CN102270445A - 用于拼接显示屏均匀性的邻域亮度匹配 - Google Patents

用于拼接显示屏均匀性的邻域亮度匹配 Download PDF

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Abstract

通过匹配拼接显示系统独立拼接块之间的亮度来改善由该显示系统产生的图像的均匀性和整体亮度。显示系统的相邻于低亮度性能拼接块的区域的亮度从低亮度拼接块的亮度水平增加到较高亮度拼接块的亮度水平。通过根据本发明的实施例增加该区域的亮度来维持由拼接显示系统产生的图像的可察觉亮度均匀性且同时最大化显示设备的整体亮度。用来增加亮度的区域可与整个拼接块一样大或与单个像素元件一样小。

Description

用于拼接显示屏均匀性的邻域亮度匹配
技术领域
本发明的实施例通常涉及拼接显示屏，且更特殊地涉及改善这种显示屏的均匀性和亮度(brightness)的亮度匹配系统和方法。
背景技术
电子显示系统通常用于显示来自电脑和其他信源的信息。典型的显示系统尺寸的范围从用于移动装置的小型显示器到例如用于同时向成千上万观众显示图像的拼接显示器那样的超大型显示器。拼接显示系统通常由多个较小的独立显示设备或“拼接块”(tiles)组成，当组合以提供无缝且均匀的外观时精细地排列上述拼接块。
由于人眼能够容易察觉显示的图像亮度均匀性的微小差别，因此当一个或多个独立拼接块的输出与相邻拼接块的亮度不精密匹配时，在拼接显示系统中使用多个显示设备会在图像中产生视觉伪像。例如，在拼接显示器中相邻显示设备之间的亮度差可能小到百分之几但对于观众仍然是明显的。因此，必须精密地匹配组成拼接显示系统的独立拼接块的色彩匹配和亮度以避免不均匀的外观。最后，典型地在工厂校准过程中或在拼接显示设备的初始设置期间来匹配独立拼接块的色彩产生和亮度，以使其中亮度的不均匀性最小化。
然而，由于独立拼接块的亮度可能随着时间例如由于光源性能的改变而下降，初始的校准不能在该系统的使用期限中始终避免拼接显示系统亮度的不均匀性。代替地，由于一个或多个拼接块的亮度下降，可以使显示系统中所有其他拼接块变暗来匹配显示器中表现最差的拼接块的亮度。这导致的是亮度均匀的显示图像，而不会显著地变暗。
发明内容
本发明一个或多个实施例提供了用于在拼接显示系统的独立拼接块之间亮度匹配从而改善由该显示系统产生的图像的均匀性和整体亮度的系统和方法。使与具有低亮度性能的拼接块相邻的显示系统区域的亮度从低亮度拼接块的亮度水平增加到较高亮度拼接块的亮度水平。根据本发明实施例通过增加这些区域的亮度，在使拼接显示装置的整体亮度最大化的同时维持感知到的显示系统产生的图像的亮度均匀性。用于增加亮度的区域可以和整个拼接块一样大，也可以和单个像素元件一样小。
本发明的一个实施例提供了一种拼接显示系统，该拼接显示系统包括具有照度(luminance)检测器的第一显示拼接块、相邻于该第一显示拼接块的第二显示拼接块以及控制单元，该控制单元配置为从照度检测器接收照度信息，以及当照度信息表明第一显示拼接块的亮度水平低于阈值水平时，为第二显示拼接块确定与高于第一显示拼接块亮度水平的新亮度水平关联的新的亮度设置。
本发明的另一个实施例一种拼接显示系统，该拼接显示系统包括第一显示拼接块、相邻于该第一显示拼接块的第二显示拼接块以及控制单元，该控制单元配置为响应于第一显示拼接块亮度水平中的阈值下降，基于第二显示拼接块的像素与第一显示拼接块的接近程度，来控制第二显示拼接块像素的亮度水平。
本发明的又一个实施例提供一种控制包括第一显示拼接块和相邻于第一显示拼接块的第二显示拼接块的拼接显示系统亮度水平的方法，该方法包括测量第一显示拼接块的照度水平、确定第一显示拼接块的亮度水平低于阈值水平以及响应于该确定来调整第二显示拼接块的亮度水平。
