本申請涉及hud燈光控制，尤其涉及一種基于gpu計算的hud軟件定義調(diào)光系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
1、在當(dāng)前汽車hud主流顯示技術(shù)為tft(薄膜晶體管)與dlp(數(shù)字光處理)，其靜態(tài)對比度范圍為1000:1至1500:1。為提高顯示效果，現(xiàn)有技術(shù)采用兩種方案：
2、方案a：增加顯示設(shè)備功率，直接提升亮度。但導(dǎo)致功耗增加30％以上(實測數(shù)據(jù))，影響電動汽車?yán)m(xù)航。
3、方案b：硬件級local?dimming，通過獨立控制芯片(如德州儀器dlp5530-q1)實現(xiàn)分區(qū)調(diào)光。但存在以下問題：1、硬件成本增加15％-20％(bom分析數(shù)據(jù))；2、靈活性不足，硬件方案無法適配異形分區(qū)，調(diào)光區(qū)形狀受限(僅支持矩形分區(qū))；3、動態(tài)響應(yīng)延遲>5ms(實測數(shù)據(jù))，影響實時性。進(jìn)一步地，以上兩種方案均無法兼顧到對比度和能耗問題，且現(xiàn)有調(diào)光算法在分區(qū)交界處產(chǎn)生暗區(qū)，導(dǎo)致圖形邊緣信息丟失。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在解決的背景技術(shù)中存在的問題之一。
2、為此，本發(fā)明提供一種基于gpu計算的hud軟件定義調(diào)光系統(tǒng)及方法。
3、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
4、一種基于gpu計算的hud軟件定義調(diào)光系統(tǒng)，該調(diào)光系統(tǒng)用于hud的點亮控制，該調(diào)光系統(tǒng)包括，
5、gpu加速模塊，以及
6、燈光控制器，所述燈光控制器接收gpu加速模塊的調(diào)光指令，驅(qū)動led燈板分區(qū)點亮；
7、具體的，所述gpu加速模塊包含：
8、幀緩沖解析單元，所述幀緩沖解析單元從渲染管線提取當(dāng)前幀圖像數(shù)據(jù)；
9、computer?shader計算單元，所述computer?shader計算單元與所述幀緩沖解析單元連接，執(zhí)行實時調(diào)光算法實現(xiàn)像素級并行計算；
10、數(shù)據(jù)壓縮模塊，所述數(shù)據(jù)壓縮模塊與computer?shader計算單元連接，將調(diào)光指令編碼，所述數(shù)據(jù)壓縮模塊與燈光控制器連接。
11、進(jìn)一步地，所述computer?shader計算單元中對燈板進(jìn)行區(qū)域劃分，區(qū)域劃分的分區(qū)類型包括矩形分區(qū)、蜂窩分區(qū)、環(huán)形分區(qū)中的一種。
12、進(jìn)一步地，在所述computer?shader計算單元中，實施邊緣優(yōu)化：若渲染圖像素靠近分區(qū)的邊界，則同時點亮相鄰分區(qū)。
13、進(jìn)一步地，若渲染圖像的邊緣與分區(qū)的邊界之間的距離小于30像素，則實施邊緣優(yōu)化，點亮相鄰的分區(qū)。
14、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)壓縮模塊將lightmap數(shù)組按比特位壓縮；通過dma傳輸至燈光控制器。
15、一種基于gpu計算的hud軟件定義調(diào)光方法，包括，
16、步驟1，動態(tài)分區(qū)映射，將渲染的圖像數(shù)據(jù)與燈板進(jìn)行匹配，對燈板上的led燈珠進(jìn)行區(qū)域劃分，并輸出坐標(biāo)映射表；
17、步驟2，像素級并行計算，遍歷渲染圖像每個像素，若為非黑色像素觸發(fā)調(diào)光，點亮燈板上對應(yīng)分區(qū)，并進(jìn)行邊緣優(yōu)化；
18、步驟3，將數(shù)據(jù)按照比特位壓縮傳輸至燈光控制器。
19、進(jìn)一步地，在所述步驟1中，采用矩形分區(qū)方式對燈板進(jìn)行分區(qū)，每個矩形分區(qū)的寬為高度為其中wtotal為燈板整體的寬度，htotal為燈板整體的高度，ccolumn為燈板分區(qū)整體的列數(shù)，rrow為燈板分區(qū)整體的寬度。
20、進(jìn)一步地，在所述步驟1中，采用蜂窩分區(qū)方式對燈板進(jìn)行分區(qū)，蜂窩分區(qū)的邊長為其中，s為六邊形的邊長，ncolumn為水平方向的列數(shù)。
21、本發(fā)明的有益效果是：
22、在系統(tǒng)架構(gòu)上，采用計算機圖形著色器(compute?shader)構(gòu)建并行計算框架，實現(xiàn)背光控制算法在圖形處理器(gpu)異構(gòu)計算平臺的硬件級加速。該架構(gòu)突破了傳統(tǒng)固定功能硬件調(diào)光方案的計算瓶頸，使背光控制指令周期縮短至3ms以內(nèi)，滿足車載hud系統(tǒng)實時性要求(60hz刷新率)。
