CN112118433B

CN112118433B - 图像显示方法及激光投影设备

Info

Publication number: CN112118433B
Application number: CN201910539226.1A
Authority: CN
Inventors: 郭大勃; 王振
Original assignee: Qingdao Hisense Laser Display Co Ltd
Current assignee: Qingdao Hisense Laser Display Co Ltd
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2022-01-04
Anticipated expiration: 2039-06-20
Also published as: CN112118433A

Abstract

本发明是关于一种图像显示方法及激光投影设备，属于投影显示领域。所述方法包括：根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值，确定所述每一帧图像的增益值α，α≥1；调整所述每一帧图像的灰阶值，使调整后的灰阶值为调整前的灰阶值的α倍；调整投影光源的亮度，使调整后的亮度为调整前的亮度的1/α；根据所述调整后的灰阶值和所述调整后的亮度显示所述每一帧图像，其中，至少两帧所述显示图像对应的调整后亮度不同。本发明实现了图像对比度的提高。本发明用于调整激光投影设备在显示图像时的对比度。

Description

图像显示方法及激光投影设备

技术领域

本发明属于投影显示领域，特别涉及一种图像显示方法及激光投影设备。

背景技术

激光投影显示技术是目前市场上一种新型的投影显示技术，应用该激光投影显示技术的激光投影设备也逐渐受到人们的广泛关注。

目前，采用激光投影显示技术的激光投影设备通常包括光学成像系统、视频处理系统和显示屏。其中，视频处理系统用于对显示屏显示的图像进行处理并且控制光学成像系统将处理后的图像投影至显示屏上，通过该两个系统的配合实现显示屏上图像的显示。

但是，目前的激光投影设备在显示图像时的对比度较低，因此，亟需一种提高图像对比度的方法。

发明内容

本发明提供了一种图像显示方法及激光投影设备，可以解决激光投影设备在显示图像时的对比度较低的问题，所述技术方案如下：

第一方法，提供一种图像显示方法，所述方法包括：

根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值，确定所述每一帧图像的增益值α，α≥1；

调整所述每一帧图像的灰阶值，使调整后的灰阶值为调整前的灰阶值的α倍；

调整投影光源的亮度，使调整后的亮度为调整前的亮度的1/α；

根据所述调整后的灰阶值和所述调整后的亮度显示所述每一帧图像，其中，至少两帧所述显示图像对应的调整后亮度不同。

第二方面，提供了一种激光投影设备，包括：显示控制模块、光源驱动电路，投影光源和光调制器件，

所述显示控制模块，用于根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值，确定所述每一帧图像的增益值α，α≥1；

所述显示控制模块，还用于向所述光源驱动电路发送电流控制信号，并向所述光调制器件发送图像显示数据，其中，所述电流控制信号用于指示调整后的投影光源的亮度，调整后的亮度为调整前的亮度的1/α，所述图像显示数据用于指示调整后的所述每一帧图像的灰阶值，调整后的灰阶值为调整前的灰阶值的α倍，其中，至少两帧所述显示图像对应的调整后亮度不同；

所述光源驱动电路，用于根据所述电流控制信号，向所述投影光源输出与所述调整后的亮度对应的电流；

所述投影光源，用于采用所述调整后的亮度发出光线；

所述光调制器件，用于基于所述图像显示数据，对所述投影光源的光束进行调制，以生成影像光束。

第三方面，提供了一种激光投影设备，包括：

处理器；

用于存储所述处理器的可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：执行所述存储器中的可执行指令，以实现上述第一方面任一所述图像显示方法。

第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在处理组件上运行时，使得所述处理组件执行上述第一方面任一所述图像显示方法。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提供的图像显示方法及激光投影设备，由于根据增益值对每一帧图像的灰阶值的范围进行了扩大，同时降低了投影光源的亮度，因此，增强了图像的细节表达，提高了图像的对比度，也即是提高了激光投影设备在显示图像时的对比度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种输入信号灰阶值、屏幕亮度的关系曲线图；

图3是本发明实施例提供的一种输入信号灰阶值、屏幕亮度的关系曲线图；

图4是本发明实施例提供的一种输入信号灰阶值、屏幕亮度的关系曲线图；

图5是本发明实施例提供的一种图像显示方法的流程示意图；

图6是本发明实施例提供的一种根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值，确定每一帧图像的增益值的流程示意图；

图7是本发明实施例提供的一种根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值，确定目标灰阶值的流程示意图；

图8是本发明实施例提供的一种统计直方图；

图9是本发明实施例提供的一种激光投影设备的部分结构示意图；

图10是本发明实施例提供的一种激光投影设备的框图；

图11是本发明实施例提供的一种激光投影设备的框图；

图12是本发明实施例提供的一种激光投影设备的光源系统的框图；

图13是本发明实施例提供的一种激光投影设备的框图；

图14是本发明实施例提供的一种激光投影设备的部分结构框图；

图15是本发明实施例提供的一种激光投影设备的光源系统的框图；

图16是本发明实施例提供的一种投影光阴的框图；

图17是本发明实施例提供的一种激光投影设备的部分结构框图；

图18是本发明实施例提供的一种激光投影设备的部分结构框图；

图19是本发明实施例提供的一种激光投影设备的结构框图。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

激光投影显示技术是目前市场上一种新型的投影显示技术，应用该激光投影显示技术的激光投影设备也逐渐受到人们的广泛关注。请参见图1，其示出了一种激光投影设备1的结构示意图。该激光投影设备1包括：主机和显示屏。主机包括视频处理系统(videoprocess system)01以及光学成像系统(又称光学系统(optical system))02。视频处理系统01用于对显示屏显示的图像进行处理并且控制光学成像系统02将处理后的图像投影至显示屏上以实现图像的显示。其中，视频处理系统01包括信号输入(又称视频输入(videoinput))子系统011、视频处理(video process)子系统012以及激光驱动(laser driver)子系统013。光学成像系统02包括光源激光子系统021、光调制子系统022，以及投影透镜子系统023。

信号输入子系统011用于接收各种视频格式的视频输入信号。视频处理子系统012用于将信号输入子系统011接收的视频输入信号中每帧图像信号均转换为一种格式的图像信号，并从图像信号中提取图像，然后对提取到的图像进行调参处理，例如，该调参处理包括对图像的亮度、色度、对比度和锐度等参数的调整，同时视频处理子系统012还用于根据处理后的图像，控制光调制子系统022进行光束调制。激光驱动子系统013用于根据图像的显示要求，控制光源激光子系统021的工作。

光源激光子系统021包括激光器、光束整形均匀化模块以及波长转换模块等。其中，激光器作为投影光源，其可以发出不同亮度的光束，光束整形均匀化模块以及波长转换模块用于依次对该投影光源的光束进行处理，从而输出与光调制器件的尺寸匹配的光束。

光调制子系统022包括相互连接的光调制器件和光学引擎(optical engine)，光调制器件用于对接收到的光束进行调制，以生成影像光束，光学引擎用于驱动光调制器件运动。其中，光调制器件也称微显示芯片(display chip)，其可以为数字微镜器件(DigitalMicro mirror Device，DMD)或者液晶覆硅(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)。

投影透镜子系统023包括多个光学透镜，该多个光学透镜用于对影像光束进行透射、反射和/或者折射后，投影至显示屏上。

示例的，激光投影设备可以为激光电视，该激光电视包括电视主机和显示屏，该电视主机中的投影透镜子系统具有超短焦特性，支持电视主机和显示屏之间的近距离设置。

随着社会的发展，人们对激光投影设备的显示效果要求越来越高，因此也对影响显示效果的一系列参数(例如，对比度)有了更高的要求。其中，激光投影设备的对比度通常分为静态对比度和动态对比度。静态对比度通常指的是采用美国国家标准学会(Americannational standards institute，ANSI)制定的对比度算法计算得到对比度，其指的是一张图片(即同一帧图像)中白色区域的亮度与黑色区域的亮度比。

动态对比度指的是同一帧图像在显示过程中的明暗比，其与显示过程中投影光源的亮度相关，也即是该一帧图像在显示过程中最亮的白色区域与最暗的黑色区域的亮度比。例如公式(1)所示，动态对比度C满足：

