背投電視機數字會聚自動調整系統以及調整方法
2023-04-28 03:46:21
專利名稱：背投電視機數字會聚自動調整系統以及調整方法
技術領域：
本發明屬於背投電視機技術領域，更明確地說涉及背投電視機數字會聚自動調整系統以及調整方法的改進。
背景技術：
數字會聚自動調整系統主要運用在背投電視機(這裡僅指CRT類型的背投電視機，以下描述中特指CRT類型背投電視機)的生產線上。傳統的手工會聚調試效率太低，質量太差，已成為大批量生產的瓶頸。因此，近年來大多數生產廠已運用數字會聚自動調整系統來代替效率低、一致性差的手工會聚調試，同時可為工廠節約大量的勞動力資源。
目前在各大電視機生產廠家應用的數字會聚自動調整系統，其控制原理如出一轍。但也存在著共同的缺陷1。調整精度差，自動調整完畢後需人工進行大量修補工作。2。矯正能力不強，電視機位置容差範圍較小。3。存在唯一性，僅僅適應4∶3或16∶9中的一種。4。製造成本高。
本發明的目的，就在於克服上述缺點和不足，提供一種建立在ST公司的STV2050會聚處理控制晶片之上，結合圖像處理科學和電子應用及控制的系統性工程技術研究，包含硬體組成部分和軟體組成部分的，調整精度高，矯正能力較強，電視機位置容差範圍較大，應用範圍較廣，應用成本較低的背投電視機數字會聚自動調整系統以及調整方法。
發明內容
為了達到上述目的，本發明包括安裝在背投電視機中的數字會聚控制板、用於拍照背投電視機顯示的會聚網格圖像信號的CCD照像機以及圖像採集卡。CCD照像機和圖像採集卡以IEEE1394連接線體連接。圖像採集卡上安裝著控制接口，控制接口還連接著工業控制計算機。工業控制計算機與數字會聚控制板間連接著自動會聚調整接口。
CCD照像機具有1300×1030像素，圖像採集卡選用數據寬度為32位的PCI總線控制方式，數字會聚控制板上的數字會聚控制晶片為STV2050型。
數字會聚自動調整系統一般是通過同步觸發採集卡採集電視機上的會聚網格圖像信號，然後和電腦所模擬的標準網格圖像信號比較，找出網格圖像信號中的某些特徵點之間的差別，包括H/V以及不同顏色。
再根據在一定範圍內的數據上的差別，進行一系列特徵數據調整，然後使用插值算法計算所有特徵點的會聚矯正數據。矯正完畢，重新進行圖像採集，反覆分析計算。當然需要考慮由於電視機位置擺放的不同所造成的在採集圖像時出現的非線性失真。
本發明主要包含的部件有圖像採集卡、ccd照相機、連接線體以及控制接口電路、工業控制電腦等。ccd照相機具備1300×1030的解析度，採集速度可達到11.75fps。圖像採集卡選用數據寬度為32位的PCI總線方式，目的就是借用PCI總線所固有的33MHz的工作頻率。這樣在進行圖像數據傳輸時將能達到264mbps的傳輸率，完全能保證滿足1300×1030×11.75×3＝45.00mbps的圖象數據傳輸速度。圖像採集卡和ccd照相機之間使用IEEE1394連接方式，工業控制電腦通過CCD照相機採集圖像，然後進行圖像數據讀取、圖像數據分析、圖像數據運算，最後轉換成會聚控制數據流，經過電腦並行口傳輸到電視機上的會聚控制單元板。
會聚處理晶片的型號為STV2050。STV2050是ST公司生產的專用會聚處理控制晶片，可分別對紅、綠、藍三色各點行場掃描波形進行控制，最後經過放大輸出RH、RV、GH、GV、BH、BV六路信號。
自動調整方法包括下述調整步驟(1)圖像採集通過數字會聚控制板上的邏輯晶片進行H同步頭分頻實時觸發CCD照像機，CCD照像機曝光後，將背投電視機顯示的會聚網格圖像信號數據通過IEEEE1394傳輸到圖像採集卡。
(2)工業控制計算機通過控制埠讀取圖像數據並進行精密的會聚網格交叉點的位置分析，灰度等級的圖像經過二值化分析。