23、開發(fā)基于像素級亮度分析的自適應(yīng)背光控制算法，通過gpu并行流處理器實現(xiàn)n個調(diào)光分區(qū)的實時動態(tài)調(diào)控。經(jīng)cie?1931標(biāo)準(zhǔn)測試，該方案在保持δe<2的色彩精度前提下，達(dá)成靜態(tài)對比度>3000:1(實測值3186:1)，較傳統(tǒng)方案提升12倍。
24、創(chuàng)新性采用軟硬件解耦設(shè)計，通過可編程渲染管線替代專用asic芯片。實測數(shù)據(jù)顯示，在維持相同光輸出功率時，系統(tǒng)整體功耗降低42.7％(典型值)，且bom成本減少37％以上(基于tier1供應(yīng)商報價分析)。
25、構(gòu)建參數(shù)化調(diào)光模型，支持非規(guī)則多邊形(蜂窩狀、六邊形等)、連續(xù)漸變及動態(tài)可變形態(tài)的調(diào)光區(qū)域定義。采用voronoi圖分割算法實現(xiàn)任意形狀調(diào)光區(qū)的邊緣平滑處理。
26、開發(fā)基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(cnn)的邊緣光補償算法，在shader單元實現(xiàn)3x3鄰域亮度預(yù)測。該機制通過動態(tài)擴展有效照明區(qū)域，將圖形邊緣暗區(qū)發(fā)生率從行業(yè)平均6.3％降至0.8％以下。
27、本方案成功破解了車載顯示領(lǐng)域"高對比度需求與有限功耗預(yù)算"的經(jīng)典矛盾，其技術(shù)指標(biāo)(對比度≥3000:1、功耗≤1.8w/dm2、形態(tài)自適應(yīng)系數(shù)>0.92)。
28、該技術(shù)框架的拓?fù)錈o關(guān)特性，為汽車hud系統(tǒng)開辟了造型集成新范式。主機廠可基于車型設(shè)計語言自由定義調(diào)光區(qū)形態(tài)參數(shù)(如運動車型的六邊形矩陣、豪華車型的星輝陣列等)，實現(xiàn)技術(shù)性能與美學(xué)設(shè)計的有機統(tǒng)一。
1.一種基于gpu計算的hud軟件定義調(diào)光系統(tǒng)，其特征在于，該調(diào)光系統(tǒng)用于hud的點亮控制，該調(diào)光系統(tǒng)包括，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于gpu計算的hud軟件定義調(diào)光系統(tǒng)，其特征在于，所述computer?shader計算單元中對燈板進(jìn)行區(qū)域劃分，區(qū)域劃分的分區(qū)類型包括矩形分區(qū)、蜂窩分區(qū)、環(huán)形分區(qū)、顏色分區(qū)中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于gpu計算的hud軟件定義調(diào)光系統(tǒng)，其特征在于，在所述computer?shader計算單元中，實施邊緣優(yōu)化：若渲染圖像素靠近分區(qū)的邊界，則同時點亮相鄰分區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于gpu計算的hud軟件定義調(diào)光系統(tǒng)，其特征在于，若渲染圖像的邊緣與分區(qū)的邊界之間的距離小于30像素，則實施邊緣優(yōu)化，點亮相鄰的分區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于gpu計算的hud軟件定義調(diào)光系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)壓縮模塊將lightmap數(shù)組按比特位壓縮；通過dma傳輸至燈光控制器。
6.一種基于gpu計算的hud軟件定義調(diào)光方法，其特征在于，包括，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于gpu計算的hud軟件定義調(diào)光方法，其特征在于，在所述步驟1中，采用矩形分區(qū)方式對燈板進(jìn)行分區(qū)，每個矩形分區(qū)的寬為高度為其中wtotal為燈板整體的寬度，htotal為燈板整體的高度，ccolumn為燈板分區(qū)整體的列數(shù)，rrow為燈板分區(qū)整體的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于gpu計算的hud軟件定義調(diào)光方法，其特征在于，在所述步驟1中，采用蜂窩分區(qū)方式對燈板進(jìn)行分區(qū)，蜂窩分區(qū)的邊長為其中，s為六邊形的邊長，ncolumn為水平方向的列數(shù)。