L_w为该一帧图像在显示过程中最亮的白色区域的亮度，L_B为该一帧图像在显示过程中最暗的黑色区域的亮度。

但是，目前的激光投影设备的对比度较低，因此，亟需一种具有较高对比度的激光投影设备。

通过上述动态对比度的公式可知，当L_w达到最大值时，可以通过降低L_B的值，提高动态对比度。其中，激光投影设备的图像的实际显示亮度通常由两个因素决定，一个因素是投影光源的亮度，另一个因素是图像的灰阶值(也即是图像自身的亮度)，该两个因素的叠加最终可以确定一帧图像的实际显示亮度，因此，可以通过调节该两个因素的比例来优化显示效果。

通常情况下，激光投影设备所显示的视频中图像自身的亮度是基于其内容不断变化的，对于每一帧图像，均可以根据图像自身的亮度调整投影光源，从而调整图像的实际显示亮度。例如，当一帧图像为黑色画面时，可以通过降低投影光源的亮度，使得该一帧图像的实际显示亮度相较于其自身亮度更低。这样，可以通过降低投影光源的亮度，降低激光投影设备在显示图像时的实际显示亮度的下限值，即最低实际显示亮度(L_B)，提高该激光投影设备在显示图像时的动态对比度。同时由于降低了投影光源的亮度，因此，也降低了该激光投影设备的功耗。

本发明实施例提供的一种图像显示方法，可以在不改变图像的实际显示亮度的基础上，提高该激光投影设备的动态对比度。该图像显示方法的原理为：对投影光源(即前述激光器)的亮度和每一帧图像的灰阶值分别进行处理，以增强图像的细节表达，进而在保证显示图像的亮度不变的前提下，降低光源亮度，提高激光投影设备的动态对比度。为了便于读者理解，本发明实施例以图2至图4为例对本发明实施例所涉及的图像显示原理进行说明：

如图2至图4所述，图2至图4示出了输入信号灰阶值(也称显示灰阶值或图像自身亮度)与屏幕亮度(也即是实际显示亮度)的关系。图2至图4中，横坐标为输入信号灰阶值，纵坐标为屏幕亮度。假设激光投影设备所能处理的图像的最大灰阶值为256，投影光源的功率(由于投影光源的功率与投影光源的亮度成正比，本发明实施例中，假设投影光源的功率等价于投影光源的亮度)为一个标准量(也即是参考量)，例如为单位一，则，如图2所示，该激光投影设备的输入信号灰阶值与屏幕亮度的曲线(也即是伽马曲线)为图2中的实线。假设，当前显示的一帧图像A的输入信号灰阶值为160，则对应的屏幕亮度为96，如图3所示，将该帧图像A的输入的信号灰阶值增益D倍，该帧图像A转化为图像A’，该图像A’对应的屏幕亮度为192。如图4所示，可以通过降低投影光源的功率使屏幕亮度降为96，从而将图像A’转化为图像A。这样，由于图像的显示灰阶值范围越大，图像的细节表达越丰富，而本发明实施例提供的一种图像显示方法可以将图像的显示灰阶值的范围扩大，也即是提高了显示灰阶值的上限值，因此，增强了图像的细节表达，同时，在保证图像A的实际显示亮度不变的前提下，投影光源的亮度降低，对比度提高，功耗降低。

请参考5，其示出了本发明实施例提供的一种图像显示方法，该方法可以应用于上述的激光投影设备，如图5所示，该方法包括：

步骤101、根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值，确定每一帧图像的增益值α，α≥1。

步骤102、调整每一帧图像的灰阶值，使调整后的灰阶值为调整前的灰阶值的α倍。

步骤103、调整投影光源的亮度，使调整后的亮度为调整前的亮度的1/α。

步骤104、根据调整后的灰阶值和调整后的亮度显示每一帧图像。其中，至少两帧显示图像对应的调整后亮度不同。

综上所述，本发明实施例提供的图像显示方法，由于根据增益值对每一帧图像的灰阶值的范围进行了扩大，同时降低了投影光源的亮度，因此，增强了图像的细节表达，提高了图像的对比度。在此基础上，由于降低了投影光源的亮度，因此，降低了激光投影设备的功耗。

本发明实施例提供的一种图像显示方法，该方法可以应用于上述的激光投影设备，该方法包括：

步骤201、根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值，确定每一帧图像的增益值α，α≥1。

其中，该显示图像的灰阶值指的是图像的显示灰阶值。增益值α为用于调整每一帧图像的灰阶值的系数，增益值α的倒数为用于调整每一帧图像对应的投影光源的亮度的系数。

如图6所示，上述激光投影设备根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值，确定每一帧图像的增益值α的过程可以包括：

步骤2011、根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值，确定目标灰阶值。

由于待显示图像的灰阶值较多，为了简化后续运算过程，可以基于待显示图像的灰阶值确定一个用于表征待显示图像的目标灰阶值，也即是该目标灰阶值为一代表性灰阶值。如图7所示，激光投影设备根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值，确定目标灰阶值的过程可以包括：

步骤20111、在多个灰阶值集合中确定目标集合，多个灰阶值集合由设定灰阶值范围依次划分得到。

该设定灰阶值范围为激光投影设备所能显示的图像的灰阶值范围，例如0-255，即该激光投影设备具有256级灰阶。上述多个灰阶值集合可以是由设定灰阶值范围划分得到的，连续的，互不相同的，且具有的灰阶值个数相等的集合，例如，假设设定灰阶值范围为0-255，该多个灰阶值集合分别为[0.000-7.999]、[8.000-15.999]、[16.000-23.999]...[248.000-255.999]；该多个灰阶值集合也可以是由设定灰阶值范围划分的仅包含一个灰阶值的集合，例如，假设设定灰阶值范围为0-255，该多个灰阶值集合分别为[0.000]、[0.001]、[0.002]...[255.000]。

本申请实施例中，需要对每一帧图像的灰阶值的范围进行扩大处理，也即是需要提高显示灰阶值的上限值，实现灰阶值放大，但是如果对每一帧图像的灰阶值进行上调，可以会导致一部分每一帧图像的灰阶值超过255(也即是灰阶值超过8比特数据)，如果一帧图像中，较多像素的灰阶值超过255，会有较多的像素的亮度达到饱和状态，导致该帧图像中较多的细节无法显示，造成图像细节的较大损失。

在本申请实施例中，可以设置指定阈值P，用于在后续灰阶值放大处理时，剔除较多像素的灰阶值为较大的灰阶值的待处理图像帧。例如，通过设置该指定阈值P可以确定一个目标集合，使得每一帧图像中灰阶值落入指定灰阶集合中的像素数与每一帧图像中像素总数的比值大于或等于指定阈值，该指定灰阶值集合包括灰阶值0-W，W为目标集合中的最大灰阶值，也即是，g/G≥P，g为每一帧图像中灰阶值落入指定灰阶集合中的像素数，G为每一帧图像中像素总数。这样，可以剔除待处理图像帧中大于W的灰阶值，后续过程中不对该大于W的灰阶值进行放大处理。

该指定阈值P可以一定程度上反映一帧图像的细节损失程度，当P越大时，该帧图像的细节损失越小；当P越小时，该帧图像的细节损失越大。

示例的，可以设定一帧图像中像素的灰阶值不超过灰阶值W的像素个数占该帧图像中像素总数的99.5％，即指定阈值P为99.5％，例如，图像的像素总数为1920×1080，则一帧图像中像素的灰阶值不超过255的像素个数为1920×1080×99.5％。

在一种示例中，指定阈值P可以是预先设定的固定阈值，该指定阈值可以根据多种方式设定，其可以基于测试图像帧的灰阶值确定，该测试图像帧可以是多帧显示图像中的一帧图像，也可以是其他图像，在获取测试图像帧后，可以基于测试图像帧的灰阶值，计算得到灰阶值阈值以及由该灰阶值阈值确定的增益值，执行多次灰阶值阈值调整过程，每次灰阶值阈值调整过程可以包括：将测试图像中大于该灰阶值阈值的灰阶值在采用该增益值放大后，确定放大后灰阶值大于255的像素数量；当放大后灰阶值大于255的像素数量大于指定像素数阈值，增大该灰阶值阈值得到更新后的灰阶值阈值，并再次执行该灰阶值阈值调整过程，直至放大后的灰阶值大于255的像素数量不大于指定像素数阈值，得到最终的灰阶值阈值W。然后，再基于该W，确定指定阈值P。

