小说对SoC的小型移动显示图像对比度增强

Jin-Young涌andKi-Doo金
学院的电气工程国民大学,861 - 1 Jeongneung-dong Seongbuk-gu,首尔136 - 702,韩国

文摘

最近,移动电话已经成为消费电子的融合的主要图标。各种各样的手机应用程序,如DMB(数字多媒体广播),数码摄影,视频电话,互联网浏览现在提供给消费者。为了满足这些应用程序的要求,图像质量变得越来越重要。此外,触摸windowsare流行的移动显示面板上,但是他们造成对比损失因为ITO薄膜透光率低。本文提出了一种图像对比度增强算法嵌入aSoC。剪直方图拉伸(CHS)方法是这里提出使算法能够适应输入图像,而Sshaped曲线算法和获得/抵消方法提出了静态应用程序。最后,该算法的性能评估使用直方图,RGB像素分布,熵值,产生的图像动态范围值。

关键字

移动显示,对比度增强,直方图拉伸,SoC, FPGA

介绍

近年来,很多新的应用程序,比如DMB(数字多媒体广播),视频电话,和完整的互联网浏览已经在移动电话服务非常有吸引力的角色。出于这个原因,图像增强的小型移动displayshas成为手机用户的要求的问题。

像增强技术研究了大屏幕电视也可以用于小型移动显示。其中,图像对比度增强是最重要的方法之一。移动显示的分辨率是高当它大于WVGA(800×480),但源图像的分辨率是更少。这就是为什么源图像需要升级。图像缩放也会导致模糊效果[1,2],影响对比度的像素插值处理。此外,触摸屏phonesare非常流行,但ITO的透光率相对较低(约75 - 79%),和沉积的ITO(铟锡氧化物,研究/ SnO2)电影的触摸屏玻璃造成的损失在显示对比度。使用最广泛的图像增强方法是强度变换增强图像对比度。在这种方法中,线性、对数或幂函数用于将输入图像强度。这些函数被归类为获得/抵消控制和伽马校正methodsdepending每个设备的显示屏上的特征。最近,一种自适应直方图拉伸方法得到了广泛的应用。 In this method, a histogram of the input image is analyzed and then transformed into the desired shape. Compared with all other methods, theresults reported here show that the proposed algorithm is the most effective for a variety of images.

本文报告一本小说的发展CE(对比度增强)算法在aSoC嵌入式移动显示芯片(系统)实现在anFPGA(灵活的可编程门阵列)。算法研究是CHS(剪直方图拉伸),s形曲线和增益控制。FPGA与每个算法的性能评估和部分仿真结果与他人相比。本文的组织结构如下:我部分给出了图像增强技术的介绍。第二部分描述了提出了对比度增强算法。第三部分展示了实验结果来验证该算法。最后第四部分总结了论文的引用

提出了CE算法

的框图显示控制器下的SoC发展是图1所示。捕获块用于将输入图像格式和YUV彩色矩阵代替RGB。SoC的帧存储器(SDRAM, 16 mb)用于预防的撕裂和帧频转换。实时输入像素数据存储到内存。图像增强块接收到像素扩展的数据块。在这个块,进行图像增强,然后附近地区(查表)是能够提供必要的函数图像显示。用户可以上传gammacorrection列表中任意使用I2C串行端口(inter-integrated电路)。在图像增强的块,CHS(剪直方图拉伸)可以处理RGB或YUV。这个组件只用Ycomponent有效防止颜色失真。图像增强电路放置在框架内存。 A detailed image enhancement block diagram is shown in Fig. 2. CHS, the S-shaped curve, and gain control are used for contrast enhancement. Each block will be explained in detail in the next section.

CHS

CHS是自适应对比度增强技术可以延长移动输入图像的直方图动态[3]。图3显示了演示结果CHS的方法。新的最低(我´min)和最大(我´max)强度值提供了从输入图像。在方程(1)和(2)满意,我´minand我´maxare。接下来,直方图拉伸根据方程(3)。CHS块requiresamemory设备之夏直方图信息。为了这个目的,一个15.36 kb SRAM分配(因为每个像素只能有一个强度值)。这意味着可用的分辨率VGA和系统可以处理R, G, B分别。图4显示了H / W(硬件)CHS的结构。

直方图生成直方图拉伸前执行块生成新的我都已经'max强度值。这些新的最小和最大强度值选择usingwvalues(权重因素)从输入图像像素数据顺序存储在存储器中。接下来,直方图拉伸而阅读的像素数据帧进行记忆。如图4所示,直方图生成块位于与帧记忆。这就是为什么直方图拉伸块接收新的强度值,并同时相同的帧数据帧。下面的方程用于寻找新的最小和最大强度值:

