本發(fā)明涉及視頻圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種掃描卡、一種LED顯示屏控制系統(tǒng)以及一種圖像數(shù)據(jù)處理方法。

背景技術(shù)：

目前，LED顯示屏控制系統(tǒng)在降低LED顯示屏的亮度時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)低Bit(位)灰度丟失，導(dǎo)致顯示色調(diào)不連續(xù)。

由于LED的線性響應(yīng)特性，目前的LED顯示屏控制需要對(duì)輸入的n位灰度數(shù)據(jù)進(jìn)行反伽瑪(Gamma)校正映射到m位灰度數(shù)據(jù)后再做灰度實(shí)現(xiàn)(m>n)。設(shè)x為輸入灰度數(shù)據(jù)，值域?yàn)?到(2ⁿ-1)，y為反伽瑪校正后的灰度數(shù)據(jù)，值域?yàn)?到(2^m-1)，γ為Gamma值，映射關(guān)系如下：

當(dāng)需要降低LED顯示屏亮度時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)是將反伽瑪校正后的y值直接乘以亮度百分比，比如需要將亮度降到50％，就將y值乘以0.5。如此得到的結(jié)果有一個(gè)明顯的特征，即校正后低Bit灰度的數(shù)據(jù)代表了校正前部分高Bit信息。由于現(xiàn)今驅(qū)動(dòng)芯片低Bit較難實(shí)現(xiàn)，所以目前直接丟棄低Bit灰度的做法使得顯示屏低亮度顯示效果較差。

參見(jiàn)圖1，現(xiàn)有的LED顯示屏控制系統(tǒng)主要由發(fā)送卡、掃描卡以及電連接掃描卡的LED燈板組成，其中各個(gè)LED燈板共同拼接形成LED顯示屏。在LED顯示屏控制系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的是掃描卡(或稱(chēng)接收卡)，而掃描卡主要實(shí)現(xiàn)視頻圖像數(shù)據(jù)的解包、校正以及LED燈板驅(qū)動(dòng)芯片時(shí)序輸出三個(gè)基本功能，其原理框圖如圖2所示。圖2僅表達(dá)出像素?cái)?shù)據(jù)的傳遞及轉(zhuǎn)換且假設(shè)原始數(shù)據(jù)源為8bit(也即2³bit)。具體地，在圖2中，掃描卡的功能實(shí)現(xiàn)主要包括四個(gè)部分：數(shù)據(jù)接收模塊、存儲(chǔ)控制模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊以及顯示驅(qū)動(dòng)模塊。對(duì)于掃描卡來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)源是從發(fā)送卡發(fā)送過(guò)來(lái)的圖像數(shù)據(jù)包、命令包、參數(shù)包等各種數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收模塊對(duì)這些數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，并經(jīng)由存儲(chǔ)控制模塊將圖像有效數(shù)據(jù)保存至存儲(chǔ)器例如SDRAM，以備其它模塊做處理；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)走線表經(jīng)由存儲(chǔ)控制模塊從SDRAM中讀取數(shù)據(jù)按需進(jìn)行校正，校正結(jié)果根據(jù)顯示驅(qū)動(dòng)模塊要求進(jìn)行Bit分離并經(jīng)由存儲(chǔ)控制模塊保存至SDRAM；顯示驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生LED燈板驅(qū)動(dòng)芯片用控制時(shí)序，并根據(jù)控制時(shí)序經(jīng)由存儲(chǔ)控制模塊從SDRAM中讀取數(shù)據(jù)，通過(guò)排線送至LED燈板。