上述在多个灰阶值集合中确定目标集合的过程可以包括：

步骤A、激光投影设备先根据每一帧图像中每个像素的灰阶值，建立统计直方图。

示例的，该统计直方图的横坐标表示灰阶值集合的排列顺序，示例的，表示灰阶值集合标号，每个灰阶值集合标号用于指示多个灰阶值集合中的一个灰阶值集合，并反映一个灰阶值集合在多个灰阶值集合中的位置，统计直方图的纵坐标表示灰阶值在对应灰阶值集合的像素数。

统计直方图的横坐标指示的多个灰阶值集合的划分方式可以与上述多个灰阶值集合的划分方式相同，则当多个灰阶值集合由设定灰阶值范围划分的连续，互不相同(也称互不重叠)，且具有的灰阶值个数相等的集合时，例如，假设设定灰阶值范围为0-255，多个灰阶值集合分别为[0.0-7.999]、[8.0-15.999]、[16.0-23.999]...[248.0-255.999]，该多个灰阶值集合标号可以依次为0、1、2…31。当多个灰阶值集合由设定灰阶值范围划分的仅包含一个灰阶值的集合时，例如，假设设定灰阶值范围为0-255，该多个灰阶值集合分别为[0]、[1]、[2]...[255]，该多个灰阶值集合标号可以依次为0、1、2…255。

统计直方图的纵坐标表示灰阶值在对应灰阶值集合的像素数，该像素数可以是每一帧图像中每个像素的最大灰阶值在对应灰阶值集合的像素数。通常情况下，每个像素的各基色的灰阶值中的最大的灰阶值可以反映每个像素的最大灰阶值，因此，每个像素的最大灰阶值可以为每个像素的各基色的灰阶值中的最大的灰阶值，该像素的最大灰阶值也可以称为像素强度，该像素强度L＝MAX(V_R，V_G，V_B)，V_R、V_G和V_B分别表示为同一像素的红色的灰阶值、绿色的灰阶值和蓝色的灰阶值。示例的，假设某一像素的红色的灰阶值、绿色的灰阶值和蓝色的灰阶值分别为55、65和75，则该像素强度L＝75。则，上述统计直方图也可以是根据每一帧图像中每个像素的最大灰阶值建立的。

需要说明的是，上述灰阶值集合的个数的范围通常为：31-256，例如，灰阶值集合的个数为32、112或者256。由于灰阶值集合的个数越多，则根据设定灰阶值范围划分得的灰阶值集合的灰阶值范围越小，后续得到的目标集合越准确，由目标集合计算得到的增益值越精确。

示例的，请参考图8，其示出了本发明实施例提供的一个统计直方图。该统计直方图的横坐标表示的灰阶值集合标号为箱子bin0、bin1、bin2、bin3…bin30、bin31，该每个灰阶值集合标号指示的灰阶值集合依次为[0.0-7.999]、[8.0-15.999]、[16.0-23.999]、[24.0-31.999]...[240,247.999]、[248.0-255.999]。该统计直方图的纵坐标表示的像素数依次为1280、3840、1920、4800…8640、2880。

需要说明的是，由于一帧图像中像素总数通常较大，建立统计直方图的过程中，需要将每个灰阶值集合对应的像素数进行寄存，因此，受到激光投影设备中寄存器容量的限制，通常在数据寄存时，将每个灰阶值集合中的像素数以5位(即2⁵，即32)为粒度进行截断，也就是说每个灰阶值集合以32个像素数为1个计数单位来进行计数。则对于每个灰阶值集合对应的像素数E的计数单位个数R＝□E/32，其中，表示向下取整(floor)运算。

示例的，E＝31，R＝0，或者，E＝63，R＝1；又一示例的，图8所示的统计直方图纵坐标可以表示的像素数的计数单位个数R依次为40、120、60、150…270、90。这样，在一帧图像中像素总数较大的情况下，可以减少计数数量，节约存储空间，简化了建立统计直方图的过程，提高了建立效率。

还需要说明的是，上述统计直方图还可以有其他形式，例如统计直方图的纵坐标表示灰阶值集合标号，横坐标表示灰阶值在对应灰阶值集合的像素数的直方图，也即是将上述步骤A中的横坐标表示的含义与纵坐标表示的含义进行交换，相应的直方条的方向也进行调整。本发明实施例对统计直方图的形式并不进行限定。

步骤B、激光投影设备按照灰阶值集合对应的灰阶值由大到小的顺序，依次将多个灰阶值集合的像素数相加，直至累加得到的像素总数大于或等于像素总数阈值，将累加停止时所到达的灰阶值集合确定为目标集合，该像素总数阈值基于前述指定阈值确定。

该像素总数阈值M可以满足：M＝N×(1-P)，N为每一帧图像中的像素总数，则该像素总数阈值等于每一帧图像的灰度值经过后续灰阶值放大处理后，该帧图像中像素的灰阶值超过255的像素个数，该M可以一定程度上反映该帧图像的细节损失程度，当M越大时，该帧图像的细节损失越大；当M越小时，该帧图像的细节损失越小。示例的，以上述P＝99.5％为例进行说明，则M可以满足：M＝N×(1-99.5％)＝N×0.5％。例如，图像的像素总数为1920×1080，则M＝1920×1080×0.5％＝10368。

由于像素总数阈值M满足：M＝N×(1-P)，则激光投影设备按照灰阶值集合对应的灰阶值由大到小的顺序，依次将多个灰阶值集合的像素数相加，从而确定目标集合。

示例的，以图8所示的统计直方图为例进行说明，上述多个灰阶值集合的像素数相加的方向可以是图8所示的X方向。假设M＝10368。bin31对应的像素数为2880，2880＜10368，bin31对应的像素数与bin30对应的像素数相加，也即是2880+8640＝11520，11520＞10368，则bin30对应的灰阶值集合[240,247.999]确定为目标集合。

需要说明的是，上述像素总数阈值M也可以满足：M＝N×P，则该像素总数阈值等于将每一帧图像经过后续灰阶值处理后，该帧图像中像素的灰阶值不超过255的像素个数。示例的，以上述P＝99.5％为例进行说明，则M可以满足：M＝N×99.5％。例如，图像的像素总数为1920×1080，则M＝1920×1080×99.5％＝2063232。

由于像素总数阈值M满足：M＝N×P，则激光投影设备按照灰阶值集合对应的灰阶值由小到大的顺序，依次将多个灰阶值集合的像素数相加，从而确定目标集合。

示例的，继续以图8所示的统计直方图为例进行说明，多个灰阶值集合的像素数相加的方向可以是图8所示的X方向的反方向，可以理解的是，从bin0对应的像素数开始累加，直至累加至bin30对应的像素数，累加得到的像素总数大于或等于像素总数阈值时，累加停止，所到达的灰阶值集合为bin30对应的灰阶值集合[240,247.999]，则bin30对应的灰阶值集合[240,247.999]确定为目标集合。

值得注意的是，当像素总数阈值M满足：M＝N×(1-P)时，虽然该像素总数阈值M是基于指定阈值P确定的，但是，在实际应用中，根据像素总数阈值M确定某一帧图像的目标集合的最小灰阶值可能大于灰阶值阈值Y，该灰阶值阈值Y指的是经过后续增益处理后数值大于255的最小灰阶值(示例的，该灰阶值阈值Y可以等于上述灰阶值W)。以上述图8为例进行说明，假设灰阶值阈值Y＝247.0，M＝N×0.5％，bin31对应的像素数为10368，则根据M确定的一帧图像的目标集合为bin31对应的灰阶值集合[248.000-255.999]，为多个灰阶值集合中对应灰阶值最大的集合。该目标集合的最小灰阶值248＞247，这样表示该帧图像中，较多的像素的灰阶值较大，若该帧图像进行后续的增益处理，将导致该帧图像中更多的灰阶值大于255(达到饱和状态)，使得该帧图像的细节损失较大。因此，当目标集合的最小灰阶值大于灰阶值阈值Y时，激光投影设备可以直接将该帧图像的增益值α确定为1，或者，激光投影设备也可以不对该帧图像进行后续处理(即不执行步骤20112)，直接将该帧图像输出。

