平板显示器灰度控制的分形方法研究及IP核实现

论文摘要

高清晰度大屏幕平板显示产品是我国科学研究的优先主题和国民经济发展的重点领域，灰度是平板显示器显示效果的重要评定参数，而目前平板显示器图像的灰度控制多采用脉宽调制的方法，顺序地扫描显示像素的点、行和帧，在写入显示像素点的重复次数中获得灰度调制，存在较多时间资源的浪费，使存贮空间到显示平面的传递速度成为多媒体数字存贮型平板显示器在高清晰度发展方向上的瓶颈问题。 针对平板显示器灰度控制中的时间冗余问题，本文利用分形理论对平板显示器灰度控制的中若干问题进行了深入的研究，论述了平板显示器的时空映射拓扑架构的构建、平板显示器灰度成像最优扫描结构的导出及论证、分形扫描模型的创立及自相似分形维数的推导；最后详细叙述了具有自主知识产权的分形扫描IP(Intellective Property)核以及应用系统的设计与实现。主要工作和成果包括以下几个方面： 1．从理论分析和实验验证的角度介绍了图像存贮区、显示介质及视觉空间信息传递机理与时间冗余分布特征，指出了多媒体数字存贮型平板显示器在向高清晰度发展时的主要瓶颈及其原因所在；阐述了将空间的灰度存贮矩阵平面映射到灰度扫描时空平面，以构建FPD灰度扫描的时空映射拓扑架构的过程和原理；通过研究灰度扫描时空平面的时间冗余的分布特征，确定FPD时空映射拓扑架构的子空间划分策略，将全局平面分解为多个局部区域，从而突破通常逐行、逐点重复写入形成灰度等级的成像方法，并提出子空间按位扫描方法，为消除冗余、提高扫描效率、降低刷新频率提供一种新思路。 2．根据子空间按位扫描方法消除时间冗余的思想构造并论证了可获得平板显示器最高扫描效率的最优扫描结构；根据灰度扫描时空拓扑结构的分形特征和最优扫描结构的自相似迭代过程，创立分形扫描的数学模型；研究目前有关的各种分形维数定义、性质及计算方法，推导FPD分形扫描中的Hausdorff分形维数及自相似分形维数。该理论模型及相应的维数控制策略是解决存贮空间到显示平面的传递速度瓶颈问题的关键所在，对平板显示器实现灰度成像的高压缩比(高速扫描)、实现最高扫描效率具有指导性意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 平板显示器的发展和特点
• 1.1.2 平板显示灰度成像方法概述
• 1.1.3 分形理论概述
• 1.2 研究内容及意义
• 1.3 主要研究成果及创新点
• 1.4 论文安排
• 第二章 基于时空映射拓扑架构的FPD扫描方法研究
• 2.1 临界闪烁频率及视觉响应
• 2.1.1 临界闪烁频率
• 2.1.2 视觉阈限的量子理论与差别感觉阈限
• 2.1.3 人眼视觉响应和光能积累模型
• 2.2 FPD灰度扫描的时空映射拓扑架构
• 2.3 基于时空映射拓扑架构的灰度扫描方法研究
• 2.3.1 传统扫描方法
• 2.3.2 线性按位扫描方法
• 2.3.3 非线性按位扫描方法
• 2.3.4 子空间按位扫描方法
• 2.4 小结
• 第三章 最优扫描结构及分形模型
• 3.1 FPD灰度显示的最优扫描结构
• 3.2 最优扫描结构的分形模型
• 3.2.1 相关分形几何学定义
• 3.2.2 最优扫描结构的自相似分形模型
• 3.3 分形扫描模型的分形维数
• 3.4 小结
• 第四章 分形扫描IP核的算法研究与实现
• 4.1 分形扫描核心模块架构设计
• 4.2 分形扫描核心模块的ROM表格实现方法
• 4.3 分形扫描核心模块的纯逻辑算法推导及实现
• 4.3.1 格雷码逻辑生成的定位器优化方式
• 4.3.2 子空间码与位码数列的推导
• 4.3.3 位码数列的特征及逻辑生成
• 4.3.4 子空间码序列的特征
• 4.3.5 子空间码序列的逻辑生成
• 4.4 分形扫描方法的参数化IP核设计与仿真
• 4.4.1 分形扫描的参数化IP核的设计
• 4.4.2 分形扫描的参数化IP核的仿真
• 4.5 扫描性能分析及比较
• 4.5.1 扫描性能分析
• 4.5.2 扫描效率比较
• 4.6 小结
• 第五章 基于分形扫描IP核的FPD系统设计与实现
• 5.1 LED分形扫描控制显示系统结构框图
• 5.2 以太网视频发送卡的设计
• 5.2.1 多媒体视频显示卡
• 5.2.2 以太网视频发送卡的设计
• 5.3 基于分形IP核的扫描控制系统的设计
• 5.3.1 平板显示器的接口设计
• 5.3.2 内存管理模块的设计及内存存贮格式
• 5.3.3 图像接收与数据转置模块
• 5.3.4 扫描模块的设计
• 5.4 基于分形扫描IP核的FPD系统的应用
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间完成的项目、专利和发表的论文
• 附录A 显示效果图、分形扫描控制器实样
• 附录B 部分主要模块的AHDL代码
• 附录C 接口信号定义
• 附录D 文中出现的图和表
• 致谢
• 博硕士学位论文同意发表声明
• 发表意见书