(3)將經二值化分析的會聚數據進行運算和調整。包括①通過全白場信號，檢測電視機屏幕外邊框。計算因為電視機的角度以及鏡頭本身失真造成的圖象梯形失真，同時按照外邊框計算出當前電視機的理想中心位置。按照實際的中心位置和理想中心位置之間的差別找出電視機靜態偏移；②靜態調整中心通過調整OSD位置，使綠色中心和理想中心重合，然後調整紅色和蘭色的靜態偏移使中心重合；③分別調整紅色、綠色、蘭色會聚本系統在調整過程中，先提取5×5個特徵點進行插值算法運算，然後使用16×13進行精細的調整，確保R、G、B三色會聚完全重合；④保存數據調整完畢，用戶可自行設定自動保存數據或手動保存數據；⑤切換電視制式本系統兼容多種電視掃描模式，每種掃描模式的數據單獨存儲，一種模式調整完畢，用戶可更換後重新開始新狀態調整，而不需要退出本系統。
本發明的任務就是這樣完成的。
本發明提供了一種建立在ST公司的STV2050會聚處理控制晶片之上，結合圖像處理科學和電子應用及控制的系統性工程技術研究，包含硬體組成部分和軟體組成部分的，調整精度高，矯正能力較強，電視機位置容差範圍較大，應用範圍較廣，應用成本較低的背投電視機數字會聚自動調整系統以及調整方法。它可廣泛應用於背投電視機數字會聚的自動調整中。
圖1為本發明自動調整系統的結構示意圖。
圖2為控制接口的示意圖。
圖3為自動會聚調整接口的管腳定義。
圖4～圖6分別為計算機預留的並行接口的378H、379H、37AH埠的定義。
圖7為其控制方法的示意。
圖8為二值化分析過程的示意圖。
圖9為會聚數據運算和調整過程的示意圖。
具體實施例方式
實施例1。一種背投電視機數字會聚的自動調整系統，如圖1所示。它包括安裝在背投電視機1中的數字會聚控制板2、用於拍照背投電視機1顯示的會聚網格圖像信號的CCD照像機3以及圖像採集卡4。CCD照像機3和圖像採集卡4以IEEE1394連接線體5連接。圖像採集卡4上安裝著控制接口6，控制接口6還連接著工業控制計算機7。工業控制計算機7與數字會聚控制板間連接著自動會聚調整接口8。CCD照像機3具有1300×1030像素。圖像採集卡4選用數據寬度為32位的PCI總線控制方式。數字會聚控制板2上的數字會聚控制晶片為STV2050型。
圖2示出了連接圖像採集卡4和工業控制計算機7的控制接口6。圖3為自動會聚調整接口的管腳定義。
在本系統控制中，由於最後運算數據的最終效果就是控制會聚發生晶片STV2050以及進行數據的保存。這樣便要求系統在制定的時候必須使用IIC總線的方式進行STV2050和E2PROM的控制。本發明使用內欠嵌彙編的編程方法進行並口控制，這樣在軟體比較簡潔、方便和直觀。電腦在配置的時候預留了並行接口的I/O地址，一個並行口具備3個埠數據埠、狀態埠、控制埠。如LPT1的三埠地址分別是數據埠378H、狀態埠379H、控制埠37AH。數據埠作為輸出埠，狀態埠作為輸入埠，控制埠作為輸入/輸出埠。本系統控制程序就是使用LPT1。埠詳細定義以及控制方法分別見圖4、圖5、圖6和圖7。
實施例2。一種使用實施例1背投電視機數字會聚自動調整系統的調整方法。它包括下述調整步驟(1)圖像採集通過數字會聚控制板上的邏輯晶片進行H同步頭分頻實時觸發CCD照像機，CCD照像機曝光後，將背投電視機顯示的會聚網格圖像信號數據通過IEEEE1394傳輸到圖像採集卡；(2)工業控制計算機通過控制埠讀取圖像數據並進行精密的會聚網格交叉點的位置分析，灰度等級的圖像經過二值化分析；(3)將經二值化分析的會聚數據進行運算和調整，包括①通過全白場信號，檢測電視機屏幕外邊框。計算因為電視機的角度以及鏡頭本身失真造成的圖象梯形失真，同時按照外邊框計算出當前電視機的理想中心位置。按照實際的中心位置和理想中心位置之間的差別找出電視機靜態偏移；②靜態調整中心通過調整OSD位置，使綠色中心和理想中心重合，然後調整紅色和蘭色的靜態偏移使中心重合；③分別調整紅色、綠色、蘭色會聚本系統在調整過程中，先提取5×5個特徵點進行插值算法運算，然後使用16×13進行精細的調整，確保R、G、B三色會聚完全重合；