步骤20112、根据目标集合确定每一帧图像的目标灰阶值。

当目标集合的最小灰阶值小于灰阶值阈值Y时，激光投影设备可以根据统计直方图利用加权平均法得到每一帧图像的目标灰阶值F(也称强度校正值F)，该F满足：

其中，N_ALL为每一帧图像的像素总数，N_i表示第i个灰阶值集合对应的像素数，L_i表示第i个灰阶值集合对应的灰阶值，0≤i≤x，目标集合为第x个灰阶值集合。其中，L_i表示第i个灰阶值集合对应的灰阶值可以是第i个灰阶值集合的中间值，也可以是灰阶值集合的平均值。通常情况下，该L_i为第i个灰阶值集合中的中间值。例如，第1个灰阶值集合为[0-4]，L₁＝2。

示例的，继续以图8所示的统计直方图为例进行说明，假设目标集合为bin30对应的灰阶值集合，图像的像素总数为1920×1080。则

N_ALL＝1920×1080，L₀＝3.999，N₀＝1280，L₁＝12.999，N₁＝3840，L₂＝20.999，N₂＝1920，...，L₃₀＝244.999，N₃₀＝8640。

或者，激光投影设备可以先根据统计直方图利用加权平均法得到初始每一帧图像的目标灰阶值L_M，然后利用敏感性动态对比系数对该L_M进行更精确的调整，得到可以更加精确代表该每一帧图像的灰阶值的目标灰阶值F，该F满足：

F＝L_M×k₁+L_X×(1-k₁)，0≤k₁≤1，

其中，N_ALL为每一帧图像的像素总数，N_i表示第i个灰阶值集合对应的像素数，L_i表示第i个灰阶值集合对应的灰阶值，0≤i≤x，所述目标集合为第x个灰阶值集合，k₁为敏感性动态对比系数，该k₁通常为经过试验后确定的常数。由于每一帧图像的目标灰阶值L_C相较于每一帧图像的目标灰阶值L_M经过k₁的调整，因此，在后续处理中，根据该L_C得到增益值α更加准确。

步骤2012、根据目标灰阶值，查询校正表得到每一帧图像的增益值α，校正表反映灰阶值和增益值α的关系。

其中，由于激光投影设备是根据目标灰阶值，查询校正表得到每一帧图像的增益值α，因此，根据校正表的内容不同，步骤2012的实现过程也不相同，本发明实施例以以下几种为例进行说明。

第一种情况，校正表记录有设定灰阶值范围中的灰阶值，以及每个灰阶值对应的增益值α。

激光投影设备根据目标灰阶值，查询校正表中与目标灰阶值相等的灰阶值对应的增益值α。

第二种情况，校正表记录有设定灰阶值范围中的灰阶值，以及每个灰阶值对应的归一化亮度，任一灰阶值对应的归一化亮度由该任一灰阶值对应的亮度经过归一化处理得到。

例如，任一灰阶值对应的亮度的取值范围为[B_MIN，B_MAX]，若该任一灰阶值对应的亮度为x，则相应的归一化公式为：

norm(x)＝(x-B_MIN)/(B_MAX-B_MIN)；

其中，norm(x)为该任一灰阶值对应的归一化亮度。

上述归一化亮度均小于或者等于1。示例的，假设设定灰阶值范围中的亮度的取值范围为0-30，则任一亮度x对应的归一化亮度为x/30。

激光投影设备先根据目标灰阶值，查询校正表，得到与目标灰阶值相等的灰阶值对应的归一化亮度Bm，然后将该归一化亮度的倒数确定为该目标灰阶值对应的增益值α，也即是α＝1/Bm。由于Bm均为小于或者等于1的数，因此，增益值α为大于或者等于1的数。

第三种情况，校正表包含第一校正子表和第二校正子表，其中，第一校正子表记录有设定灰阶值范围中的灰阶值，以及每个灰阶值对应的归一化亮度，任一灰阶值对应的归一化亮度由任一灰阶值对应的亮度经过归一化处理得到。第二校正子表记录有第一校正子表中的归一化亮度，以及每个归一化亮度对应的增益值。

激光投影设备先根据目标灰阶值，查询第一校正子表，得到与目标灰阶值相等的灰阶值对应的归一化亮度，然后查询第二校正子表，得到该归一化亮度对应的增益值。

需要说明的是，上述校正表记录的内容还可能有其他情况，只要该校正表可以反映灰阶值和增益值α的关系即可，本发明实施例对此不做限定。

步骤202、调整每一帧图像的灰阶值，使调整后的灰阶值为调整前的灰阶值的α倍。

由上述步骤可知，增益值α为大于或等于1的数值，因此，将调整每一帧图像的灰阶值调整为调整前的灰阶值的α倍，从而扩大每一帧图像的灰阶值的范围，也即是提高了每一帧图像的灰阶值的上限值，以便在显示图像的实际亮度不变的情况下，后续对投影光源的亮度进行降低处理。同时，每一帧图像的灰阶值的范围扩大，使得该每一帧图像的细节表达更加丰富。

步骤203、调整投影光源的亮度，使调整后的亮度为调整前的亮度的1/α。

激光投影设备根据增益值α调整投影光源的亮度，将调整后的亮度为调整前的亮度的1/α，这样，在保证显示图像的实际亮度不变的前提下，降低了激光投影设备在显示图像时的实际显示亮度的下限值，提高该激光投影设备在显示图像时的动态对比度。同时由于降低了投影光源的亮度，因此，也降低了激光投影设备的功耗。

步骤204、根据调整后的灰阶值和调整后的亮度显示每一帧图像，其中，至少两帧显示图像对应的调整后亮度不同。

激光投影设备可以预先缓存每一帧图像，使每一帧图像相较于采用传统的图像显示方法延迟一帧显示，然后对每一帧图像执行上述步骤，得到每一帧图像调整后的灰阶值和投影光源调整后的亮度，根据调整后的灰阶值和调整后的亮度显示每一帧图像。

需要说明的是，由于每一帧待显示的图像均经过上述图像显示方法进行处理，而当前显示图像的灰阶值与上一帧图像的灰阶值可能具有较大差异，因此，当前显示图像的增益值与上一帧图像的增益值也可能相差较大，这样导致在根据增益值对当前显示图像的灰阶值和对应的投影光源进行调整后，两帧显示图像显示的实际亮度差异较大，在从上一帧图像切换到当前显示图像的过程中，用户可能会看到明显的亮度变化(也即是发生闪烁)，使得用户的体验感较差。因此，为了避免上述问题，可以使投影光源的亮度进行高速变化，也即是使驱动投影光源的功率进行高速变化，从而使得两帧显示图像的亮度变化迅速。也可以使投影光源的亮度进行缓慢变化，也即是增加投影光源的亮度的过渡，使得用户不易察觉。其中，上述高速变化指的是变化速率大于第一指定速率阈值的变化，缓慢变化指的是变化速率小于第二指定速率阈值的变化，通常情况下，该第一指定速率阈值大于或等于第二指定速率阈值。

进一步的，激光投影设备还可以设置调节系数，降低当前显示图像的增益值，使得增益值较小，投影光源的亮度变化较小，以避免两帧显示图像显示的亮度差异较大时进行图像切换的闪烁问题。

以激光投影设备连续的两帧显示图像为例，假设该两帧显示图像分别为第n帧图像和第n+1帧图像。由于当两帧显示图像显示的亮度差异较大时，该两帧显示图像的灰阶值相差也较大，因此，可以用两帧显示图像增益值的比值的大小，表示两帧显示图像显示的亮度的差异。示例的，当第n+1帧图像的增益值α_n+1与第n帧图像的增益值α_n的比值在指定范围时，激光投影设备获取调节系数k₂，根据k₂更新α_n+1，使得更新后的α_n+1可以满足：α_n+1＝α_n×k₂，0＜k₂＜1，其中，第n帧图像和第n+1帧图像为多帧显示图像中相邻的两帧显示图像。第n+1帧图像为第n帧图像的后一帧图像。例如，当5＜(α_n+1/α_n)＜9时，可以认为第n帧图像显示的实际亮度与第n+1帧图像显示的实际亮度差异较大，获取k₂＝0.25。或者，当5＜(α_n/α_n+1)＜9时，可以认为第n帧图像显示的实际亮度与第n+1帧图像显示的实际亮度差异较大，则获取k₂＝0.5。需要说明的是，调节系数k₂可以是预先设置的固定值，也可以是基于激光投影设备的显示参数动态确定的可变值。