若原始視頻圖像源是8bit(如圖2所示)，在經(jīng)過(guò)反Gamma校正、亮度校正等各種校正后，數(shù)據(jù)已然變成了16bit(也即2⁴bit)，其相當(dāng)于bit信息分散化。由于LED燈板驅(qū)動(dòng)芯片低Bit灰度實(shí)現(xiàn)困難，加之刷新率越來(lái)越高的要求，直接將其舍棄必會(huì)造成灰度過(guò)渡不連續(xù)的顯示效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明提出將旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣算法和幀間誤差累積算法結(jié)合的視頻圖像處理技術(shù)應(yīng)用于掃描卡，以實(shí)現(xiàn)多Bit信息壓縮，在降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量的同時(shí)，仍能較完整地表達(dá)原始圖像的信息，解決灰度過(guò)渡不連續(xù)的顯示效果，達(dá)到整體色調(diào)連續(xù)的效果。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例提出的一種掃描卡，包括：數(shù)據(jù)接收模塊、存儲(chǔ)控制模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和顯示驅(qū)動(dòng)模塊，所述數(shù)據(jù)接收模塊用于接收輸入的圖像數(shù)據(jù)并經(jīng)由所述存儲(chǔ)控制模塊存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器中，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊用于經(jīng)由所述存儲(chǔ)控制模塊從所述存儲(chǔ)器中獲取圖像數(shù)據(jù)以進(jìn)行校正和Bit分離再經(jīng)由所述存儲(chǔ)控制模塊將Bit分離后的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至所述存儲(chǔ)器，所述顯示驅(qū)動(dòng)模塊用于產(chǎn)生控制時(shí)序并根據(jù)所述控制時(shí)序經(jīng)由所述存儲(chǔ)控制模塊從所述存儲(chǔ)器讀取Bit分離后的圖像數(shù)據(jù)以進(jìn)行輸出。此外，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊包括：Bit優(yōu)化模塊，用于利用周期性旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣結(jié)合幀間誤差累積減小在進(jìn)行所述校正之后且在進(jìn)行所述Bit分離之前的圖像數(shù)據(jù)的位寬。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊包括Gamma校正模塊、亮度校正模塊和Bit分離模塊；所述校正包括利用所述Gamma校正模塊進(jìn)行的反Gamma校正和在進(jìn)行所述反Gamma校正之后利用所述亮度校正模塊進(jìn)行的亮度校正，且所述Bit分離模塊用于進(jìn)行所述Bit分離。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述校正包括用于對(duì)經(jīng)由所述存儲(chǔ)控制模塊從所述存儲(chǔ)器中獲取的位寬為2ⁿbit的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行反Gamma校正以映射成位寬為2^mbit的圖像數(shù)據(jù)，其中n<m；所述Bit優(yōu)化模塊具體用于利用k×k維的周期性旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣結(jié)合幀間誤差累積將在進(jìn)行所述校正之后且在進(jìn)行所述Bit分離之前的圖像數(shù)據(jù)的位寬減小至(2^m-N)bit，且N>k≥2，其中N，K均為正整數(shù)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述掃描卡包括可編程邏輯器件，所述存儲(chǔ)器外接于所述可編程邏輯器件，且所述數(shù)據(jù)接收模塊、所述存儲(chǔ)控制模塊、所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和所述顯示驅(qū)動(dòng)模塊整合于所述可編程邏輯器件。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，上述利用周期性旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣結(jié)合幀間誤差累積減小在進(jìn)行所述校正之后且在進(jìn)行所述Bit分離之前的圖像數(shù)據(jù)的位寬具體包括：對(duì)當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)幀進(jìn)行降灰階處理以得到降灰階處理后圖像數(shù)據(jù)，其中所述降灰階處理將所述當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)幀中的圖像數(shù)據(jù)位寬縮減Nbit；將所述降灰階處理后圖像數(shù)據(jù)的各個(gè)像素點(diǎn)位置的像素值小數(shù)部分與k×k維的周期性旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣中的一個(gè)相對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣進(jìn)行比較以確定像素值整數(shù)部分是否需要加1，并根據(jù)公式result＝(1/(k×k))×ceil(Dec/(1/(k×k)))得到像素值小數(shù)部分的實(shí)現(xiàn)結(jié)果，其中ceil()表示向上取整函數(shù)，result表示像素值小數(shù)部分的實(shí)現(xiàn)結(jié)果，Dec表示像素值小數(shù)部分，k≥2且偶數(shù)，N>k且為奇數(shù)；獲取所述實(shí)現(xiàn)結(jié)果與所述降灰階處理后圖像數(shù)據(jù)幀的各個(gè)像素點(diǎn)位置的像素值小數(shù)部分之間的差值；以及將所述差值累積至下一個(gè)圖像數(shù)據(jù)幀進(jìn)行降灰階處理后的圖像數(shù)據(jù)中。