④保存數據調整完畢，用戶可自行設定自動保存數據或手動保存數據；⑤切換電視制式本系統兼容多種電視掃描模式，每種掃描模式的數據單獨存儲，一種模式調整完畢，用戶可更換後重新開始新狀態調整，而不需要退出本系統。
圖像採集時，通過會聚板上的邏輯晶片進行H同步頭分頻實時觸發CCD照像機。CCD照像機曝光後，傳輸圖像數據到圖像採集卡。然後，計算機讀取圖像數據進行數據分析，集成代碼段如下(由於圖像數據量大，CCD照像機和圖象採集卡之間使用IEEEE1394進行數據傳輸)..............SUBDESIGN hisense( VSYNC，HSYNCINPUT； CAMERA_TRIG OUTPUT； ...........) BEGIN ........... vblk_count.clock＝dff(VSYNC，HSYNC，，)；--dff(dff(VSYNC，HSYNC，，)＆dff(dff(VSYNC，HSYNC，，)，HSYNC，，)，！HSYNC，，)；CAMERA_TRIG＝dff(vblk_count.q[]＝＝B″0001″，HSYNC，，)；--tff(vcc，dff(vsync，hsync，，)，，)； ........圖象處理方法如下CCD照相機曝光後採集的圖像(單色採集而言)一般為具備一定灰度等級的圖像。在本發明所述的自動會聚調整系統中，要進行精密的會聚網格交叉點的位置分析，灰度等級的圖像必須經過二值化分析。所謂二值化分析，就是使圖像轉化為比較容易和處理的二值圖像信息。二值圖像是一種簡單的圖像格式，它只有兩個灰度級，即″0″表示黑色的像素點，″255″表示白色的像素點。二值化分析的過程可見圖3所示。
在進行圖象的二值化過程中，選取適當的閥值是關鍵的一步。應通過一個特定的閥值將圖象數據進行分割，但是對於背投電視機而言，如果採用通常的某一特定閥值將不能有效的處理圖象二值化的問題，因為背投電視機的成像原理決定了圖象的中間部分亮度高，而邊緣部分較暗淡。因此，如果僅僅靠一個閥值分析的時候，邊緣部分很可能被去掉。比較好的方法就是使用迭代求圖像最佳分割閾值的二值化方法。具體實現為將圖象分成部分小塊，計算每小塊圖象的臨界值，對於不同的小塊圖象，根據所在區域的像素點不同，在區域的臨界值基礎上加一定的常數量作為該區域的二值化臨界值。但是要求選擇的區域面積不能太小，這樣便帶來計算量大的後果。
二值圖像處理在圖像處理領域同樣佔據很重要的位置。在本系統中，往往需要對獲得的二值圖像進行進一步的處理工作，以便有利於後期的計算工作。二值圖像處理運算是從數學形態學下的集合論方法發展起來的。常用的二值圖像處理操作有許多方法，如腐蝕、膨脹、細化、開運算和閉運算等等。
二值圖像基本的形態學運算是腐蝕和膨脹，簡單的腐蝕是消除物體的所有邊界點的一種過程，其結果是使剩下的物體沿其周邊比原物體小一個像素的面積。如果物體是圓的，它的直徑在每次腐蝕後將減少兩個像素，如果物體在某一點處任意方向上連通的像素小於三個，那麼該物體經過一次腐蝕後將在該點處分裂為二個物體。簡單的膨脹運算是將與某物體接觸的所有背景點合併到該物體中的過程。過程的結果是使物體的面積增大了相應數量的點。如果物體是圓的，它的直徑在每次膨脹後將增大兩個像素。如果兩個物體在某一點的任意方向相隔少於三個像素，它們將在該點連通起來。腐蝕可以消除圖像中小的噪聲區域，膨脹可以填補物體中的空洞。對一個圖像先進行腐蝕運算然後再膨脹的操作過程稱為開運算，它可以消除細小的物體、在纖細點處分離物體，平滑較大物體的邊界時不明顯的改變其面積。如果對一個圖像先膨脹然後再收縮，稱之為閉運算，它具有填充物體內細小的空洞、連接鄰近物體、在不明顯改變物體面積的情況下平滑其邊界的作用。通常情況下，當有噪聲的圖像用閾值二值化後，所得到的邊界是很不平滑的，物體區域具有一些錯判的孔洞，背景區域散布著一些小的噪聲物體。連續的開和閉運算可以顯著的改善這種情況，這時候需要在連接幾次腐蝕迭代之後，再加上相同次數的膨脹，才可以產生所期望的效果。