值的说明的是，由于增益值的取值范围受限于激光投影设备的系统性能，增益值的取值范围可以为1-8，也就是说每一帧图像的归一化亮度不低于0.13(Bm＝1/α＝1/8≈0.13)。因此，可以将步骤2012替换为：根据目标灰阶值，查询校正表得到归一化亮度，判断该归一化亮度是否大于指定亮度阈值，当该归一化亮度大于指定亮度阈值时，先根据该归一化亮度得到每一帧图像的增益值α，然后继续执行步骤103；当该归一化亮度不大于指定亮度阈值时，根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值显示每一帧图像。示例的，该指定亮度阈值为0.13。

示例的，如图9所示，本发明实施例提供的图像显示方法可以应用于前述视频处理子系统012，该视频子系统012还可以划分为视频格式转换单元0121、视频处理单元0122和数据格式化单元0123。其中，视频格式转换单元0121用于将接收的视频中每帧图像信号均转换为一种格式的图像信号，视频处理单元0122用于处理图像，并将处理后的图像信息传输至激光驱动子系统013，进而控制光源激光子系统发射不同亮度的光束(也即是控制投影光源的亮度)，例如，执行本发明前述实施例提供的图像显示方法。数据格式化单元0123用于根据处理后的图像控制光学调制子系统022中的光调制器件进行光束调制。

相关技术中，激光投影设备在接收视频输入信号后，将该视频输入信号转换成一种格式的图像，并对该图像进行处理，基于处理后的图像控制光调制器件进行光束调制。在这个过程中，投影光源的功率没有发生改变，投影光源的亮度也没有进行调整。

本发明实施例中，激光投影设备的信号输入子系统011接收视频输入信号并传输至视频格式转换单元0121，视频格式转换单元0121将该视频输入信号转换成一种格式的图像信号，传输至视频处理单元0122，该视频处理单元0122可以对接收到的图像信号进行图像提取并缓存，以对每一帧图像执行前述图像显示方法。其中，该视频处理单元0122可以包括处理器，该处理器根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值确定对应增益值，然后根据增益值调整投影光源的亮度，将调整后的亮度传输至激光驱动子系统013，该激光驱动子系统013控制光源激光子系统发射调整亮度后的光束。数据格式化单元0123根据增益值调整每一帧图像的灰阶值，然后控制光学调制子系统022中的光调制器件进行光束调制。最终根据调整后的亮度和调整后的灰阶值进行每一帧图像的显示。其中，根据增益值调整亮度和调整灰阶值的过程可以同步执行，以提高数据处理效率。

示例的，假设光学调制子系统022中的光调制器件可以为DMD，DMD包括多个反射镜。数据格式化单元0123先根据增益值调整每一帧图像的灰阶值，然后控制DMD的多个反射镜的偏转时间(即开关时间)，使投影光源的光束通过偏转的反射镜的反射生成不同灰阶值的影像光束，以便后续显示每一帧图像。由于针对同一帧显示图像的输出过程中，同时对该帧显示图像的灰阶值进行提高和投影光源的亮度进行降低，两者叠加的效果使得整体显示图像的亮度保持稳定，这样，提高了图像的动态对比度，降低了激光投影设备的功耗。

本申请实施例提供的图像显示方法步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本申请的保护范围之内，因此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的图像显示方法，由于根据增益值对每一帧图像的灰阶值的范围进行了扩大，同时降低了投影光源的亮度，因此，增强了图像的细节表达，提高了图像的对比度。进一步的，由于降低了投影光源的亮度，因此，降低了激光投影设备的功耗。

下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。

本发明实施例提供一种激光投影设备，如图10所示，包括：

显示控制模块31、光源驱动电路32，投影光源33和光调制器件34。

显示控制模块31，用于根据多帧显示图像中每一帧图像的灰阶值，确定每一帧图像的增益值α，α≥1；

显示控制模块31，还用于向光源驱动电路32发送电流控制信号，并向光调制器件34发送图像显示数据，其中，电流控制信号用于指示调整后的投影光源33的亮度，调整后的亮度为调整前的亮度的1/α，图像显示数据用于指示调整后的每一帧图像的灰阶值，调整后的灰阶值为调整前的灰阶值的α倍，其中，至少两帧所述显示图像对应的调整后亮度不同；

光源驱动电路32，用于根据电流控制信号，向投影光源33输出与调整后的亮度对应的电流；

投影光源33，用于采用调整后的亮度发出光线；

光调制器件34，用于基于图像显示数据，对投影光源33的光束进行调制，以生成影像光束。可选的，该光调制器件34可以为DMD或者LCOS。

综上所述，本发明实施例提供的激光投影设备，由于显示控制模块根据增益值对每一帧图像的灰阶值的范围进行了扩大，同时降低了投影光源的亮度，因此，增强了图像的细节表达，提高了图像的对比度。在此基础上，由于降低了投影光源的亮度，因此，降低了激光投影设备的功耗。

本发明实施例提供的激光投影设备可以有多种。本发明实施例以以下两种可实现方式为例进行说明。

在第一种可实现方式中，如图11所示，光源驱动电路32包括多个激光器驱动电路321，投影光源33包括三个基色的激光器组件331，多个激光器组件331与多个激光器驱动电路321一一对应连接，显示控制模块31与多个激光器驱动电路321分别连接。激光器组件331包括至少一个激光器。

显示控制模块31，用于生成与多帧显示图像中的每一帧图像的三个基色一一对应的多个使能信号，将多个使能信号分别传输至对应的激光器驱动电路321，以及，生成与每一帧图像的三个基色一一对应的多个电流控制信号，将多个电流控制信号分别传输至对应的激光器驱动电路321；

每个激光器驱动电路321，用于向其所连接的激光器组件331提供激光器组件331对应的驱动电流，其中，每个激光器组件331对应的电流控制信号在对应至少两帧显示图像时的大小不同；

激光器组件331用于在对应的激光器驱动电路321的驱动下发光。

图11假设基色为红色、绿色和蓝色，相应的使能信号分别为红色使能信号R_EN，绿色使能信号R_EN和蓝色使能信号R_EN，电流控制信号分别为红色电流控制信号R_PWM，绿色电流控制信号G_PWM和蓝色电流控制信号B_PWM。为了便于说明，后续实施例均以前述基色为红色、绿色和蓝色为例进行说明，本发明实施例在实际实现时，基色还可以有其他颜色，本发明在此不做限制。

由于激光投影设备中显示控制模块可以生成与多帧显示图像中的每一帧图像的三个基色一一对应的多个使能信号，将多个使能信号分别传输至对应的激光器驱动电路，以及，生成与每一帧图像的三个基色一一对应的多个电流控制信号，将多个电流控制信号分别传输至对应的激光器驱动电路，每个激光器驱动电路可以向其所连接的激光器组件提供激光器组件对应的驱动电流。由于每个激光器组件对应的电流控制信号在对应至少两帧显示图像时的大小不同，因此，该激光投影设备可以支持可变亮度的激光器组件，有效提高激光投影设备的显示效果。

请参考图12，其示出了一种本发明实施例提供的激光投影设备的示例性的光源系统(即前述的投影光源23)的局部结构示意图。如图12所示，光源系统通常包括激光光源、两个二向色镜、反射镜30、聚光透镜40、扩散轮50和光棒60。激光光源包括一个用于发出红色激光的红色激光器组件101、一个用于发出绿色激光的绿色激光器组件102和一个用于发出蓝色激光的蓝色激光器组件103。其中，红色激光器组件101发出的红色激光可以经过一个二向色镜201透射至聚光透镜40上。绿色激光器组件102发出的绿色激光可以先经过反射镜30反射至另一个二向色镜202上，然后经过该另一个二向色镜202反射至一个二向色镜201上，之后经过该一个二向色镜201反射至聚光透镜40上。蓝色激光器组件103发出的蓝色激光可以经过另一个二向色镜202透射至一个二向色镜201上，然后经过该一个二向色镜201反射至聚光透镜40上。照射至聚光透镜40上的激光经过该聚光透镜40汇聚后，照射至扩散轮50上。照射至扩散轮50上的激光经过扩散轮50的匀光后，照射至光棒60内，在该光棒60的匀光作用下，实现三色光源。其中，激光器组件包括至少一个激光器。