本发明的又一个实施例提供一种计算机可读的存储介质，该存储介质包括要由计算装置执行的指令，该指令使计算装置执行步骤：接收第一显示拼接块的照度水平，确定第一显示拼接块的亮度水平低于阈值水平，以及响应于该确定来降低相邻于第一显示拼接块的第二显示拼接块的亮度水平，其中第二显示拼接块的亮度水平被降低且在降低之后第二显示拼接块的新的亮度水平高于第一显示拼接块的亮度水平。
附图说明
所以可以以结合实施例更详细地理解本发明的上述特征的方式，对上面概要描述过的本发明进行更加具体地说明，部分实施例在附图中示出。但是应当注意，附图示出的仅仅是本发明的典型实施例，因此并不能认为是对本发明的范围的限定，本发明可容许其他同样有效地实施例。
图1为从本发明实施例中受益的拼接显示系统的透视示意图。
图2为可以用作为拼接显示系统的拼接块的显示拼接块的示意图。
图3为图2中所示的荧光屏一部分的局部示意图。
图4为根据本发明实施例的使用“拼接块方式”邻域亮度匹配的显示屏的示意图。
图5为根据本发明实施例的具有多个色度计测试区域的拼接块的示意图。
图6为根据本发明实施例的示出了经历拼接块方式邻域亮度匹配的低亮度拼接块和相邻拼接块的区域的相对亮度的局部示意图。
图7为根据本发明实施例的以逐级方式概述用于在拼接显示系统中执行邻域亮度匹配的方法的流程图。
图8为根据本发明实施例的具有多个显示单元的拼接块的示意图，且该示意图示出内部拼接块邻域亮度匹配。
为了清楚，适合时，已经使用的同样的参考标号指定图之间共有的同样的元件。可以预期地，一个实施例的特征可以并入其他实施例而不需要进一步复述。
具体实施例
图1为可从本发明实施例中受益的拼接显示系统200的透视示意图。拼接显示系统200包括多个拼接块250，放置该多个拼接块以为观看者270形成单个的显示屏260。每个拼接块250都是基于光的电子显示设备，例如激光磷光体显示器(LPD)、发光二极管(LED)数字光处理器(DLP)、或LED液晶显示(LCD)装置，且每个拼接块被配置为与其他拼接块250一起工作来为观看者270产生单个的、关联的图像。每个拼接块250还包括用于动态监控光源或者拼接块250中光源的输出强度的照度检测器(为了清楚未在图1中示出)。照度为给定方向的光传播每单位面积的发光强度的光度测量值。拼接显示系统200包括中央控制器280，该中央控制器配置为从每个拼接块250的照度检测器接收照度数据281，根据本发明实施例为每个拼接块250确定合适的照度设置，以及提供输出信号282到拼接块250。由于输出信号282在低亮度拼接块相邻处执行邻域亮度匹配，跨屏260的在表现正常的拼接块和低亮度拼接块之间的亮度梯度对于观看者270来说基本上察觉不到。
图2为可以用作为拼接显示系统200的拼接块250的显示拼接块100的示意图。显示拼接块100是使用多个激光来照射荧光屏101的单独像素的LPD，且配置为具有照度检测器，即用于在正常工作期间直接测量多个激光的输出强度的检测器组件180。显示拼接块100包括荧光屏101、信号调制控制器120、激光器阵列110、中继光学模块130、反射镜140、多边形扫描器150、成像透镜155、光束分束器170、检测器组件180以及显示处理器与控制器190，且如图所示地配置。
荧光屏101包括多个磷光体区域或磷光体条纹且在一个实施例中由交替的不同颜色(例如为红、绿、蓝)的磷光体条纹组成，其中选择所述颜色以便通过组合它们可以输送白光以及其他颜色的光。图3为图2中所示的荧光屏101一部分的局部示意图。图3示出了像素元件205，每个像素元件包括三种不同颜色的磷光体条纹202的部分。例如，在图3中磷光体条纹202描述为红、绿以及蓝磷光体条纹，分别记为R、G和B。如图所示，磷光体条纹202的属于某一像素元件205的部分通过激光扫描路径204来界定。通过沿着激光扫描路径204引导激光光束112(在图2中示出)以及调制激光光束112的输出强度来传输所需量的光能到每个像素元件205中现有的每个红、绿和/或蓝磷光体条纹202，从而在荧光屏101上形成图像。每个图像像素元件205输出光通过发射可见光来形成所需的图像，该可见光由选择性激光在给定的像素元件205中激发每个含磷光体条纹来产生。因此，调制由激光提供到每个像素元件205的红、绿和蓝部分的光能来控制在每个图像像素元件205处的组合颜色以及图像强度。