下面給出本系統中實現腐蝕和膨脹的函數代碼
////////////////////////////////二值圖像腐蝕操作函數BOOL ImageErosion(BYTE*pData，int Width，int Height){//pData為圖像數據的指針，Width和Height為圖像的寬和高；BYTE*pData1；int m，n，i，j，sum，k，sum1；BOOL bErosion；if(pData＝＝NULL){AfxMessageBox(″圖像數據為空，請讀取圖像數據″)；return FALSE；}//申請空間，pData1存放處理後的數據；pData1＝(BYTE*)new char[WIDTHBYTES(Width*8)*Height]；if(pData1＝＝NULL){AfxMessageBox(″圖像緩衝數據區申請失敗，請重新申請圖像數據緩衝區″)；return FALSE；}memcpy(pData1，pData，WIDTHBYTES(Width*8)*Height)；for(i＝10；i＜Height-10；i++)for(j＝32；j＜Width-32；j++){bErosion-FALSE；sum＝*(pData+WIDTHBYTES(Width*8)*i+j)；if(sum＝＝255){//求像素點八鄰域的灰度均值；for(m＝-1；m＜2；m++){for(n＝-1；n＜2；n++)dp/{sum1＝*(pData+WIDTHBYTES(Width*8)*(i+m)+j+n)；if(sum1＝＝0){*(pData1+WIDTHBYTES(Width*8)*i+j)＝0；bErosion＝TRUE；break；}}if(bErosion){bErosion＝FALSE；break；}}}}memcpy(pData，pData1，WIDTHBYTES(Width*8)*Height)；return TRUE；}////////////////////////////////////二值圖像的膨脹操作BOOL ImageDilation(BYTE*pData，int Width，int Height){BYTE*pData1；int m，n，i，j，sum，k，sum1；BOOL bDilation；if(pData＝＝NULL){AfxMessageBox(″圖像數據為空，請讀取圖像數據″)；return FALSE；dp/}//申請空間，pData1存放處理後的數據；pData1＝(BYTE*)new char[WIDTHBYTES(Width*8)*Height]；if(pData1＝＝NULL){AfxMessageBox(″圖像緩衝數據區申請失敗，請重新申請圖像數據緩衝區″)；return FALSE；}memcpy(pData1，pData，WIDTHBYTES(Width*8)*Height)；for(i＝10；i＜Height-10；i++)for(j＝32；j＜Width-32；j++){bDilation＝FALSE；sum＝*(pData+WIDTHBYTES(Width*8)*i+j)；if(sum＝＝0){//求像素點八鄰域的灰度值；for(m＝-1；m＜2；m++){for(n＝-1；n＜2；n++){sum1＝*(pData+WIDTHBYTES(Width*8)*(i+m)+j+n)；if(sum1＝＝255){*(pData1+WIDTHBYTES(Width*8)*i+j)＝255；bDilation＝TRUE；break；}}if(bDilation)dp/{bDilation＝FALSE；break；}}}}memcpy(pData，pData1，WIDTHBYTES(Width*8)*Height)；return TRUE；}圖9示出了會聚數據運算和調整的過程。
