驱动编程调优相关辅助工具-图形图像类

Posted 2021-05-14 彩色蚂蚁

 

驱动编程调优相关辅助工具-图形图像类

作者：刘旭晖 Raymond转载请注明出处

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1         综述

说到驱动编程和调优的辅助工具，我想说的不是像source insight 或Visual Studio这类的代码阅读开发工具，也不是像GDB Oprofile Strace之类的代码跟踪调试工具。

 

我所说的辅助工具，更多的是指针对各种各样类型的硬件，以硬件开发调优和测试为目的，提供数据来源，数据仿真，数据抓包，提供测试用例，进行数据转换，格式转换等等各类辅助用途的工具。

 

这其中多数是一些现成的工具，也有些是为了方便，自己编写的一些小程序或应用。

 

也许有些工具，你从来不曾用过，也同样能完成自己的工作，或者出于麻烦，不愿意去学习了解相关的知识。但是要成为一个专业的驱动开发者，我始终认为，只有认真学习相关硬件以及所涉及的子系统和应用领域，深入掌握其相关背景知识，才能真正开发出高效，有用的驱动，才能真正发挥硬件的所有潜在能力，从硬件能力软件应用的背景等角度去系统的思考驱动的框架结构。而不仅仅是简单的把硬件Run起来，做些修修补补的工作。

 

这篇说的是图形图像类的工具，通常会在LCD，Camera，TVOUT等驱动开发过程中使用到。有些工具需要你对一些相关知识有些了解。应该说，了解一些图像处理，以及光学等方面的原理，对于驱动的开发调试常常会起到事半功倍的指导性作用。至少能让你自己显得更专业些 8 ）

 

2         颜色校准类：

2.1        LCD校准工具

校准你的PC显示器，应该是严肃的对待图像处理相关的工作第一步需要做的事吧。因为通常显示器都会有一定的偏色。不论你所做的驱动工作是调整LCD的颜色，对比度，gamma曲线，以期获得理想的显示效果，还是调整摄像头的相关参数，希望得到真实的成像效果。你都不可避免的，或者使用PC的显示器作为参照，对比显示效果，或者用PC检查摄像头的成像结果。要做到客观科学，就要求你的PC显示器本身所呈现的图像效果是标准的，真实的，这也就要求你对显示器进行校准。

最好的工具之一当然是Spyder，俗称蜘蛛。这是一套硬件工具，在使用时，由一个感光组件吸附在显示屏幕上，运行配套的软件，采集屏幕发出的色彩亮度信息，生成校准数据，以颜色配置文件的形式对屏幕进行校准。蜘蛛有不同的规格，价格从数百到数千不等，我只用过最便宜的Express版本。

 

  此外，如果实在搞不到蜘蛛，也可以使用Photoshop中的色彩校正功能，按照步骤，进行校正，这种方法存在较大的主观因素的影响。

2.2        颜色采样软件

很多场合，我们会想知道图像上某一点的具体颜色值是多少，例如分析camera拍摄的色板图像等。 使用Photoshop当然是可以的，不过，毕竟有些大材小用。可以找到很多颜色采样的小软件，例如下面这个Color Cop。

不过需要注意一点的是，有些图像编辑显示软件在显示图像时，会根据图像内嵌的ICC文件等在显示时对图像色彩进行校正，所以用屏幕捕捉工具捕获的颜色值，可能会和图像编辑软件取得的色彩值不同。

2.3        色度分析计

调试LCD驱动时，与PC的LCD进行比对，毕竟是一种主观的间接的方法，如果想要精确的分析LCD的色彩，亮度指标，可以使用色度亮度分析计。类似下面这样的东西：

 

它的主要功能就是测量发光体的亮度值和色度信息。使用时，可以让LCD显示例如红、绿、蓝、黑、白等纯色图像，用它采集LCD的亮度和色彩值。然后和理论标准值进行比对，进而调整。

