视频数据映射方法、LED显示控制器及LED显示系统与流程

视频数据映射方法、led显示控制器及led显示系统
技术领域
1.本发明涉及led显示屏领域，特别是涉及一种视频数据映射方法、led显示控制器及led显示系统。


背景技术：

2.led显示屏具有色彩鲜艳、亮度高、寿命长、节能、高灰阶、宽可视角度、形状可定制等优点，因而被广泛的应用于交通、商业广告、信息发布、体育赛事、指挥监控中心等场景内。led显示屏组成的led显示系统，仅是视频的接收与显示设备，只能被动的接收各种视频格式的输入视频，比如rgb格式、ycc422格式、ycc444格式、ycc420格式等，然后输出显示在led显示屏上。
3.由于受到电视行业的影响，rgb格式具体包括rgb limited range和rgb full range两种格式。以8bit的视频数据为例，rgb limited range格式的灰阶范围为16-235，而rgb full range格式的灰阶范围为0-255。而led显示屏是支持0-255的全灰阶范围的。当输入的视频为rgb limited range格式时，如果不进行处理而直接输出显示，则会出现0-15低灰阶范围的丢失，以及235-255高灰阶范围的提示，导致无法实现全灰阶范围的显示，严重影响了显示效果。
4.一般的解决的方案是，当输入的视频为rgb limited range格式时，对于低灰阶的数据，直接减小16个数值；对于高灰阶的数据，直接增加20个数值，以实现rgb limited range格式向rgb full range格式的映射。但这会导致0-15以及235-255灰阶范围内的对比度以及清晰度严重下降，画质效果不佳。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对现有led显示屏将rgb limited range格式映射到rgb full range格式时，存在高低灰阶范围内对比度以及清晰度下降、画质效果不佳的问题，提供一种视频数据映射方法、led显示控制器及led显示系统。
6.本技术一实施例提供了一种视频数据映射方法，用于将led显示系统中的rgb limited range格式的视频数据映射为全灰阶范围的视频数据，包括：
7.获取rgb limited range格式的输入视频数据；
8.针对输入视频数据中的每一个目标像素点，按照预设邻接规则，获取邻接像点的视频数据，与目标像素点的视频数据一起，组成目标邻域的视频数据；
9.利用对应目标邻域的权重值，对目标邻域的视频数据进行加权处理，并结合映射系数，得到目标像素点的映射到全灰阶范围的视频数据。
10.在一些实施例中，所述预设邻接规则为4邻接或者8邻接。
11.在一些实施例中，所述利用对应目标邻域的权重值，对目标邻域的视频数据进行加权处理，并结合映射系数，得到目标像素点的映射到全灰阶范围的视频数据步骤之前，还包括：
12.对目标邻域的视频数据进行预处理。
13.在一些实施例中，所述预设邻接规则为8邻接，所述目标邻域包括目标像素点、4邻接像素点和对角邻接像素点，所述目标邻域的权重值中，目标像素点的权重值大于4邻接像素点的权重值，4邻接像素点的权重值大于对角邻接像素点的权重。
14.在一些实施例中，当判断目标像素点位于边界时，所述目标邻域的权重值中，位于边界上的行/列的邻接像素点的权重值，分配到具有有效视频数据的像素点上。
15.本技术另一实施例提供了一种led显示控制器，包括视频采集单元、格式识别单元、缓存单元、映射单元、视频裁剪单元以及视频输出单元；其中，
16.所述视频采集单元，用于接收外部输入的视频源数据，并进行采集，得到采集后的视频数据；
17.所述格式识别单元，用于识别视频源数据的视频格式，当判断为rgb limited range格式时，将采集后的视频数据存储至所述缓存单元；当判断为其他格式时，将采集后的视频数据传输给所述视频裁剪单元；
18.所述映射单元，用于从所述缓存单元读取采集后的视频数据，执行前述任一项实施例所述的视频数据映射方法，将rgb limited range格式的视频数据映射为全灰阶范围的视频数据；
