[發(fā)明專利]基于融合像素調(diào)制的超高動(dòng)態(tài)投影顯示方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011557102.5
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN112634334B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘越;張寧;盧毅;呂耀文;徐熙平;孫高飛
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/30
• 分類號(hào): G06T7/30;G06T3/00
• 代理公司: 常州智慧騰達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32328
• 代理人: 曹軍

本發(fā)明屬于半實(shí)物仿真測試領(lǐng)域，用于高動(dòng)態(tài)仿真場景圖像的投影顯示。針對DMD器件進(jìn)行二進(jìn)制灰度調(diào)制時(shí)，隨著投影的仿真場景圖像動(dòng)態(tài)范圍變大，位平面分解個(gè)數(shù)隨之增加，整體幀頻變低的問題提出基于融合像素調(diào)制的超高動(dòng)態(tài)投影顯示方法和系統(tǒng)；所述方法包括設(shè)置PWM時(shí)序；獲取高動(dòng)態(tài)圖像；對高動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行三進(jìn)制位平面分解，得到三進(jìn)制圖像；按照所述PWM時(shí)序依次投影所述三進(jìn)制圖像；通過所述投影三進(jìn)制圖像的疊加顯示即可實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)仿真場景圖像的投影顯示。本案將DMD獲取到的高動(dòng)態(tài)圖像的二進(jìn)制位平面分解轉(zhuǎn)換為三進(jìn)制，通過進(jìn)制的改變，減少分解位平面的個(gè)數(shù)，調(diào)制一幀高動(dòng)態(tài)圖像的灰度信息的時(shí)間顯著縮短，使投影幀頻相比二進(jìn)制時(shí)提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半實(shí)物仿真測試領(lǐng)域，具體涉及基于融合像素調(diào)制的超高動(dòng)態(tài)投影顯示方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高動(dòng)態(tài)范圍(High-Dynamic?Range，簡稱HDR)投影顯示，相比普通的投影顯示，可以提供更多的動(dòng)態(tài)范圍和圖像細(xì)節(jié)，能夠更好的反映出真實(shí)環(huán)境中的視覺效果，從而滿足高性能成像設(shè)備的半實(shí)物仿真測試需求。

在半實(shí)物仿真測試過程中，景象生成器件用于生成仿真場景圖像，決定了系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)，如幀頻、動(dòng)態(tài)范圍、分辨率、工作波段等。相較于其他景象生成器件，數(shù)字微鏡器件(Digital?Micromirror?Device，DMD)具有空間分辨率更高、圖像均勻性更好、對比度更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且由于反射式的工作特性，只要窗口匹配，即可用于任意波段的仿真場景圖像生成，因此本領(lǐng)域通常采用帶DMD的仿真場景投影系統(tǒng)來進(jìn)行仿真場景圖像的投影顯示。

目前帶DMD的仿真場景投影系統(tǒng)通常是通過脈寬調(diào)制(Pulse?Width?Modulation，PWM)技術(shù)，利用“視覺殘留特性”在待檢成像系統(tǒng)的探測器積分時(shí)間內(nèi)生成偽灰度圖像。調(diào)制一幀灰度圖像的時(shí)間與位平面分解個(gè)數(shù)及基底時(shí)間t₀有關(guān)，投影圖像動(dòng)態(tài)范圍越大，位平面分解個(gè)數(shù)越多，調(diào)制一幀灰度圖像的時(shí)間越長，幀頻越低。目前一般的DMD型仿真場景投影系統(tǒng)只能在幀頻100Hz以下，投影8bit灰度圖像，嚴(yán)重束縛了DMD型仿真場景投影系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展，測試設(shè)備的落后也極大增加了高性能成像系統(tǒng)的研發(fā)及測試成本。

國內(nèi)對于仿真場景投影系統(tǒng)的研究集中于以單DMD作為景象生成器件設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)，通過引入靜態(tài)干擾目標(biāo)源，實(shí)現(xiàn)多工作波段的混合投影。這種方案，受到DMD器件傳統(tǒng)PWM技術(shù)的約束，仿真場景圖像的幀頻及動(dòng)態(tài)范圍等參數(shù)較低。

因此，解決DMD傳統(tǒng)PWM技術(shù)的幀頻和動(dòng)態(tài)范圍間的矛盾，提高灰度調(diào)制效率，將成為現(xiàn)階段推動(dòng)仿真場景投影系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵因素，有效的超高動(dòng)態(tài)投影顯示方法應(yīng)該成為未來研究的重點(diǎn)。現(xiàn)有DMD型超高動(dòng)態(tài)投影顯示方案仍在單DMD的PWM技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，存在如下問題：(1)改進(jìn)PWM時(shí)序法，調(diào)制過程復(fù)雜，穩(wěn)定性差；(2)幀灰度調(diào)制法，投影圖像動(dòng)態(tài)范圍提升有限；(3)微鏡拼接位面調(diào)制法，犧牲投影圖像的分辨率等；(4)灰度輪調(diào)制法，投影圖像幀頻不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供基于融合像素調(diào)制的超高動(dòng)態(tài)投影顯示方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，采用DMD器件進(jìn)行投影顯示時(shí)，投影圖像動(dòng)態(tài)范圍越大，位平面分解個(gè)數(shù)越多，調(diào)制一幀灰度圖像的時(shí)間越長，幀頻越低的問題，即，幀頻和動(dòng)態(tài)范圍相互制約的問題。

本發(fā)明的基礎(chǔ)方案為：基于融合像素調(diào)制的超高動(dòng)態(tài)投影顯示方法，包括：

設(shè)置PWM時(shí)序；

獲取高動(dòng)態(tài)圖像；

對高動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行三進(jìn)制位平面分解，得到三進(jìn)制圖像；

按照所述PWM時(shí)序依次投影所述三進(jìn)制圖像。