(1)

(2)

whereH和V是水平和垂直分辨率,分别输入图像,威斯康星州一个可选择的权重因子代表了整个直方图的剪切率能量从0.1%降至0.9%。在方程(1)和(2),镍的像素强度值相关的输入图像,和k1and k2像素强度值从0到255不等。直方图拉伸根据方程(3)。

(3)

b . S-shapedCurve

s形曲线法是一个静态对比增强技术可用于静态图像。该方法对输入图像的直方图,而只是转换输入pixelsinto输出pixelsby意味着任意映射过程等。与CHS不同,它不需要任何内存。在这个研究中,只考虑到亮度分量(Y)。图5显示了一个s形曲线生成算法的框图。

下面的方程用于生成的s形曲线:

whereYiis输入图像的亮度分量,彝族´是新的亮度分量生成byequation (4), CR是比率曲率,Ti是恒定值嵌入到注册表。Ti注册表块使用权力实现垫和地面垫哦和紧凑的块大小。一块钛与图6所示。

Ti byYi并确定171常量值在256灰色的水平。图7shows the relation between the luminance value of the input image (Yi) and the new luminance value (Yi´). The shape of the S-curve is determined by whether the CR is positive or negative.

c /抵消控制

偏移量控制方法提高了图像的亮度,只需添加一个任意值输入像素值。同样,增益控制方法提高对比度的图像乘以每个输入像素值的任意值。该方法描述了图8:

实验结果

simulationsperformed的结果在这个researchare inFig显示。9。源图像有640×480分辨率和24位RGB格式。图9 (a) showsthe源图像,图9 (b), CHS方法使用获得亮度y图9 (c)显示了源图像处理的s形曲线算法,和增益控制的输出方法显示在图9 (d)。可以看出Figs.9 (b)至9日(d)有清晰的对比图9 (a)在areasrepresenting天空云层,屋顶的灯塔,灯塔的钢管,草在栅栏前。

图10显示了不下图像的直方图。显然,输出的直方图imageshave更广泛的程度上比源图像。甚至虽然动态范围扩展到最大程度,还有每个图像的直方图的不连续性。图11显示了RGB输出的像素值分布的图像对比度增强。

与源图像相比,无花果。11 (b) 11 (d)表现出一个更大范围的RGB像素值。特别是,蓝色像素valuesexhibit比另一个更广泛R和G的像素值,这可能会让模拟imagefeel冷源图像。对比度增强了定量使用熵和许等人[4]的方法。熵提供了随机性,可以用来测量的一致性程度的分布概率变量。在图像处理中,像素值是相当于一个概率变量,和更高的熵意味着更高的对比度[5]。许等人提出了一个简单的方法fordetermining多少对比增强[4]。使用累积分布函数(CDF) histogramsof源和图像处理,强度值比例在25%至75%之间。图12 showsthe plotobtained用许等人的方法,和表1显示了结果的摘要。

从表1我们可以迸发的结果熵和许等人的方法。特别是s曲线控制方法提供了最高的对比度增强相比其他方法。CHS,算法提出了s曲线控制,和增益控制嵌入在一个FPGA(现场可编程门阵列)来评估他们的表现。TheXC4VLX200-F1513CFPGA,顶点Xilinx生产的系列200000门,被用在这个实验。系统时钟频率为125 mhz。液晶显示面板简直就是由LG飞利浦(LB070WV1)一项决议。×480。图13显示了FPGA评估板的照片。

在图14中,leftportionshows源图像,右边部分显示了真正的LCD面板增强的图像。CHS算法被用来generateFigs相同。14 14 (a)和(b),但Fig.14 (a)处理使用唯有那亮度分量,whileFig。14 (b)使用RGB wasprocessed组件。结果使用RGB componentsshows高度增强的颜色效果比只使用亮度产生的图像。在选择RGB或亮度组件时,必须考虑的伽马特征显示面板。在图14中(c), s曲线controlwas使用,取而代之的是明显的,白色太高度饱和cloudsof天空,北极的灯塔。

结论

本文报道了新方法的开发anSoCof小型手机显示器的对比度增强。对比增强algorithmsdeveloped CHS(剪直方图拉伸),s形曲线和增益控制。评估这些算法的性能,硬件模块被嵌入在一个FPGA板。根据仿真结果,s形曲线和CHS给增强比率远高于增益控制。然而,一个副作用是apparentin转换图像的“感觉”,因为RGB像素的分布valueswas扭曲。这里的实验resultsreported证明,一个用户友好的图像增强算法socha法律上发展。此外,该算法可以简单地embeddedto实现ahardware系统有潜力应用于实时图像对比度增强。