19.所述视频裁剪单元，用于接收采集后的视频数据或者映射后的视频数据，并根据预设处理策略进行裁剪处理，经由所述视频输出单元，输出给led显示屏进行显示。
20.在一些实施例中，所述视频采集单元在对接收到的视频源数据进行采集时，逐行进行，采集后的视频数据由行视频数据组成；当判断为rgb limited range格式时，所述视频采集单元采集得到的行视频数据逐行存储至所述缓存单元；当所述缓存单元存储有预设数量的行视频数据时，触发所述映射单元开始执行所述视频数据映射方法。
21.本技术一实施例还提供了一种led显示系统，包括led显示屏以及led显示控制器，所述led显示控制器接收外部输入的视频数据，并控制所述led显示屏显示对应的画面，所述led显示控制器为前述任一项实施例所述的led显示控制器。
22.本技术另一实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时实现前述任一项实施例所述的视频数据映射方法。
23.本技术实施例提供的视频数据映射方案以及led显示控制器，在识别到rgb limited range格式的视频数据后，在将rgb limited range格式的视频数据映射为rgb full range格式的视频数据时，会赋予周围像素点的视频数据以一定的权重。如此，映射后的像素点的视频数据变化更加平缓，在高低灰阶范围内，不会出现灰阶合并的问题；可以有效提升对比度、清晰度以及画质效果。
附图说明
24.图1为本技术一实施例的led显示系统的框架结构示意图；
25.图2为本技术一实施例的视频数据映射方法的流程示意图；
26.图3为本技术另一实施例的视频数据映射方法的流程示意图；
27.图4为采用4邻接时目标邻域内像素点的分布示意图；
28.图5为采用8邻接时目标邻域内像素点的分布示意图；
29.图6为本技术一实施例的led显示控制器的框架结构示意图。
具体实施方式
30.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
32.如图2所示，本技术一实施例公开了一种视频数据映射方法，用于将led显示系统中的rgb limited range格式的视频数据映射为全灰阶范围的视频数据，包括：
33.s100，获取rgb limited range格式的输入视频数据；
34.s200，针对输入视频数据中的每一个目标像素点，按照预设邻接规则，获取邻接像点的视频数据，与目标像素点的视频数据一起，组成目标邻域的视频数据；
35.s300，利用对应目标邻域的权重值，对目标邻域的视频数据进行加权处理，并结合映射系数，得到目标像素点的映射到全灰阶范围的视频数据。
36.如图1所示，一个led显示系统包括led显示屏20以及led显示控制器10，led显示控制器10接收外部输入的视频数据，并控制led显示屏20显示对应的画面。当led显示控制器10接收到rgb limited range格式的输入视频数据时，即可以执行本技术实施例的视频数据映射方法。
37.在执行本技术实施例的视频数据映射方法时，会对rgb limited range格式的输入视频数据中的每个像素点，均映射到全灰阶范围内。每个像素点，均为一个目标像素点。
38.针对每一个目标像素点，先根据预设邻接规则，确定邻接像素点，以让邻接像素点和目标像素点构成目标领域。预设邻接规则可以是4邻接、8邻接或者m邻接。图4示出了4邻接规则下，以(x,y)为目标像素点的目标邻域示意图。图5示出了8邻接规则下的目标邻域示意图。
39.在得到目标邻域之后，即可对应目标邻域的权重值——对应目标像素点和邻接像素点存在不同的权重。利用对应目标邻域的权重值，即可对目标邻域内所有像素点的视频数据进行加权求和；再乘以映射系数km，就可以得到目标像素点的映射到全灰阶范围的视频数据——即rgb full range格式的视频数据。
40.一般的，目标像素点的权重值需要大于，甚至远大于邻接像素点的权重值。比如，二者之间的比值，可以在10-100之间。
41.下面以预设邻接规则采用4邻接为例，对本方案做进一步的解释与说明。
42.如图3所示，在获取rgb limited range格式的输入视频数据之后，可以目标像素点为中心，按照大小为3*3、步长为1个像素点的窗口，进行滑动窗口处理，滑动截取视频数据，得到以目标像素点为中心的滑动窗口数据。对于每个滑动窗口数据，可以用矩阵的形式，如下所示。