其中，每个激光器驱动电路321可以包括：驱动芯片，电压输出电路和光源开关电路，光源开关电路用于与一个激光器组件连接；

驱动芯片，用于接收与激光器组件对应的电流控制信号，并基于电流控制信号向光源开关电路提供对应的激光器组件的驱动电流；

驱动芯片，还用于接收与激光器组件对应的使能信号，并基于使能信号控制光源开关电路通过开关控制信号驱动对应的激光器组件点亮的时长；

电压输出电路，用于为光源开关电路提供激光器组件的额定电压；

光源开关电路，用于在开关控制信号为有效电位时导通，在额定电压下向其所连接的激光器组件提供激光器组件对应的驱动电流。

可选的，驱动芯片包括第一引脚，第二引脚，以及第三引脚，第一引脚用于输出开关控制信号；

光源开关电路包括：电流检测电阻和第一开关晶体管。

电流检测电阻的一端与电压输出电路的额定电压的输出端以及第二引脚分别连接，另一端与激光器组件的正极以及第三引脚分别连接，第一开关晶体管的源极与激光器组件的负极连接，第一开关晶体管的栅极与第一引脚连接，第一开关晶体管的漏极与低电位连接。

其中，驱动芯片用于通过第二引脚和第三引脚检测电流检测电阻上加载的电流，并将电流检测电阻上加载的电流调整至激光器组件对应的驱动电流。

可选的，驱动芯片用于调节电流控制信号的值，以将电流检测电阻上加载的电流调整至对应的激光器组件的驱动电流；

和/或，电流检测电阻为可调电阻，驱动芯片用于调节电阻检测电阻的阻值，以将电流检测电阻上加载的电流调整至对应的激光器组件的驱动电流。

可选的，电流控制信号为PWM信号，激光器驱动电路321还包括：

中继器，中继器与驱动芯片连接，中继器用于接收与激光器组件对应的电流控制信号，并将幅值等于额定的幅值电压的电流控制信号输出至驱动芯片。

可选的，中继器包括：第一电阻、第二电阻和运算放大器。

其中，第一电阻和第二电阻的阻值相等，运算放大器的同向输入端分别与第一电阻的一端连接，第一电阻的一端为电流控制信号的输入端，运算放大器的反向输入端与第二电阻的一端以及第二信号输出端连接，运算放大器的输出端分别与第二电阻的另一端以及驱动芯片连接，运算放大器的额定电压为幅值电压。

可选的，电压输出电路为升压电路，升压电路，用于将输入电压升压至激光器组件的额定电压，并为光源开关电路加载额定电压。

可选的，升压电路包括：电感、第二开关晶体管、二极管以及电容和第五电阻、第六电阻和第七电阻；

电感的一端与输入电压的提供端连接，另一端分别与二极管的正极以及第二开关晶体管的源极连接，二极管的负极为额定电压的输出端；

电容的一端与额定电压的输出端连接，另一端与第四信号输出端连接，第四信号输出端用于输出低于额定电压的电平信号，例如第四信号输出端为参考地；

第五电阻和第六电阻串联在额定电压的输出端与第五信号输出端之间，第五信号输出端用于输出低于额定电压的电平信号，例如第五信号输出端为参考地；

第七电阻串联在第二开关晶体管的漏极和第六信号输出端之间，第六信号输出端用于输出低于漏极的电压的电平信号，例如第六信号输出端为参考地。

可选的，如图13所示，显示控制模块31包括：算法处理器311和控制处理模块312，算法处理器311与控制处理模块312连接，控制处理模块312还分别与激光器驱动电路321以及光调制器件34连接。

该算法处理器311可以采用现场可编程门阵列(Field－Programmable GateArray，FPGA)来实现。

算法处理器311用于根据多帧显示图像中的每一帧图像的灰阶值，确定每一帧图像的增益值α，α≥1。其中，每一帧图像的图像显示数据可以反映出每一帧图像颜色的基本分布和基本色调，当图像显示数据为4K数据时，该4K数据可以以V-by-One(一种面向图像传输开发出的数字接口标准)信号的方式输入至算法处理器311。

算法处理器311，还用于向控制处理模块312发送图像显示数据以及与激光器组件对应的电流控制信号，其中，前述每个电流控制信号用于指示对应的激光器组件的调整后的亮度，调整后的亮度为调整前的亮度的1/α，图像显示数据用于指示调整后的每一帧图像的灰阶值，调整后的灰阶值为调整前的灰阶值的α倍。

控制处理模块312用于向光调制器件34发送图像显示数据以及向激光器驱动电路321发送与激光器组件对应的电流控制信号。

光调制器件34，用于基于图像显示数据，对激光光源的光束进行调制，以生成影像光束，并将该影像光束投影至显示屏上，实现每一帧图像的显示。需要说明的是，激光投影设备还可以包括多个光学透镜，该多个光学透镜位于光调制器件34与显示屏之间，该多个光学透镜用于对影像光束进行透射、反射和/或者折射后，投影至显示屏上。

在本发明实施例中，显示控制模块可以基于每一帧图像的增益值α，也即是每一帧图像的变化，实时地调节激光光源的亮度，从而实现动态对比度。并且由于激光器驱动电路的光源开关电路中，当第一开关晶体管为MOS管，例如NMOS管时，光源开关电路的通断时间达到ns(纳秒)级，激光器驱动电路的通断时间达到μs(微秒)级，从而使激光器组件的电流响应速度快，精度高，也即是该激光器驱动电路可以快速，高精度地响应图像各个像素亮度的变化，且可以实现激光器组件的亮度从0到额定电流值所对应亮度的之间任意调节，减少了多种基色光由于激光器驱动电路反应速度慢导致的混色严重的画质问题，此驱动电路是实现高动态对比度的基础，即在硬件上支持了激光投影设备的动态亮度调节。

可选的，控制处理模块包括：主控处理器和从控处理器，算法处理器分别与主控处理器和从控处理器连接，主控处理器还分别与激光器驱动电路以及光调制器件连接，从控处理器还与光调制器件连接，

算法处理器311，用于根据每一帧图像的灰阶值，确定每一帧图像的增益值α，α≥1；

算法处理器311，还用于向主控处理器发送电流控制信号和第一子数据，并向从控处理器发送第二子数据，第一子数据和第二子数据组成图像显示数据，每个电流控制信号用于指示对应的激光器组件的调整后的亮度，调整后的亮度为调整前的亮度的1/α，图像显示数据用于指示调整后的每一帧图像的灰阶值，调整后的灰阶值为调整前的灰阶值的α倍；

主控处理器，用于向激光器驱动电路发送电流控制信号和使能信号，并向光调制器件34发送第一子数据；

从控处理器，用于向光调制器件34发送第二子数据；

光调制器件34，用于基于第一子数据和第二子数据，对激光光源的光束进行调制，以生成影像光束。

在第二种可实现方式中，如图14所示，投影光源33包括激光光源332，显示控制模块31，光源驱动电路32，以及激光光源332依次连接。示例的，该激光光源332可以为单色激光光源，例如红色激光光源或蓝色激光光源。

显示控制模块31，用于生成多帧显示图像中的每一帧图像对应的N个第一电流控制信号，并在N个第一电流控制信号中选择有效的第二电流控制信号，将第二电流控制信号传输至光源驱动电路32，N个第一电流控制信号包括与每一帧图像的M个基色一一对应的单色电流控制信号，以及混色电流控制信号，N为大于2的整数，M为正整数；

光源驱动电路32，用于基于接收到第二电流控制信号，控制激光光源332发光；

其中，至少两帧显示图像对应的第二电流控制信号的大小不同。

由于显示控制模块能够生成多帧显示图像中的每一帧图像对应的N个第一电流控制信号，并在N个第一电流控制信号中选择有效的第二电流控制信号，将第二电流控制信号传输至光源驱动电路，以使光源驱动电路控制激光光源发光，由于至少两帧显示图像对应的第二电流控制信号的大小不同，从而实现激光光源的动态调光，因此，该激光投影设备可以支持可变亮度的激光光源，有效提高激光投影设备的显示效果。

