專利名稱：投影儀梯形校正系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影儀中應(yīng)用的一種新的梯形校正系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在投影儀的使用中，投影儀的位置盡可能要與投影屏幕成直角才能保證投影效果。如果無法保證二者的垂直，畫面就會產(chǎn)生梯形。投影儀擺在桌面上，很難保證“垂直”。在這種情況下，就需要使用“梯形校正功能”來校正梯形，保證畫面成標(biāo)準(zhǔn)的矩形。梯形校正通常有兩種方法光學(xué)梯形校正，數(shù)碼梯形校正。光學(xué)梯形校正是指通過調(diào)整鏡頭的物理位置來達(dá)到調(diào)整梯形的目的，但當(dāng)物理位置有局限時，這種辦法就有困難了；數(shù)碼梯形校正是指通過軟件來調(diào)整。目前，幾乎所有的投影機(jī)廠商都采用了數(shù)碼梯形校正技術(shù)，這種辦法很便宜，但調(diào)整的速度很慢。
CN03120477.5執(zhí)行梯形畸變校正的投影儀，投影儀包括觸發(fā)確定模塊，該觸發(fā)確定模塊被設(shè)計成確定預(yù)定的觸發(fā)狀態(tài)，該預(yù)定的觸發(fā)狀態(tài)包括在除了執(zhí)行梯形畸變校正的指令以外的投影圖像的正常程序中；仰角檢測模塊，該仰角檢測模塊被設(shè)計成檢測投影儀的仰角；和梯形畸變校正模塊，該梯形畸變校正模塊被設(shè)計成響應(yīng)觸發(fā)狀態(tài)基于仰角執(zhí)行梯形畸變校正。
CN02802668.3在對顯示面位于任意方向的投影儀中校正梯形失真的方法及系統(tǒng)，通過該方法校正在對顯示面位于任意方向的投影儀中的梯形失真。相對于顯示面測量投影儀的光軸仰角、擺角及方位角。從仰角、擺角及方位角求出平面投射變換矩陣。由投影儀投影的源圖像根據(jù)平面投射變換扭曲并投影到顯示面上。
CN200510059737.1投影儀的梯形修正，本發(fā)明提供修正由于預(yù)先設(shè)想的假想投影面與現(xiàn)實的投影面之間的傾斜而發(fā)生的輸出圖像相對輸入圖像的畸變的投影儀。該修正根據(jù)修正用圖像投影的現(xiàn)實的投影面的亮度的峰值位置的移動量，來推定假想投影面與現(xiàn)實的投影面之間的傾斜引起的圖像的畸變量。修正用圖像構(gòu)成使峰值位置的從圖像投射部看的與峰值位置移動量對應(yīng)的變化量比全白圖案圖像更接近傾斜的角度。
本發(fā)明提出一種新型的數(shù)碼校正裝置，并經(jīng)過模擬驗證實現(xiàn)，將本電路交付給MPW，最后做成專用的芯片來實現(xiàn)梯形校正功能，這樣的校正技術(shù)質(zhì)量好，使用方便，填補國內(nèi)此項技術(shù)的空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種價格低廉的投影儀的梯形校正系統(tǒng)，可與任何投影儀產(chǎn)品相配套，只要使用這樣的梯形校正系統(tǒng)——芯片產(chǎn)品，接入到的顯示控制芯片上，就可以實現(xiàn)畫面的梯形校正功能，降低產(chǎn)品成本；并可以修正消除某些高端投影儀產(chǎn)品經(jīng)校正后的圖像邊緣上仍會有鋸齒現(xiàn)象的問題，使圖像質(zhì)量更加清晰；使用本發(fā)明開發(fā)的梯形校正系統(tǒng)，接入到?jīng)]有梯形校正功能的投影儀上，也可以方便的完成梯形校正功能，從而使低端投影儀可以獲得高端投影儀所能達(dá)到的顯示效果。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種投影儀梯形校正系統(tǒng)，在投影儀的視頻流的輸出端采用投影儀梯形校正系統(tǒng)進(jìn)行圖形處理，先經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)字化處理，尤其以FPGA芯片作為圖像處理核心芯片，F(xiàn)PGA芯片與微處理器的數(shù)據(jù)與控制端口連接，由微處理器控制FPGA執(zhí)行運算，微處理器附設(shè)有存儲器、時鐘和電源模塊，通過采用圖像處理軟件處理，其中預(yù)處理采用Kaiser窗函數(shù)和Sinc函數(shù)濾波器進(jìn)行濾波，校正采用行插值算法和ZEROPAD邊緣鋸齒校正技術(shù)，解決了校正范圍與鋸齒失真的矛盾問題，可以實現(xiàn)在-50度到+50度的垂直梯形校正范圍內(nèi)，肉眼無法發(fā)覺鋸齒噪聲。