[0043][0044]
其中，(x,y)为目标像素点的坐标，a(x,y)表示目标像素点的视频数据。(x-1,y-1)
…
(x 1,y 1)等为目标像素点周围的像素点，a(x-1,y-1)
…
a(x 1,y 1)等为各像素点的视频数据。
[0045]
为了简化描述，a(x,y)可以表示红色、绿色、蓝色数据中一个。可以理解的是，a(x,y)也可以表示灰阶数据。下面以a(x,y)表示红色数据为例，对方案进行说明。
[0046]
如图4所示，对于4邻接而言，目标领域中，邻接像素点就是与目标像素点横向或纵向直接邻接的像素点，具体包括(x,y-1)、(x-1,y)、(x,y 1)、(x 1,y)。目标邻域的视频数据a，可以采用矩阵形式进行记录，如下所示。
[0047][0048]
然后获取对应目标邻域的权重值w，如下所示
[0049][0050]
其中，w4表示采用4邻接的目标邻域的权重值，w(x,y)及w(x,y)
…
w(x,y 1)等表示目标邻域内各像素点的权重值，取值为0-1，所有权重值之和为1。
[0051]
目标像素点的映射到全灰阶范围的视频数据的映射，可以采用下面的公式。
[0052][0053]
其中，km为映射系数，a(x i,y j)为目标邻域的各像素点的视频数据，w(x i,y j)为对应目标邻域的各像素点的权重值。
[0054]km
的值可以事先进行设置。km可以根据映射计算前后灰阶范围内最大值的比值进行设置。示例的，km可以设置为255/235或者256/235。
[0055]
示例的，假定滑动窗口数据为目标像素点的视频数据为230，对应目标邻域的权重值km取值为256/235。
[0056]
经过本实施例的视频数据映射方法的映射，目标像素点的映射到全灰阶范围的视频数据am:
[0057]am
＝256/235*[205*0.025 205*0.025 230*0.9 205*0.025 205*0.025]＝247
[0058]
本技术实施例的视频数据映射方法，在将rgb limited range格式的视频数据映
射为rgb full range格式的视频数据时，会赋予周围像素点的视频数据以一定的权重。如此，映射后的像素点的视频数据变化更加平缓，在高低灰阶范围内，不会出现灰阶合并的问题；可以有效提升对比度、清晰度以及画质效果。
[0059]
在一些实施例中，如图3所示，在步骤s300之前，还可以包括：
[0060]
s250，对目标邻域的视频数据进行预处理。
[0061]
因为人眼对低灰值变化更加敏感，而且当灰度值增加到一定数值后，人眼的敏感度会降低。因此，为了使得低灰范围内的视频数据映射后变化曲线较大，而当灰度值上升到一定数值后，变化曲线比较平缓，在步骤s250中，预处理可以具体为：
[0062]
对于预设低灰范围内的视频数据，减去rgb limited range格式中的最低灰阶值；
[0063]
对于预设高灰范围内的视频数据，减去预设数值，其中预设数值小于rgb limited range格式中的最低灰阶值。
[0064]
示例的，rgb limited range格式的灰阶范围可以为16-235，其最低灰阶值为16，预设数值可以为5。可以理解的是，预设数值，也可以是其他小于16的正数数值。预设低灰范围可以为16-230，预设高灰范围可以为230-235。映射系数km可以设置为230/200。
[0065]
下面以预设邻接规则采用8邻接为例，对方案进行说明。
[0066]
如图5所示，对于8邻接而言，目标邻域中，包括4邻接像素点和对角邻接像素点。目标邻域包括一个完整的滑动窗口数据，可以记为：
[0067][0068]
执行的预处理为：如果视频数据a(x,y)属于预设低灰度范围时，执行a(x,y)-16；如果视频数据a(x,y)属于预设高灰范围时，执行a(x,y)-5。
[0069]
预处理后的视频数据记为a’，如下所示，其中，(x,y)表示像素点的坐标，a(x,y)表示预处理后的像素点的视频数据。
[0070][0071]
因为目标邻域的像素点包括了一个滑动窗口数据中的所有视频数据。此时，目标邻域的权重值其中，目标像素点的权重值》4邻接像素点的权重》对角邻接像素点的权重。