请参考图15，其示出了一种本发明实施例提供的激光投影设备的示例性的光源系统的局部结构示意图。该光源系统包括：投影光源33、光机35和投影镜头36，该投影光源33、光机35和投影镜头36沿光束传输方向依次排列。其中，投影光源33用于出射光束，光机35用于在受到投影光源33出射的光束的照射时，将光束调制生成影像光束，投影镜头36用于将影像光束投射至投影屏幕40上。

示例的，上述投影光源33、光机35和投影镜头36可以应用于激光电视等激光投影设备中，该投影光源可以包括：至少一个激光器，投影光源用于发射至少一种颜色的激光。示例的，该投影光源可以是单色投影光源(即包括一个激光器且该激光器发射一种颜色的激光)，也可以是双色投影光源(即包括多个激光器且激光器共发射两种颜色的激光)。

示例的，如图16所示，该投影光源33至少包括荧光轮110、滤色轮120、蓝色激光光源130、合光部件140、光束整形部件150和光收集部件160。该蓝色激光光源130、光束整形部件150、合光部件140、荧光轮110、滤色轮120和光收集部件160沿蓝色激光的传输方向依次排列。其中，蓝色激光光源130用于发出蓝色激光。光束整形部件150用于将蓝色激光光源130发出的蓝色激光进行径缩处理得到径缩后的准直的蓝色激光，并将该准直的蓝色激光传输至合光部件140。合光部件140用于将接收的蓝色激光传输至荧光轮110，合光部件140还用于将荧光轮110透射的蓝色激光传输至滤色轮120，该蓝光激光为蓝色激光照射到透射区后，由透射区透射的蓝色激光，合光部件140还用于将荧光轮110发出的荧光传输至滤色轮120，荧光由蓝色激光照射荧光区所产生。滤色轮120用于在转动时，时序性地输出红光、蓝光和绿光，该红光和绿光由滤色轮120对荧光进行过滤处理得到，该蓝光由滤色轮120透射蓝色激光得到。光收集部件160用于对红光、蓝光和绿光进行匀光处理。

该投影光源的出光过程为：蓝色激光光源130发出的蓝色激光，由光束整形装置150对蓝色激光束形后，出射至合光部件140，再透射至荧光轮110；荧光轮110时序性地转动，当蓝色激光照射到荧光轮110上的透射区时，蓝色激光从荧光轮110透射，经过蓝色激光的中继回路光路(指图16中蓝色激光从荧光轮110传输至合光部件140的光路回路)后再次透过合光部件140，并经过滤色轮120后进入光收集部件160；当蓝色激光照射到荧光轮110上的荧光区时，激发荧光区上的荧光粉发出至少一种颜色的荧光，激发出的荧光反向传输，由合光部件140反射至滤色轮120，然后进入光收集部件160。上述三种颜色的光(简称三色光)经过光收集部件160后，通过光机35的调制生成影像光束，该影像光束传输至投影镜头36，最终实现三色光的图像输出。

可选的，如图17所示，显示控制模块31，包括：处理模块311、信号生成器312和数据选择器313，处理模块311与数据选择器313连接。值得说明的是，该处理模块311通常也可以控制信号生成器312的信号生成，因此也可以与该信号生成器312连接。

处理模块311，用于生成多帧显示图像中的每一帧图像对应的N个第一电流控制信号和M个使能信号，并将N个第一电流控制信号和M个使能信号传输至数据选择器313。示例的，图17中假设N＝4，M＝3，单色电流控制信号和混色电流控制信号均为PWM信号。4个第一电流控制信号分别为红色PWM信号R_PWM、绿色PWM信号G_PWM、蓝色PWM信号B_PWM和混色PWM信号Y_PWM。M个使能信号分别为红色使能信号R_EN、绿色使能信号G_EN和蓝色使能信号B_EN。例如，混色PWM信号Y_PWM的幅值电压是3.3V，频率是18.3kHZ，占空比为50％。

信号生成器312，用于生成占空比控制信号LD_duty，并输出至光源驱动电路32。该占空比控制信号LD_duty用于控制激光光源的开启与关闭。示例的，占空比控制信号LD_duty为高电平时，激光光源开启；占空比控制信号LD_duty为低电平时，激光光源关闭。当激光光源为单色光源时，由于该激光投影设备在进行图像显示的过程中，需要保证该单色激光光源常开，因此，在激光投影设备工作过程中，该占空比控制信号LD_duty通常为持续的高电平信号。

数据选择器313，用于基于M个使能信号，在N个第一电流控制信号中选择第二电流控制信号T_PWM，并将第二电流控制信号T_PWM传输至光源驱动电路32。该第二电流控制信号T_PWM与M个使能信号中处于有效电位的信号匹配。

光源驱动电路32，用于基于接收到第二电流控制信号T_PWM，调节激光光源332的电流，并基于占空比控制信号LD_duty控制激光光源332的开启与关闭。

在本发明实施例中，信号生成器312可以以多种方式生成占空比控制信号LD_duty。在一种可选的实现方式中，信号生成器312直接生成一个持续高电平的占空比控制信号LD_duty；在另一种可选的实现方式中，信号生成器312基于M个使能信号，合成占空比控制信号LD_duty。则处理模块311还与信号生成器312连接。处理模块311，还用于将M个使能信号传输至信号生成器312；信号生成器312，用于基于M个使能信号，合成占空比控制信号。

可选的，N＝4，M＝3，数据选择器具有用于接收4个第一电流控制信号的数据输入端，用于接收3个使能信号的逻辑引脚，以及用于输出第二电流控制信号的输出引脚；

数据选择器用于在对应某一基色的使能信号为有效电位，且对应其他基色的使能信号不为有效电位时，将对应某一基色的第一电流控制信号作为第二电流控制信号从输出引脚输出；在对应至少两个基色的使能信号为有效电位时，将混色电流控制信号作为第二电流控制信号从输出引脚输出。

可选的，处理模块还与信号生成器连接，处理模块，还用于将M个使能信号传输至信号生成器；

信号生成器，用于基于M个使能信号，合成占空比控制信号。

可选的，M＝3，信号生成器包括：第一或门和第二或门；

其中，第一或门的两个输入端用于分别接收3个使能信号中的两个使能信号，第二或门的一个输入端与第一或门的输出端连接，另一个输入端用于接收3个使能信号中除两个使能信号之外的其他使能信号，第二或门的输出端用于输出占空比控制信号。

可选的，光源驱动电路包括：电压输出电路、驱动芯片和外围电路；

电压输出电路，用于为外围电路提供激光光源的额定电压；

驱动芯片，用于接收第二电流控制信号，并向外围电路提供第二电流控制信号对应的电流，以及，接收占空比控制信号，并基于占空比控制信号控制外围电路的导通和断开；

外围电路分别与驱动芯片和激光光源连接，用于在外围电路导通时，在额定电压下向激光光源提供第二电流控制信号对应的电流。

可选的，激光光源为激光器组件，也称bank光源(bank是一种封装方式)，电压输出电路为降压电路；或者，激光光源为多片状激光器(MCL，Multichiped Laser)，电压输出电路为升压电路。

可选的，显示控制模块，还包括：位于处理模块与数据选择器之间的数模转换器，该数模转换器，用于接收数字信号形式的N个第一电流控制信号，分别将接收到的N个第一电流控制信号转换为模拟信号形式的N个第一电流控制信号，并将转换后的N个第一电流控制信号传输至数据选择器。

可选的，如图18所示，处理模块311包括：算法处理器311a和控制处理模块311b，算法处理器311a与控制处理模块311b连接，控制处理模块311b还分别与数据选择器313以及光调制器件34连接。

算法处理器311a，用于根据每一帧图像的灰阶值，确定每一帧图像的的增益值α，α≥1。该算法处理器可以采用FPGA来实现。

其中，每一帧图像的图像显示数据可以反映出每一帧图像颜色的基本分布和基本色调，当图像显示数据为4K数据时，该4K数据可以以8路VBO(全称V-by-One，一种面向图像传输开发出的数字接口标准)信号的方式输入至算法处理器311a。

