经验算法生成动态非线性处理系数值；
8.s4、将测算的动态非线性处理系数值与原r、g、b非线性曲线按比例混合，生成新的非线性曲线；
9.s5、根据新的非线性曲线对所述图像进行变换后显示。
10.在一种可能的实施例中，所述s2、对所述压缩后的图像信息进行白背景亮度提取包括：
11.s21、读取压缩后的图像上的点的rgb值，从而获得所述rgb值的范围为0-255；
12.s22、选定不同色彩制式下的规一化的点的uvw值(u v w)，从而获得，所述uvw值的范围为0.00-1.00。
13.s23、将rgb值和uvw值相乘得到变换结果。
14.在一种可能的实施例中，s4、将测算的动态非线性处理系数值与原r、g、 b非线性曲线按比例混合，生成新的非线性曲线包括：
15.s41、接收用户输入的混合比例(a)；
16.s42、根据一下公式计算生成新的非线性曲线(y
＊
)；
17.y
＊
＝y1×
a+y2×
(1-a)；
18.其中y1为原定值系数，y2为动态非线性处理模式系数值。
19.通过本发明的方法，相对于现有技术中以固定方式进行转换可能造成的严重断层块情况，本发明采用动态的变化方式对图像进行变换从而可以使现有标准动态(sdr)节目源在显示终端上产生类高对比动态(hdr)效果，从而改善画质及观看体验。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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。
21.图1是本发明的系统方框图；
22.图2背景亮度分布；
23.图3压缩前的图像；
24.图4压缩后的图像；
25.图5每像素点矩阵变换后效果图。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作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。
27.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块。
28.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
29.下面结合具体实施例进行详细说明。
30.请参阅图1，图1是本发明实施例提供本发明提供本发明提供一种基于 fpga算法预测实现视频画面高对比的动态非线性调整的方法，其特征在于，包括以下步骤：
31.s1、对图像进行等比例压缩从而得到压缩后的图像信息；
32.s2、对所述压缩后的图像信息进行白背景亮度提取；
33.s3、对所述白背景亮度二维数组遍历，统计亮度值分布，由测得的值域分布关系通过经验算法生成动态非线性处理数值；
34.s4、将测算的动态非线性处理系数值与原r、g、b非线性曲线按比例混合，生成新的非线性曲线；
35.s5、根据新的非线性曲线对所述图像进行变换后显示。
36.在一种可能的实施列中，s1、对图像进行等比例压缩从而得到压缩后的图像信息的具体步骤包括：
37.图像精简关联性原图信息，将原始帧画面进行按比例压缩，如原图是 1920(w)x1080(h)则为128(w)x72(h)，总信息量约为原始1/225,通过压缩，画面主要特征保留，等比例关系压缩能尽量减小插值的影响，信息量的精简化，使得后续的快速化处理得以实现。
38.在一种可能的实施列中，s3、对所述白背景亮度二维数组遍历，统计亮度值分布，由测得的值域分布关系通过经验算法生成动态非线性处理模式系数值还包括：
39.数学上表达关系分布函数展开：
40.d＝{x1＝x1，x2＝x2，
…
，xn＝xn}
41.背景亮度分布图2如示：
42.亮度值域测算，0-255范围内每16分一段，共分16段，下面公式仅表示一段0-a,a-b。
[0043][0044][0045][0046][0047]
通过此法可得到每区间有散落多少像素的信息，并产生一个二维数组，由此信息通过算法比较，对比经验值关系表得到一个动态的线性调整系数。
[0048]
经验值关系表是预先通过计算机对各类型画面帧按设备端的处理方法，取得亮度分布的数字量化关系并结合人眼视觉生理习惯生成的一套非线性调整系数表。其中各类型画面帧所指电影片、dv数字视频，演播室节目等分类。生物观感指亚洲人，欧洲人，非洲人等不同人种视觉习惯不同。由数字量化的亮度分布与视觉生理观感结合修正的过程，将人体视觉生物习惯与数学分布关系关联成数字系数表。
[0049]
经验值关系表产生方法类同设备端fpga处理的方法，差异是此过程处理的视频帧数量极其少，是对画面特征与其数字量化的分布图关联，并进行生理视觉习惯的修正，有人工参与。
[0050]
实施中在电脑前端的软件上提前预置节目类型、受观者习惯，并提前对应各种经验值关系查询表，在设定确认后配置至设备端的fpga处理层。同理，也支持关联视频帧方式产生，对要进行hdr干预的节目提前由电脑提取，转换，量化，生理视觉修正则由执行人在专用软件环境下对画面及关联数字特征确定及修正。
[0051]
例如，压缩前的图像如图3所示，压缩后的图像如图4所示。
[0052]
在一种可能的实施例中，所述s2、对所述压缩后的图像信息进行白背景亮度提取包括：
[0053]
s21、读取压缩后的图像上的点的rgb值，从而获得所述rgb值的范围为0-255；
[0054]
s22、选定不同色彩制式下的规一化的的uvw值，从而获得(u v w)，所述uvw值的范围为0.00-1.00。
[0055]
s23、将rgb值和uvw值相乘得到变换结果。
[0056]
具体的，对压缩信息进行白背景亮度提取，利用系数矩阵，得到变换结果。 r\g\b为帧画面像素，范围0-255，u\v\w为亮度权重因子，值范围0.00-1.00 间，通常u：0.30v：0.59w：0.11。
[0057]
例如，每像素点矩阵变换后，亮度有效范围0-255。效果如图5。
[0058]
在一种可能的实施例中，s4、将测算的动态非线性处理系数值与原r、g、 b非线性曲线按比例混合，生成新的非线性曲线包括：
[0059]
s41、接收用户输入的混合比例(a)；
[0060]
s42、根据一下公式计算生成新的非线性曲线(y
＊
)；
[0061]y*
＝y1×
a+y2×
(1-a)；
[0062]
其中y1为原定值系数，y2为动态非线性处理模式系数值。
[0063]
具体的，显示应用实现，在产生新的非线性曲线后，在帧同步信号后，图像还未曾传输前更新到对应的非线性曲线查值表中；当图像开始传输时，进行流水线式变换。每帧图像显示出来的就与画面特征相关，也就解决出现画面灰阶跳跃断层块现象。
[0064]
通过本发明的方法，相对于现有技术中以固定方式进行转换可能造成的严重断层块情况，本发明采用动态的变化方式对图像进行变换从而可以使现有标准动态(sdr)节目源在显示终端上产生类高对比动态(hdr)效果，从而改善画质及观看体验。
[0065]
需要说明的是，对于前述的各产品实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
[0066]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0067]
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，
可以是电性或其它的形式。
[0068]
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0069]
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
[0070]
以上对本发明实施例进行了详细介绍，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产品及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的产品，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。