[0072]
示例的，假定滑动窗口数据为目标像素点的视频数据为230，对应目标邻域的权重值km取值为230/200。
[0073]
目标邻域的视频数据，经过预处理后，记为
[0074]
本实施例的视频数据映射方法的映射公式如下：
[0075][0076]
经过本实施例的视频数据映射方法的映射，目标像素点的映射到全灰阶范围的视频数据am＝243。
[0077]
通过视频数据进行减值的预处理，低灰范围内的视频数据映射后变化曲线较大，更符合人眼对低灰值变化更加敏感的特性，提升映射后的低灰显示效果。
[0078]
可以理解的是，在rgb limited range格式的灰阶范围中，除了预设低灰范围、预设高灰范围，还可以存在中间灰度区域。示例的，预设低灰范围可以为16-27，预设高灰范围为230-235，中间灰度区域为28-229。在步骤s250中，在进行预处理时，对于属于中间灰度区域的视频数据，可以不做处理，而保持原值。
[0079]
在一些实施例中，在某些场景下，映射时需要向高灰度范围倾斜，以增强高灰度显示效果。此时，步骤s250中的预处理，也可以为，视频数据增加一定的数值，比如增加rgb limited range格式中的最高灰阶值与全灰阶范围的最高灰阶值的差值。
[0080]
示例的，rgb limited range格式的灰阶范围可以为16-235，其最高灰阶值为235，与全灰阶范围的最高灰阶值255之间的差值为20，在预处理时，可以为视频数据增加20的数值。
[0081]
可以理解的是，对于预设低灰范围内的视频数据和预设高灰度范围内的视频数据，增加的数值，可以不同。预设高灰度范围内的视频数据增加的数值可以为20；而预设低灰度范围内的视频数据增加的数值为小于20的数值，比如5。
[0082]
在一些实施例中，当判断目标像素点位于边界时，在滑动窗口数据中，对应边界的行或列的像素点的视频数据可以记为0。此时，位于边界上的行/列的邻接像素点的权重值，可以分配到具有有效视频数据的像素点上。
[0083]
示例的，以8邻接为例，对于非边界的目标像素点，其对应目标邻域的权重值
[0084]
当目标像素点位于边界上，且不是四角位置时，滑动窗口数据中，目标像素点的上一行、下一行、左一列或者右一列就没有有效的视频数据。以目标像素点位于上边界为例，其上一行没有有效的视频数据。此时，经过权重值的重新分配之后，对应目标邻域的权重值
[0085]
当目标像素点位于边界上，且是四角位置时，滑动窗口数据中，有相邻的一行和一列没有有效的视频数据。此时，经过权重值的重新分配之后，对应目标邻域的权重值
[0086]
如图6所示，本技术一实施例还提供了一种led显示控制器10，包括视频采集单元100、格式识别单元200、缓存单元400、映射单元500、视频裁剪单元300以及视频输出单元600；其中，
[0087]
视频采集单元100，用于接收外部输入的视频源数据，并进行采集，得到采集后的视频数据；
[0088]
格式识别单元200，用于识别视频源数据的视频格式，当判断为rgb limited range格式时，将采集后的视频数据存储至缓存单元400；当判断为其他格式时，将采集后的视频数据传输给视频裁剪单元300；
[0089]
映射单元500，用于从缓存单元400读取采集后的视频数据，执行前述实施例所述的视频数据映射方法，将rgb limited range格式的视频数据映射为全灰阶范围的视频数据；
[0090]
视频裁剪单元300，用于接收采集后的视频数据或者映射后的视频数据，并根据预设处理策略进行裁剪处理，经由视频输出单元600，输出给led显示屏进行显示。
[0091]
本技术实施例的led显示控制器，在识别到rgb limited range格式的视频数据后，在将rgb limited range格式的视频数据映射为rgb full range格式的视频数据时，会赋予周围像素点的视频数据以一定的权重。如此，映射后的像素点的视频数据变化更加平缓，在高低灰阶范围内，不会出现灰阶合并的问题；可以有效提升对比度、清晰度以及画质效果。
[0092]