再者，本發(fā)明實(shí)施例提出的一種LED顯示屏控制系統(tǒng)，包括：發(fā)送卡、前述任意一種掃描卡、以及LED燈板；所述掃描卡電連接所述發(fā)送卡和所述LED燈板。

另外，本發(fā)明實(shí)施例提出的一種圖像數(shù)據(jù)處理方法，適于執(zhí)行于包括掃描卡和LED顯示屏的LED顯示屏控制系統(tǒng)。所述圖像數(shù)據(jù)處理方法包括步驟：(i)接收輸入的圖像數(shù)據(jù)；(ii)對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正以得到校正后的圖像數(shù)據(jù)；(iii)利用k×k維的周期性旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣結(jié)合幀間誤差累積將所述校正后的圖像數(shù)據(jù)的位寬減小Nbit以得到Bit優(yōu)化后的圖像數(shù)據(jù)，其中N>k≥2且k為偶數(shù)；(iv)對(duì)所述Bit優(yōu)化后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行Bit分離以得到Bit分離后的圖像數(shù)據(jù)；(v)產(chǎn)生控制時(shí)序并根據(jù)所述控制時(shí)序?qū)⑺鯞it分離后的圖像數(shù)據(jù)輸出以供驅(qū)動(dòng)所述LED顯示屏。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(iii)包括：根據(jù)場(chǎng)同步信號(hào)、所述掃描卡的起始像素點(diǎn)坐標(biāo)和所述掃描卡帶載的圖像數(shù)據(jù)大小確定每一幀圖像數(shù)據(jù)中的每一個(gè)像素值對(duì)應(yīng)到所述LED顯示屏的位置坐標(biāo)和相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(iii)還包括：對(duì)當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)幀進(jìn)行降灰階處理以得到降灰階處理后圖像數(shù)據(jù)，其中所述降灰階處理將所述當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)幀中的圖像數(shù)據(jù)位寬減少Nbit；將所述降灰階處理后圖像數(shù)據(jù)的各個(gè)像素點(diǎn)位置的像素值小數(shù)部分與k×k維的周期性旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣中的一個(gè)相對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣進(jìn)行比較以確定像素值整數(shù)部分是否需要加1，并根據(jù)公式result＝(1/(k×k))×ceil(Dec/(1/(k×k)))得到像素值小數(shù)部分的實(shí)現(xiàn)結(jié)果，其中ceil()表示向上取整函數(shù)，result表示像素值小數(shù)部分的實(shí)現(xiàn)結(jié)果，Dec表示像素值小數(shù)部分，k為偶數(shù)，N為奇數(shù)；獲取所述實(shí)現(xiàn)結(jié)果與所述降灰階處理后圖像數(shù)據(jù)幀的各個(gè)像素點(diǎn)位置的像素值小數(shù)部分之間的差值；以及將所述差值累積至下一個(gè)圖像數(shù)據(jù)幀進(jìn)行降灰階處理后的圖像數(shù)據(jù)中。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(ii)中的所述校正包括依序進(jìn)行的反Gamma校正和亮度校正。