这玩意用过几次，确实不错，不过价格不便宜。。。

2.4        标准灯箱

如果你做过Camera驱动，或者你对摄影有一些兴趣，那你应该听过白平衡这样一个概念。简单的来说，物体显示的颜色，和它所处的环境光源是有密切联系的。标准灯箱，就是用来模拟几种常见的光源环境。不同的灯箱有不同的用途，我所用过的灯箱可以模拟例如标准日光，日光灯光等光源。

标准灯箱的应用领域很广了，对于我来说，主要是用来调试Camera驱动的各种白平衡设置，以及标准光源下Camera的各种色彩相关的寄存器的设置。

 

3         颜色转换类

颜色转化，严格地说是色彩空间的变换，其包含的内容是很广泛的，也是很复杂的一门科学。常见的转换包括例如从RGB色彩空间转换为打印领域常用的CMYK色彩空间等。

3.1        YUV2RGB

对于驱动开发来说，最常遇到的应该是RGB和YUV色彩空间的转换了。在图形显示，Camera数据采集等等场合都可能会遇到RGB和YUV的转换问题。

实际上YUV本身也存在很多不同的标准，所以RGB和YUV的转换公式会有好多种，在数字领域，常见的应该还是RGB到YCrCb的转换。

没有找到很简单的工具直接计算色彩值，所以我用Excel表格制作了一个转换工具，填入RGB或YUV值，就能得到相对应的色彩值。

 

上传到CSDN了：计算YUV转RGB的EXCEL表格

 

4         图像转换类

4.1        格式转换

图像格式的转换，如果是各种图形格式之间的转换，那么有很多工具可以实现，最简单常用的不外乎就是Acdsee了。

除了这类图形格式的转换，在驱动开发中，最常用的应该还是将一幅图像转换成二进制的RAW数据，用于直接在LCD上显示，这类工具我最常用的就是Image2Lcd了。

Image2Lcd能够将图像转换成LCD显示所需的点阵数据，可以设置输出数据的色深和颜色分量的排列顺序。也可以将数据输出成C语言数组的形式。

 

5         图像分析类

5.1        色板

标准色板，我认为是调试Camera类的驱动不可缺少的工具，常用的是这种24色的标准色板

 

进口的这种色板价格可不便宜，大概要100-200美金吧。没有找到合适的国产替代品。这24个色块是很有代表性的颜色，下面6个是灰阶，上来6个是三原色和三补色。其它还有一些肤色啊CMYK啊之类的颜色。

5.2        灰板

灰板主要用来调整白平衡和进行曝光测试。相对而言比较便宜，几十块钱就能搞定了。很多摄影爱好者还随身携带一块呢。

 

 

5.3        色板数据分析工具

有个很牛的软件叫 Imatest，通常很多数码媒体评测相机或镜头时都会使用这个软件。它的功能很多了，包括测试MTF曲线，镜头光场变形等。

对于我来说，在Camera驱动中，可以用它来分析拍摄得到的色板数据，进而调整摄像头的gamma曲线，对比度设置，颜色空间变换设置等参数。下面是一个分析色板底部6个灰阶块的亮度信息，计算Gamma值的示例：

 

5.4        其它分析工具

其它还有一些辅助图表，工具等是用来测试镜头的分辨率，形变等，这个在小的摄像头上基本上就用不上了，因为即使测了，也没法做什么改变 8 ） 这个是由硬件本身决定的。

6         其它

6.1        Gamma曲线计算工具

很多LCD，Camera Sensor都会有gamma曲线的寄存器设置，不过，通常不同的厂商，gamma曲线的寄存器的设置方式都不一样，有的是分段取点，有的是分段取斜率。

不过，最基本的，第一步总是需要计算，对应于多少的gamma值，曲线上的数值应该是多少。这个我也没有找到现成的工具，还是用excel表格制作一个简单的计算工具如下，对应曲线上的数值输出为十进制和十六进制：

 

 

上传到CSDN了：Gamma曲线计算工具

6.2        DisplayX

这是一个很小的显示器测试软件，主要用来测试颜色，清晰度，聚焦，延迟等等。本来和驱动开发没什么关系，不过，它的测试项目很有代表性，自己写LCD驱动的测试程序时可以参考它的测试项目编写测试用例。