基于FPGA的LCD伽马校正研究

发布时间：2017-04-07 09:16

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【摘要】：液晶显示屏的色彩校正,是LCD监视器或者LCD电视生产厂商普遍关注的问题。伽马校正是液晶色彩校正的一个必要环节,是影响显示屏最终显示图像质量的一个至关重要的因素。由于液晶监视器光电特性通常不符合人眼视觉特性,需要通过调整各个灰阶对应的亮度进行非线性伽马校正。传统的伽马校正主要采用单片机校正和伽马校正软件,缺点是使用的设备大多比较昂贵,调整时间较慢,无法适应工业生产中的批量校正。综合考虑多种因素,本文建立了一种基于FPGA的LCD伽马校正系统。该系统可在一定程度上改善图像灰阶,使图像色彩更有层次。本文的研究工作主要完成以下内容:1.通过比较单片机和伽马校正软件这两种实现方法,本文讨论了基于FPGA方法的优势。阐述了Gamma校正的重要性和传统实现方法,并对国内外液晶伽马校正的研究成果进行了详细分析,为后面章节的校正原理奠定了基础。2.介绍了FPGA工作原理和设计流程,以及色度学基础。通过分析TFT LCD液晶光电特性和比较公式计算法、分段曲线拟合法和查找表法三种校正方法,提出采用基于查找表的校正原理。3.搭建硬件开发平台,以8位灰阶图像作为研究对象,采用色彩分析仪、Kintex-7 FPGA开发板、播放盒、计算机及Mstar分析软件对8.9寸TFT LCD进行校正研究,采用I2C总线接口方式实现数据传输,以软硬协同的方式实现校正系统。4.详细说明了软件设计部分,包括伽马校正模块、图像抖动模块、OSD软核传递模块和EEPROM写入模块。采用分析仪测量灰阶数据发送至伽马校正模块,运用校正公式生成查找表,采用10位的RGB数据输出以提高精确度。对输出的10位的RGB数据进行抖动算法处理,以满足8位输出显示设备深度。通过OSD模块,将伽马值和图像抖动相关参数传递到校正硬件模块来实现校正。将校正模块生成的查找表数据编译成固化程序写入到液晶显示模组的伽马数据存储器EEPROM芯片中,从而可用于规模化处理。
【关键词】：FPGA TFT LCD 灰阶 伽马校正
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN873.93
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景与意义9-11
• 1.1.1 液晶显示器市场发展状况9
• 1.1.2 Gamma校正的重要性9-10
• 1.1.3 Gamma校正实现方法的比较10-11
• 1.2 国内外研究及发展趋势11-13
• 1.3 课题研究内容13
• 1.4 论文组织结构13-14
• 第二章 理论基础14-27
• 2.1 FPGA简介14-16
• 2.1.1 FPGA工作原理14
• 2.1.2 FPGA设计流程概述14-16
• 2.2 颜色学基础16-19
• 2.2.1 颜色空间16-18
• 2.2.2 颜色恒常性18-19
• 2.2.3 色温19
• 2.3 液晶显示器19-25
• 2.3.1 液晶显示器的分类19-21
• 2.3.2 TFT LCD的显示原理21-22
• 2.3.3 LCD光电特性22-25
• 2.4 TFT LCD Gamma校正方法25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 系统总体设计27-40
• 3.1 系统总体结构27
• 3.2 系统硬件开发平台27-38
• 3.2.1 色彩分析仪CA-31031-35
• 3.2.2 I~2C总线接口35-38
• 3.3 系统软件设计38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 系统软件模块设计40-51
• 4.1 Gamma校正模块40-45
• 4.1.1 Gamma校正原理40
• 4.1.2 Gamma校正的实现40-45
• 4.2 图像抖动模块45-48
• 4.2.1 图像抖动原理45-46
• 4.2.2 图像抖动的实现46-48
• 4.3 OSD软核参数传递模块48
• 4.4 EEPROM控制模块48-50
• 4.4.1 EEPROM的写操作48-49
• 4.4.2 写入设计49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 基于FPGA的Gamma校正及结果分析51-58
• 5.1 Gamma校正过程51
• 5.2 实现效果及评价51-56
• 5.3 Gamma校正过程中的注意事项56-57
• 5.4 误差的原因57
• 5.5 本章小结57-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 本文总结58-59
• 6.2 课题展望59-60
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文60-61
• 参考文献61-64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蒋明敏;喻金华;蒋玲;;基于FPGA的液晶显示屏的伽马校正研究[J];电脑知识与技术;2015年26期

2 喻金华;符浩敏;肖铁军;;基于SoPC的OSD控制器设计[J];电子技术应用;2014年06期

3 蒋东平;;浅谈液晶显示器[J];黑龙江科技信息;2012年19期

4 刘敏;赵普洋;;气象光学视程(MOR)在民用航空地面气象观测中的应用[J];气象水文海洋仪器;2012年01期

5 章明;钱敏;曹云鹏;李少君;;I~2C接口控制器的设计及FPGA验证系统构建[J];微型电脑应用;2009年12期

6 马晓阳;;LCD的γ校正研究[J];电子科技;2009年12期

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9 姚军财;何军锋;申静;谭毅;黄新民;赵长水;;Gamma值对LCD显示器色彩影响的实验研究[J];陕西理工学院学报(自然科学版);2008年03期

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本文编号：290114