在一些实施例中，为了提升视频数据的处理效率，降低时延，视频采集单元100在对接收到的视频源数据进行采集时，逐行进行，采集后的视频数据由行视频数据组成；当判断为rgb limited range格式时，视频采集单元100采集得到的行视频数据逐行存储至缓存单元400；当缓存单元400存储有预设数量的行视频数据时，触发映射单元500开始执行前述实施例所述的视频数据映射方法，将rgb limited range格式的视频数据映射为全灰阶范围的视频数据。在执行所述的视频数据映射方法的过程中，每当缓存单元400存储有一行视频数据或者预设数量的行视频数据时，触发映射单元500就从缓存单元400中读取对应数量的行视频数据。
[0093]
预设数量，可以设置为3行，如此，当缓存单元400存储有3行的行视频数据时，刚好满足大小为3*3、步长为1个像素点的窗口的滑动窗口处理，就可以开始进行视频数据的映射，而无需等待一帧完整的视频数据的采集与缓存。因此，可以实现行级别的视频采集与缓存，相对于现有帧级别的视频采集与缓存，极大的降低了led显示控制器中的时延，提升了视频数据的处理效率，能够很好的满足使用led显示系统进行现场实时显示时的时延要求。
[0094]
在一些实施例中，缓存单元400，也用于缓存其他格式的采集后的视频数据，视频裁剪单元300从缓存单元400读取视频数据，并根据预设处理策略进行裁剪处理。如此，可以解决视频采集单元100与视频裁剪单元300处理速度不一致的问题，利用缓存单元400进行视频数据的缓存，避免因为视频裁剪单元300的处理速度较慢而引发的采集后的视频数据丢失的问题。
[0095]
在一些实施例中，led显示屏20可以划分为多个显示区域，视频输出单元600可以具有多个输出端口，每个输出端口连接一个显示区域；预设处理策略具体为，根据输出端口连接的显示区域在整个led显示屏中的区域位置，在视频数据中截取该输出端口对应区域位置的视频数据。如此，视频裁剪单元300，会根据输出端口的数量，裁剪得到多个显示区域的视频数据。
[0096]
可以理解的是，根据视频数据区域与led显示屏的显示区域之间的比例关系，预设处理策略中，还可以包括缩放操作。
[0097]
进一步的，输出端口可以为网口，视频输出单元600还可以将裁剪处理后的视频数据封装成网络数据包，然后通过对应输出端口输出给led显示屏进行显示。
[0098]
如图1所示，本技术另一实施例提供了一种led显示系统，包括led显示屏20以及led显示控制器10，led显示控制器10接收外部输入的视频数据，并控制led显示屏20显示对应的画面；所述led显示控制器10为前述实施例所述的led显示控制器。
[0099]
因为采用前面实施例所述的led显示控制器，因而也具有相同的有益效果。
[0100]
本技术另一实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中所述计算机程序在由处理器执行时实现上述任一项实施例所述的视频数据映射方法。
[0101]
所述系统/计算机装置集成的部件/模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0102]
在本发明所提供的几个具体实施方式中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，例如，所述部件的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
[0103]
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块/部件可以集成在相同处理模块/部件中，也可以是各个模块/部件单独物理存在，也可以两个或两个以上模块/部件集成在相同模块/部件中。上述集成的模块/部件既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块/部件的形式实现。
[0104]
对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
[0105]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。