由上可知，本發(fā)明實(shí)施例針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在低Bit灰度丟失的問(wèn)題，提出了將旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣處理算法與幀間誤差累積結(jié)合應(yīng)用于掃描卡功能實(shí)現(xiàn)中。通過(guò)對(duì)相鄰幀的視頻圖像數(shù)據(jù)采用不同的旋轉(zhuǎn)矩陣做處理、并做殘差累積，實(shí)現(xiàn)在高位寬數(shù)據(jù)到低位寬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的同時(shí)，仍能較完整地表達(dá)原始視頻圖像的信息，減小了驅(qū)動(dòng)芯片低Bit未實(shí)現(xiàn)對(duì)灰度表現(xiàn)的影響，使得灰度過(guò)渡更為平滑，另一方面，由于減小了bit的實(shí)現(xiàn)位數(shù)，所以刷新率也提高了。

通過(guò)以下參考附圖的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其它方面和特征變得明顯。但是應(yīng)當(dāng)知道，該附圖僅僅為解釋的目的設(shè)計(jì)，而不是作為本發(fā)明的范圍的限定。還應(yīng)當(dāng)知道，除非另外指出，不必要依比例繪制附圖，它們僅僅力圖概念地說(shuō)明此處描述的結(jié)構(gòu)和流程。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種LED顯示屏控制系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的掃描卡功能實(shí)現(xiàn)原理框圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提出的一種掃描卡功能實(shí)現(xiàn)原理框圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

本發(fā)明下述實(shí)施例針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中掃描卡的功能實(shí)現(xiàn)原理框架上存在低Bit(位)信息丟失的問(wèn)題，利用旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣算法和幀間誤差累積算法相結(jié)合的視頻圖像處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)在降低資源開(kāi)銷(xiāo)或提高刷新率的同時(shí)，仍可以保證鄰近位置上的像素灰度效果保持不變，達(dá)到整體色調(diào)連續(xù)的效果。

具體地，為便于理解本實(shí)施例，首先對(duì)本實(shí)施例采用的一種旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣算法進(jìn)行說(shuō)明如下：

數(shù)字半色調(diào)技術(shù)是基于人眼視覺(jué)特性和圖像呈色特性，利用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等工具，在二值(或多色二值)呈色設(shè)備上實(shí)現(xiàn)圖像最優(yōu)再現(xiàn)的一門(mén)技術(shù)。當(dāng)在一定距離下觀察時(shí)，人眼將圖像中空間上接近的部分視為一個(gè)整體。利用此特性，人眼觀察到的半色調(diào)圖像局部平均灰度近似于原始圖像的局部平均灰度值，從而整體上形成連續(xù)色調(diào)的效果。

目前應(yīng)用較廣的數(shù)字半色調(diào)技術(shù)是旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣算法，其原理是將高位的顯示信息通過(guò)旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣計(jì)算分配到相鄰的空間中，使得圖像質(zhì)量得到明顯改善，提高了顯示的灰度級(jí)數(shù)。

以2×2旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣為例，算法的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)獲取旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣：旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣是由一個(gè)基本抖動(dòng)矩陣按照逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)而來(lái)，而基本抖動(dòng)矩陣則是由Limb矩陣經(jīng)過(guò)矩陣運(yùn)算得到的。

①Limb矩陣：

②依據(jù)公式求解出(n+1)×(n+1)維的基本抖動(dòng)矩陣，其中U_n表示n×n的全一矩陣，例如

③將基本抖動(dòng)矩陣按照順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，得到周期性旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣。以2×2的基本抖動(dòng)矩陣為例，若按照逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，可以得到2×2個(gè)旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣：

(2)當(dāng)前視頻圖像幀frame_current的處理：設(shè)原始視頻是8bit(也即256級(jí))數(shù)據(jù)源，現(xiàn)要用6bit(也即64級(jí))的數(shù)據(jù)位寬表示該視頻，算法的具體實(shí)現(xiàn)包括以下步驟：