FPGA芯片輸入的數(shù)據(jù)流利用多個“數(shù)據(jù)緩沖和處理模塊”；并通過“輸入數(shù)據(jù)選擇單元”的切換，將輸入的數(shù)據(jù)流緩存到另一“數(shù)據(jù)緩沖模塊”，輸入數(shù)據(jù)流和輸出數(shù)據(jù)流都是連續(xù)不斷的，沒有任何停頓，因此非常適合對數(shù)據(jù)流進(jìn)行流水線式處理。完成數(shù)據(jù)的無縫緩沖與處理。
本發(fā)明以價格低廉的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片作為圖像處理核心，實現(xiàn)了快速圖像信息的處理，達(dá)到了本發(fā)明的目的。與其他中小規(guī)模集成電路相比，選用FPGA的優(yōu)點主要在于它有很強(qiáng)的靈活性，即可以方便地通過對邏輯結(jié)構(gòu)的修改和配置，實現(xiàn)系統(tǒng)的升級，這樣對電路的修改和維護(hù)非常方便。
關(guān)鍵的部分算法簡介Kaiser Window的算法要點(float)As=[13.36×dtran_width×Nc-1Nph]+7.95]]>β=0ifAs≤210.5842×(As-21)0.4+0.07886×(As-21)elseif21pAs≤500.1102×(As-0.87)elseifAsf50]]>W(n)=1I0(β)×I0[β1-(n0.5×Nc)2]if-Nc2≤n≤Nc20otherwise]]>I0(x)=1+Σk=120[(0.5x)kk!]2]]>本發(fā)明的特點采用本發(fā)明的矯正裝置，可以矯正高低檔投影儀由于位置局限出現(xiàn)的圖像失真問題，從而達(dá)到很好的顯示效果。具有以下特點1)垂直梯形矯正角度從-50度到+50度(從上到下)
2)完美的鋸齒降噪3)I2C接口技術(shù)


圖1為本發(fā)明實施的電路框2為本發(fā)明整體框3為本發(fā)明方法中的Kaiser窗函數(shù)4是Sinc函數(shù)濾波器計算軟件流程5是本發(fā)明FPGA的配置時序6是本發(fā)明MCU和FPGA的連接圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明如圖1電路框圖所示，VGA輸入后，經(jīng)過AD9888模數(shù)轉(zhuǎn)芯片換形成數(shù)字的行場同步和RGB信號，然后傳遞到FPGA的輸入接口部分中，通過對時鐘信號和行同步信號的計數(shù)來檢測輸入分辨率，如果有改變，就對行場信號進(jìn)行整形，經(jīng)過FPGA內(nèi)的梯形校正模塊作用后，傳遞給輸出接口部分，輸出部分對行場信號進(jìn)行反整形。RGB信號送入梯形校正模塊進(jìn)行處理，處理結(jié)果傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片THS8135進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換成模擬RGB信號輸出。
如圖2電路整體框圖所示電路分FPGA核心處理模塊，AD/DA轉(zhuǎn)換模塊，電源模塊，時鐘模塊，控制模塊，I2C模塊。FPGA負(fù)責(zé)對輸入輸出的信號進(jìn)行整形和梯形校正算法的實現(xiàn)；AD/DA轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)信號的數(shù)字化和模擬化轉(zhuǎn)換；電源模塊負(fù)責(zé)產(chǎn)生芯片所需的各種電壓；時鐘電路產(chǎn)生所需的各種時鐘；控制模塊完成對各個器件的控制；I2C總線模塊完成對各部分信號通信的控制。
如圖3和圖4Kaiser窗函數(shù)和Sinc函數(shù)濾波器計算流程圖所示FPGA在接收到輸入圖像后，進(jìn)行傾斜角度的計算，然后將圖像分組，計算參數(shù)初始值，各點參數(shù)變化，最后帶入公式得出濾波結(jié)果。