實施例1和實施例2調整精度高、矯正能力強、位置容差範圍大、應用成本低。可廣泛應用於背投電視機數字會聚的自動調整中。
權利要求
1.一種背投電視機數字會聚自動調整系統，包括安裝在背投電視機中的數字會聚控制板、用於拍照背投電視機顯示的會聚網格圖像信號的CCD照像機以及圖像採集卡，其特徵在於CCD照像機和圖像採集卡以IEEE1394連接線體連接，圖像採集卡上安裝著控制接口，控制接口還連接著工業控制計算機，工業控制計算機與數字會聚控制板間連接著自動會聚調整接口。
2.按照權利要求1所述的背投電視機數字會聚自動調整系統，其特徵在於所說的CCD照像機具有1300×1030像素，圖像採集卡選用數據寬度為32位的PCI總線控制方式，數字會聚控制板上的數字會聚控制晶片為STV2050型。
3.一種按照權利要求1所述的背投電視機數字會聚自動調整系統的自動調整方法，其特徵在於它包括下述調整步驟(1)圖像採集通過數字會聚控制板上的邏輯晶片進行H同步頭分頻實時觸發CCD照像機，CCD照像機曝光後，將背投電視機顯示的會聚網格圖像信號數據通過IEEEE1394傳輸到圖像採集卡；(2)工業控制計算機通過控制埠讀取圖像數據並進行精密的會聚網格交叉點的位置分析，灰度等級的圖像經過二值化分析；(3)將經二值化分析的會聚數據進行運算和調整，包括①通過全白場信號，檢測電視機屏幕外邊框。計算因為電視機的角度以及鏡頭本身失真造成的圖象梯形失真，同時按照外邊框計算出當前電視機的理想中心位置。按照實際的中心位置和理想中心位置之間的差別找出電視機靜態偏移；②靜態調整中心通過調整OSD位置，使綠色中心和理想中心重合，然後調整紅色和蘭色的靜態偏移使中心重合；③分別調整紅色、綠色、蘭色會聚本系統在調整過程中，先提取5X5個特徵點進行插值算法運算，然後使用16×13進行精細的調整，確保R、G、B三色會聚完全重合；④保存數據調整完畢，用戶可自行設定自動保存數據或手動保存數據；⑤切換電視制式本系統兼容多種電視掃描模式，每種掃描模式的數據單獨存儲，一種模式調整完畢，用戶可更換後重新開始新狀態調整，而不需要退出本系統。
全文摘要
一種背投電視機數字會聚的自動調整系統以及調整方法，屬於電視機技術。調整系統包括數字會聚控制板、CCD照像機及圖像採集卡。CCD照像機和圖像採集卡以IEEE1394連接，圖像採集卡和計算機以控制接口連接，計算機與數字會聚控制板以自動會聚調整接口連接。CCD照像機具有1300×1030像素，圖像採集卡選用數據寬度為32位的PCI總線控制方式，數字會聚控制晶片為STV2050型。自動調整方法包括圖像採集、計算機讀取圖像數據並進行位置分析及灰度等級的二值化分析、將經二值化分析的會聚數據進行運算和調整等步驟。它調整精度高、矯正能力強、位置容差範圍大、應用成本低。可廣泛應用於背投電視機數字會聚的自動調整中。
文檔編號H04N5/74GK1545313SQ20031010566
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月17日 優先權日2003年11月17日
發明者段傳華, 王明俊, 姚靜波, 張懷利, 李永吉, 趙仁智, 王顯剛, 張明龍, 信登山 申請人:青島海信電器股份有限公司