①將每個(gè)像素值進(jìn)行8bit到6bit的轉(zhuǎn)換(也即實(shí)現(xiàn)2bit縮減)，也即進(jìn)行降灰階處理，轉(zhuǎn)換后的像素值包含兩部分：整數(shù)部分(Int)和小數(shù)部分(Dec)；例如像素值122轉(zhuǎn)換成64級(jí)后的值為Value，則Value＝64×122/256＝30.5＝Int+Dec。

②將當(dāng)前處理視頻圖像幀frame_current的小數(shù)部分與對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣比較：

(i).確定當(dāng)前處理視頻圖像幀frame_current對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣：i＝rem((current/4)，其中rem()為求余函數(shù)，current為當(dāng)前處理視頻圖像幀的序號(hào)(例如第一個(gè)視頻圖像幀對(duì)應(yīng)current＝1)，i表示與當(dāng)前處理視頻圖像幀frame_current對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣的序號(hào)。

(ii).計(jì)算當(dāng)前處理視頻圖像幀frame_current中每個(gè)像素位置的比較結(jié)果：假設(shè)current＝5，則其對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣為Mat₁；從當(dāng)前處理視頻圖像幀frame_current的左上角出發(fā)，依次截取經(jīng)降灰階處理后2×2維的像素值，將其小數(shù)部分與旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣Mat₁作比較，依據(jù)四舍五入法則進(jìn)行取舍。即，若小數(shù)部分大于Mat₁中對(duì)應(yīng)位置的值，則frame_current對(duì)應(yīng)像素位置的整數(shù)部分加1，否則不加(也即整數(shù)部分不變)，此處旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣的序號(hào)i的取值范圍為1～4。

然而，若要實(shí)現(xiàn)更多Bit例如3bit縮減，比如將8bit(256級(jí))信息縮減至5bit(32級(jí))；由于3×3維的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣較難處理，一般會(huì)選擇2×2維的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣對(duì)其處理，而要實(shí)現(xiàn)該信息的完整表達(dá)，必須保證轉(zhuǎn)換精度至少為0.125，而2×2維旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣精度為0.25，因此此時(shí)僅僅使用旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣算法并不能準(zhǔn)確地表述每一個(gè)圖像像素點(diǎn)的信息。舉例說(shuō)明，8bit的原始圖像信息為37，則Value＝32×37/256＝4.625＝Int+Dec，使用2×2維的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣處理后，結(jié)果為1,1,1,0，即三幀數(shù)據(jù)的整數(shù)部分有加1、一幀數(shù)據(jù)沒(méi)有加1，這樣處理后的最終結(jié)果為0.75，與要實(shí)現(xiàn)的0.625相比，存在一定誤差。

因此，本實(shí)施例提出將旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣算法與幀間誤差累積算法相結(jié)合的視頻圖像處理方法應(yīng)用于掃描卡，其原理下面將通過(guò)步驟化的方式進(jìn)行解析。假設(shè)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)值為Value，當(dāng)前處理的視頻圖像幀為frame_current，則實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(a)對(duì)原始圖像數(shù)據(jù)值逐像素進(jìn)行降灰階處理得到轉(zhuǎn)換后的整數(shù)部分和小數(shù)部分，即Value＝Int+Dec；

(b)根據(jù)公式i＝rem((current/4)，將進(jìn)行降灰階處理后得到的小數(shù)部分與相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣進(jìn)行對(duì)比，確定整數(shù)部分是否需要加1；并且根據(jù)公式result＝(1/(2×2))×ceil(Dec/(1/(2×2)))＝0.25×ceil(Dec/0.25)，其中ceil()表示向上取整函數(shù)，得到最終的實(shí)現(xiàn)結(jié)果result，此公式表示采用2×2維的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣，實(shí)現(xiàn)結(jié)果只可能是0,0.25,0.5,0.75中的一個(gè)。若旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣的維數(shù)改變，則同時(shí)需要將該公式中的1/4換成其對(duì)應(yīng)的矩陣k×k可實(shí)現(xiàn)的精度，比如4×4維的精度是1/(k×k)＝1/(4×4)＝0.0625；