算法处理器311a，还用于向控制处理模块311b发送N个第一电流控制信号、M个使能信号和图像显示数据。

可选的，控制处理模块包括：主控处理器和从控处理器，算法处理器分别与主控处理器和从控处理器连接，主控处理器还分别与数据选择器以及光调制器件连接，从控处理器还与光调制器件连接，

算法处理器，用于根据每一帧图像的灰阶值，确定每一帧图像的增益值α，α≥1；

算法处理器，还用于向主控处理器发送N个第一电流控制信号和第一子数据，并向从控处理器发送第二子数据，第一子数据和第二子数据组成图像显示数据，每个电流控制信号用于指示调整后的亮度，调整后的亮度为调整前的亮度的1/α，图像显示数据用于指示调整后的每一帧图像的灰阶值，调整后的灰阶值为调整前的灰阶值的α倍；

主控处理器，用于接收N个第一电流控制信号，生成M个使能信号，将接收的N个第一电流控制信号以及M个使能信号传输至数据选择器，并向光调制器件发送第一子数据；

从控处理器，用于向光调制器件发送第二子数据；

光调制器件，用于基于第一子数据和第二子数据，对激光光源的光束进行调制，以生成影像光束。

在本发明实施例中，显示控制模块可以基于每一帧图像的的增益值α，也即是每一帧图像的变化，实时地调节激光光源的亮度，从而实现动态对比度。并且由于激光器串接电路的光源开关电路中，当第一开关晶体管为MOS管，例如NMOS管时，光源开关电路的通断时间达到ns(纳秒)级，激光器串接电路的通断时间达到μs(微秒)级，从而使激光光源的电流响应速度快，精度高，也即是该激光器串接电路可以快速，高精度地响应图像各个像素亮度的变化，且可以实现激光光源的亮度从0到额定电流值所对应亮度的之间任意调节，此驱动电路是实现高动态对比度的基础，即在硬件上支持了激光投影设备的动态亮度调节。

可选的，如图19所示，该激光投影设备还包括：存储器37，振镜驱动电路381，振镜382和电源模块39，其中，存储器37与显示控制模块31连接，用于存储图像显示数据，即存储调整后的每一帧图像的灰阶值，例如，该存储器为双倍速率(Double Data Rate，DDR)存储器；振镜驱动电路381分别与显示控制模块31以及振镜382连接，用于在显示控制模块31的控制下带动振镜382振动，示例的，该振镜382可以为4维振镜，也即是能够在4个方向上振动，通过设置该振镜驱动电路381和振镜382，可以进行图像叠加显示，增加细节表现力，相当于分辨率提升；电源模块39用于为用电元件提供电能，其与激光投影设备中的各个用电元件分别连接，图19以该电源模块39与光源驱动电路32连接为例进行说明。

值得说明的是，该激光投影设备还可以包括如图12所示的：两个二向色镜、反射镜30、聚光透镜40、扩散轮50和光棒60等中的至少一者，或者，激光投影设备还可以包括如图15所示的：光机35和投影镜头36，以及图16所示的荧光轮110、滤色轮120、蓝色激光光源130、合光部件140、光束整形部件150和光收集部件160中的至少一者，各个元件的功能可以参考图12、图15和图16，本发明实施例对此不再赘述。

本发明实施例提供一种激光投影设备，包括：处理器；

用于存储处理器的可执行指令的存储器；

其中，处理器被配置为：执行存储器中的可执行指令，以实现上述本发明实施例提供的任一图像显示方法。

本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当指令在处理组件上运行时，使得处理组件执行上述本发明实施例提供的任一图像显示方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种图像显示方法，其特征在于，所述方法包括：

在多个灰阶值集合中确定目标集合，所述多个灰阶值集合由设定灰阶值范围依次划分得到；

根据所述目标集合确定每一帧图像的目标灰阶值；

其中，所述每一帧图像中灰阶值落入指定灰阶集合中的像素数与所述每一帧图像中像素总数的比值大于或等于指定阈值，所述指定灰阶值集合包括灰阶值0-W，所述W为所述目标集合中的最大灰阶值；

根据所述目标灰阶值，查询校正表得到所述每一帧图像的增益值α，所述校正表反映灰阶值和增益值α的关系，α≥1；

根据所述调整后的灰阶值和所述调整后的亮度显示所述每一帧图像，其中，至少两帧显示图像对应的调整后亮度不同。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在多个灰阶值集合中确定目标集合，包括：

根据所述每一帧图像中每个像素的灰阶值，建立统计直方图，所述统计直方图的横坐标表示灰阶值集合的排列顺序，所述统计直方图的纵坐标表示灰阶值在对应灰阶值集合的像素数；

按照灰阶值集合对应的灰阶值由大到小的顺序，依次将所述多个灰阶值集合的像素数相加，直至累加得到的像素总数大于或等于像素总数阈值，将累加停止时所到达的灰阶值集合确定为目标集合，所述像素总数阈值基于所述指定阈值确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标集合的最小灰阶值小于灰阶值阈值，所述每一帧图像的目标灰阶值F满足：

其中，N_ALL为所述每一帧图像的像素总数，N_i表示第i个灰阶值集合对应的像素数，L_i表示第i个灰阶值集合对应的灰阶值，0≤i≤x，所述目标集合为第x个灰阶值集合；

或者，所述每一帧图像的目标灰阶值F满足：

F＝L_M×k₁+L_X×(1-k₁)，0≤k₁≤1，

其中，k₁为敏感性动态对比系数，N_ALL为所述每一帧图像的像素总数，N_i表示第i个灰阶值集合对应的像素数，L_i表示第i个灰阶值集合对应的灰阶值，0≤i≤x，所述目标集合为第x个灰阶值集合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当第n+1帧图像的增益值α_n+1与第n帧图像的增益值α_n的比值在指定范围时，更新所述α_n+1，使得更新后的α_n+1满足：

更新后的α_n+1＝α_n×k₂，0＜k₂＜1，

其中，所述第n帧图像和所述第n+1帧图像为多帧显示图像中相邻的两帧显示图像。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述每一帧图像中每个像素的灰阶值，建立统计直方图，包括：

根据所述每一帧图像中每个像素的最大灰阶值，建立统计直方图，每个像素的最大灰阶值为所述每个像素的各基色的灰阶值中的最大的灰阶值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校正表记录有设定灰阶值范围中的灰阶值，以及每个灰阶值对应的归一化亮度，任一灰阶值对应的归一化亮度由所述任一灰阶值对应的亮度经过归一化处理得到。

7.一种激光投影设备，其特征在于，包括：显示控制模块、光源驱动电路，投影光源和光调制器件，

所述显示控制模块，用于在多个灰阶值集合中确定目标集合，所述多个灰阶值集合由设定灰阶值范围依次划分得到；根据所述目标集合确定每一帧图像的目标灰阶值；其中，所述每一帧图像中灰阶值落入指定灰阶集合中的像素数与所述每一帧图像中像素总数的比值大于或等于指定阈值，所述指定灰阶值集合包括灰阶值0-W，所述W为所述目标集合中的最大灰阶值；根据所述目标灰阶值，查询校正表得到所述每一帧图像的增益值α，所述校正表反映灰阶值和增益值α的关系，α≥1；

所述显示控制模块，还用于向所述光源驱动电路发送电流控制信号，并向所述光调制器件发送图像显示数据，其中，所述电流控制信号用于指示调整后的投影光源的亮度，调整后的亮度为调整前的亮度的1/α，所述图像显示数据用于指示调整后的所述每一帧图像的灰阶值，调整后的灰阶值为调整前的灰阶值的α倍，其中，至少两帧显示图像对应的调整后亮度不同；

所述投影光源，用于采用所述调整后的亮度发出光线；

8.根据权利要求7所述的激光投影设备，其特征在于，所述光源驱动电路包括多个激光器驱动电路，所述投影光源包括三个基色的激光器组件，多个所述激光器组件与所述多个激光器驱动电路一一对应连接，所述显示控制模块与所述多个激光器驱动电路分别连接；

或者，所述投影光源包括激光光源，所述显示控制模块，所述光源驱动电路，以及所述激光光源依次连接。