在垂直方向上校正的縮放率scale_down_factor來表示，angle是投影屏幕傾斜的角度，由使用者來設(shè)定。算法如下scope＝20.5*PI/180if(angle＞20)A＝((float)angle/1.15)*PI/180elseA＝(float)angle*PI/180(float)scale_down_factor＝cos(A+scope)/cos(scope)圖5和圖6是FPGA的配置時序圖與MCU和FPGA的連接圖。微處理器MCU采用ATmega128，只需利用CPU的3個I/O線，就可按圖5所指示的時序?qū)PGA進(jìn)行配置。FPGA支持四種配置方案JTAG/或邊界掃描模式、SelectMAP/從并模式、主串模式、從串模式。PROM是用來存儲FPGA的配置文件的，可通過JTAG口將FPGA的配置文件直接下載到PROM中。這里PROM采用Xilinx公司的XCF02S，用主串模式，由待配置的FPGA產(chǎn)生配置時鐘CCLK來驅(qū)動外部串行PROM，從而讀入配置數(shù)據(jù)。
本發(fā)明圖像軟件處理中，預(yù)處理采用Kaiser窗函數(shù)和Sinc函數(shù)濾波器進(jìn)行濾波，并經(jīng)過校正，校正采用行插值算法和ZEROPAD邊緣鋸齒校正方法，解決了校正范圍與鋸齒失真的矛盾問題，可以實現(xiàn)在-50度到+50度的垂直梯形校正范圍內(nèi)，肉眼無法發(fā)覺鋸齒噪聲。
硬件接口預(yù)留VGA，Video和S-Video接口。核心算法芯片F(xiàn)PGA芯片可采用XC3S400，單片機(jī)采用ATmega128，AD轉(zhuǎn)換芯片采用ADI公司的AD9888，DA采用TI公司的THS8135，各芯片之間的信號通信采用I2C總線連接。
權(quán)利要求
1.一種投影儀梯形校正系統(tǒng)，在投影儀的視頻流的輸出端采用投影儀梯形校正系統(tǒng)進(jìn)行圖形處理，先經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)字化信號，處理完成后以DA轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出，其中圖形處理的預(yù)處理采用Kaiser窗和Sinc函數(shù)濾波器進(jìn)行濾波，校正采用行插值算法和ZEROPAD邊緣鋸齒校正，其特征是以FPGA芯片作為圖像處理核心芯片，F(xiàn)PGA芯片與微處理器的數(shù)據(jù)與控制端口連接，由微處理器控制FPGA執(zhí)行運算，微處理器附設(shè)有存儲器、時鐘和電源模塊，由圖像處理軟件對視頻信號處理，芯片之間的信號通信采用I2C總線連接。
2.由權(quán)利要求1所述的投影儀梯形校正系統(tǒng)，其特征是硬件接口預(yù)留VGA.Video和S-Video接口。
3.由權(quán)利要求1所述的投影儀梯形校正系統(tǒng)，其特征是核心算法芯片F(xiàn)PGA芯片采用XC3S400，單片機(jī)采用ATmegal28，AD轉(zhuǎn)換芯片采用ADI公司的AD9888，DA采用Ti公司的THS8135，各芯片之間的信號通信采用I2C總線連接。
全文摘要
一種投影儀梯形校正系統(tǒng)，在投影儀的視頻流的輸出端采用投影儀梯形校正系統(tǒng)進(jìn)行圖形處理，先經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)字化信號，處理完成后以DA轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出，以FPGA芯片作為圖像處理核心芯片，F(xiàn)PGA芯片與微處理器的數(shù)據(jù)與控制端口連接，由微處理器控制FPGA執(zhí)行運算，微處理器附設(shè)有存儲器、時鐘和電源模塊，圖像處理軟件對視頻信號處理，其中預(yù)處理采用Kaiser窗和Sinc函數(shù)濾波器進(jìn)行濾波，校正采用行插值算法和ZEROPAD邊緣鋸齒校正技術(shù)，芯片之間的信號通信采用I
文檔編號H04N9/31GK1862363SQ20051012310
公開日2006年11月15日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者沈慶宏, 華中, 曹鳳蓮, 雷蕾, 高敦堂, 都思丹 申請人:南京大學(xué)