(c)將實(shí)現(xiàn)結(jié)果與欲實(shí)現(xiàn)的小數(shù)做差：error＝result-Dec，并將結(jié)果累積到下一幀的計(jì)算中：Value＝Value-error＝Int+Dec；

(d)重復(fù)以上步驟(a)至(c)，實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)值的準(zhǔn)確表達(dá)。

承上述，改進(jìn)后的掃描卡功能實(shí)現(xiàn)原理框圖如圖3所示。需要說(shuō)明的是，圖3僅表達(dá)出圖像數(shù)據(jù)的傳遞及轉(zhuǎn)換，其假設(shè)數(shù)據(jù)源為8bit且做Nbit＝3bit優(yōu)化以及其采用的k×k矩陣為2×2維矩陣，此處N>k。再者，在本實(shí)施例中，圖3中的數(shù)據(jù)接收模塊31、存儲(chǔ)控制模塊33、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊35和顯示驅(qū)動(dòng)模塊37例如是由運(yùn)行在掃描卡30的可編程邏輯器件像FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)上的軟件模塊實(shí)現(xiàn)，或者說(shuō)數(shù)據(jù)接收模塊31、存儲(chǔ)控制模塊33、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊35和顯示驅(qū)動(dòng)模塊37均整合于外接有存儲(chǔ)器例如SDRAM的可編程邏輯器件。

具體地，圖3中增加的Bit優(yōu)化模塊356即為利用旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣算法和幀間誤差累積算法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)大位寬數(shù)據(jù)到小位寬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的功能。由于Gamma校正模塊350用于對(duì)視頻圖像像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行反Gamma校正，其為一種非線性校正，且亮度校正模塊352和其它校正模塊354(例如色度校正模塊等，當(dāng)然也可以無(wú)其它校正模塊)使得數(shù)據(jù)高Bit的信息更多地轉(zhuǎn)移到了低Bit上，而B(niǎo)it分離模塊358已丟失了原有圖像數(shù)據(jù)的位置信息；所以將Bit優(yōu)化模塊356設(shè)置在各個(gè)校正模塊(包含Gamma校正模塊350、亮度校正模塊352和其它校正模塊354)與Bit分離模塊358之間。再者，在圖3所示舉例中，原始視頻圖像源是8bit，在經(jīng)過(guò)反Gamma校正、亮度校正等各種校正后，數(shù)據(jù)已然變成了16bit(也即2⁴bit)，之后經(jīng)由本實(shí)施例的Bit優(yōu)化模塊356的Bit優(yōu)化處理后縮減至13bit，再經(jīng)由Bit分離模塊358進(jìn)行Bit分離處理后由存儲(chǔ)控制模塊33保存至存儲(chǔ)模塊例如SDRAM中供顯示驅(qū)動(dòng)模塊37使用。

對(duì)于每個(gè)掃描卡30來(lái)說(shuō)，都可以從前端發(fā)送卡得到三個(gè)關(guān)鍵信息：場(chǎng)同步信號(hào)、掃描卡的起始像素點(diǎn)坐標(biāo)(StartX,StartY)和掃描卡帶載的圖像數(shù)據(jù)大小(TotalX,TotalY)。依據(jù)這三個(gè)參數(shù)，可得到當(dāng)前處理視頻圖像幀序號(hào)以及每個(gè)像素在整個(gè)LED顯示屏的具體位置，從而確定與之對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣值，通過(guò)比較最終實(shí)現(xiàn)大位寬數(shù)據(jù)到小位寬數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。假設(shè)(StartX,StartY)＝(0,128)、(TotalX,TotalY)＝(128,128)且掃描卡30上SDRAM的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式為每行存儲(chǔ)Col＝256個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算步驟如下：

(一)計(jì)算接收到的像素值所對(duì)應(yīng)的整個(gè)LED顯示屏的具體位置。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊35中，根據(jù)走線表可以得到原始視頻圖像數(shù)據(jù)像素值在SDRAM中的行列坐標(biāo)(RowAddr,ColAddr)。由于原始圖像數(shù)據(jù)像素值是按序存放的，所以可通過(guò)計(jì)算得到其對(duì)應(yīng)到LED顯示屏上的具體位置坐標(biāo)(i,j)。同理，通過(guò)場(chǎng)同步信號(hào)可得到數(shù)據(jù)幀計(jì)數(shù)framecnt。假設(shè)為RowAddr為0，ColAddr為200，framecnt為5，則該像素值對(duì)應(yīng)到LED顯示屏的具體位置坐標(biāo)(i,j)以及與之對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣Mat_m中的序號(hào)m為：

(i,j)＝(StartX+fix((RowAddr×Col+ColAddr)/TotalY),StartY+rem(RowAddr×Col+

ColAddr,TotalY)-1)

＝(0+fix((0×256+200)/128),128+rem(0×256+200,128)-1)

＝(1,199)

m＝rem(framecnt/4)＝rem(5/4)＝1

其中，fix()為取整函數(shù)，rem()為求余函數(shù)。

(二)根據(jù)旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣算法，對(duì)當(dāng)前處理的像素和確定的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣Mat_m做比較，并將殘差保存至提前分配好的存儲(chǔ)空間例如SDRAM空間中對(duì)應(yīng)的位置，以備下一幀處理使用。此處，“對(duì)應(yīng)”的意思是殘差值與原圖像像素值的存儲(chǔ)位置一一對(duì)應(yīng)，方便后續(xù)規(guī)劃以及程序?qū)崿F(xiàn)，這一點(diǎn)可以通過(guò)走線表得以實(shí)現(xiàn)。若像素的具體位置坐標(biāo)i,j均為偶數(shù)，則其與旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣Mat₁中(0,0)位置的數(shù)據(jù)比較；若i為偶數(shù)且j為奇數(shù)，則其與Mat₁中(0,1)位置的數(shù)據(jù)比較；若i奇數(shù)為且j為偶數(shù)，則其與Mat₁中(1,0)位置的數(shù)據(jù)比較；若i,j均為奇數(shù)，則其與Mat₁中(1,1)位置的數(shù)據(jù)比較。

假設(shè)要實(shí)現(xiàn)的8bit像素值為45，則有：

A).8bit像素值轉(zhuǎn)換為5bit像素值：Value＝Value-error＝45×32/256-error＝5.625-error＝Int＝Dec。若為第一幀，則error為0，之后的數(shù)據(jù)幀的error為上一幀數(shù)據(jù)的殘差；

B).由于framecnt為5，若i,j均為奇數(shù)，所以將其小數(shù)部分與Mat₁中(1,1)位置的數(shù)據(jù)作比較，結(jié)果為1，轉(zhuǎn)換后的整數(shù)部分Int加1；

C).根據(jù)公式result＝(1/(2×2))×ceil(Dec/(1/(2×2)))＝0.25×ceil(Dec/0.25)，得到最終的實(shí)現(xiàn)結(jié)果result＝0.75，并將其與原來(lái)欲實(shí)現(xiàn)的小數(shù)部分作殘差：error＝result-Dec＝0.75-0.625＝0.125；

D).根據(jù)走線表將該殘差存放至提前規(guī)劃好的對(duì)應(yīng)的SDRAM空間，以備下一幀數(shù)據(jù)處理過(guò)程使用。

(三)將處理后的圖像像素?cái)?shù)據(jù)送至Bit分離模塊358進(jìn)行Bit分離處理。

鑒于數(shù)據(jù)接收模塊31接收到的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)流，所以重復(fù)以上三個(gè)步驟(a)-(c)即可完成Bit優(yōu)化。

假設(shè)截取的2×2維的原始像素為：待實(shí)現(xiàn)的小數(shù)部分則根據(jù)以上的步驟，可以很容易得到四幀圖像數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果，分別如下：

像素轉(zhuǎn)換得到的小數(shù)部分：

小數(shù)部分比較結(jié)果：

殘差：

從以上的結(jié)果可以看出，經(jīng)過(guò)了四幀數(shù)據(jù)的累積處理，殘差已然變成了0，四幀數(shù)據(jù)疊加累積實(shí)現(xiàn)的結(jié)果為由于人眼觀察到的圖像是局部的均值效果，所以(其中sum(V_avg)表示矩陣V_avg中各元素求和)，即最終實(shí)現(xiàn)的小數(shù)部分就等于欲實(shí)現(xiàn)的小數(shù)部分，完成原圖像數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確表達(dá)。

本質(zhì)上說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確表達(dá)，即關(guān)鍵是小數(shù)部分的精確轉(zhuǎn)換。本實(shí)施例提出的視頻圖像處理方法就是將小數(shù)部分信息轉(zhuǎn)移到相鄰數(shù)據(jù)幀中，在數(shù)據(jù)幀累積的過(guò)程中，將殘差也累積，實(shí)現(xiàn)精度的分散實(shí)現(xiàn)。結(jié)合人眼的惰性特性：局部平均灰度近似于原始圖像的局部平均灰度，得到整體色調(diào)連續(xù)的效果。由于數(shù)據(jù)位寬明顯較小，所以在降低資源開(kāi)銷(xiāo)或者提高刷新率的前提下，仍能較完整準(zhǔn)確地表達(dá)原始圖像的信息。

綜上所述，本發(fā)明前述實(shí)施例針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在低Bit灰度丟失的問(wèn)題，提出了將旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣處理算法與幀間誤差累積結(jié)合應(yīng)用于掃描卡功能實(shí)現(xiàn)中。通過(guò)對(duì)相鄰幀的視頻圖像數(shù)據(jù)采用不同的旋轉(zhuǎn)矩陣做處理、并做殘差累積，實(shí)現(xiàn)在高位寬數(shù)據(jù)到低位寬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的同時(shí)，仍能較完整地表達(dá)原始視頻圖像的信息，減小了驅(qū)動(dòng)芯片低Bit未實(shí)現(xiàn)對(duì)灰度表現(xiàn)的影響，使得灰度過(guò)渡更為平滑，另一方面，由于減小了bit的實(shí)現(xiàn)位數(shù)，所以刷新率也提高了。

此外值得一提的是，可以將本發(fā)明前述實(shí)施例的掃描卡應(yīng)用于圖1所示的LED顯示屏控制系統(tǒng)以得到改進(jìn)的LED顯示屏控制系統(tǒng)。

最后值得一提的是，根據(jù)前述實(shí)施例的描述，還可以歸納出一種圖像數(shù)據(jù)處理方法，適于執(zhí)行于包括掃描卡和LED顯示屏(由一個(gè)或多個(gè)LED燈板拼接而成)的LED顯示屏控制系統(tǒng)。所述圖像數(shù)據(jù)處理方法例如包括步驟：接收輸入的圖像數(shù)據(jù)；對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正以得到校正后的圖像數(shù)據(jù)；利用k×k維的周期性旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)矩陣結(jié)合幀間誤差累積將所述校正后的圖像數(shù)據(jù)的位寬減小Nbit以得到Bit優(yōu)化后的圖像數(shù)據(jù)，其中N>k≥2；對(duì)所述Bit優(yōu)化后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行Bit分離以得到Bit分離后的圖像數(shù)據(jù)；以及產(chǎn)生控制時(shí)序并根據(jù)所述控制時(shí)序?qū)⑺鯞it分離后的圖像數(shù)據(jù)輸出以供驅(qū)動(dòng)所述LED顯示屏。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi),當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。