在图3所示的实施例中，像素元件的一个维度由三个磷光体条纹202的宽度来界定，像素元件的正交维度由激光光束斑点尺寸(即激光扫描路径204的高度)来界定。在其他实施例中，图像像素元件205的两个维度可以由物理边界来界定，例如将磷光体条纹202分成矩形的含荧光的区域。在一个实施例中，每个荧光条纹202间隔的间距约为500μm到550μm，因此像素元件205的宽度在大约1500μm的级别上。
参考图2，激光器阵列110包括多个激光器(例如5、10、20个或更多个)，且产生多个激光光束112来同时扫描荧光屏101。激光光束112为沿着两个相互垂直的方向(例如水平地或垂直地)跨荧光屏101进行扫描的调制光束，以光栅扫描的方式来在荧光屏101上产生图像，该图像为由拼接显示系统200产生的图像的一部分。在一个实施例中，激光器阵列110中的激光器是以400nm到450nm之间的波长产生光的成像紫外(UV)激光器。在这些激光器的整个使用期限中，输出性能可能不均匀地降低，这导致显示拼接块100的整个屏幕亮度相对于组成拼接显示系统200的其他显示拼接块降低。例如，当激光器阵列110中的单个激光器性能降低时，可能降低激光器阵列110的其他所有激光器的输出强度来为显示拼接块100维持均匀的外观，这导致显示拼接块100比拼接显示系统200中的相邻显示拼接块暗。
信号调制控制器120控制且调制激光器阵列110中的激光器，以便将激光光束112调制为合适的输出强度来产生所需的能量从而冲击到荧光屏101上。信号调制控制器120可包括产生激光调制信号121的数字图像处理器。激光调制信号121包括三个不同颜色的信道且用来调制激光器阵列110中的激光。在某些实施例中，通过改变到激光二极管的输入电流或输入功率来调制激光器的输出强度。在某些实施例中，激光光束112的调制可包括脉冲调制技术来产生每种颜色所需的灰度级、每个像素中适当的颜色组合以及所需的图像亮度。
中继光学模块130、反射镜140、多边形扫描器150以及成像透镜155共同将激光光束112引导到荧光屏101且以光栅扫描方式使该激光光束112水平地以及垂直地扫描经过荧光屏101来产生图像。为了说明，关于图2中荧光屏101的“水平”定义为平行于箭头103，关于荧光屏101的“垂直”定义为垂直于页面平面。中继光学模块130布置在激光光束112的光学路径中且配置为使激光光束112成形为所需的光斑形状且引导激光光束112到略平行光束的间距很小的束。光束分束器170为部分反射镜或其他光束分离镜片，且引导激光光束112的大部分光学能量(例如99％)到反射镜140，而允许剩余的所述光学能量(例如，采样光束113)进入检测器组件180用于测量。下面描述检测器组件180的组织和工作。反射镜140是可快速、精确地旋转到所需方向的反射镜片，例如检流计反射镜、微电子机械系统(MEMS)反射镜等。反射镜140引导激光光束112从光束分束器170到多边形扫描器150，其中反射镜140的方向部分地决定激光光束112在荧光屏101上的垂直定位。多边形扫描器150是具有多个反射面151(例如5到10个)的旋转多面光学元件，且引导激光光束112穿过成像透镜155到荧光屏101。多边形扫描器150的旋转使激光光束112水平地扫过荧光屏101的表面扫描且进一步界定激光光束112在荧光屏101上的垂直定位。成像透镜155设计为引导每个激光光束112到荧光屏101上的间距很小的像素元件205上。在工作中，反射镜140的定位和多边形扫描器150的旋转使激光光束112水平地且垂直地跨荧光屏101进行扫描，以按期望得那样照亮所有像素元件205。
显示处理器与控制器190配置为执行显示拼接块100的控制功能且另外操纵显示拼接块的工作。这些功能包括从中央控制器280接收将生成图像的图像数据，提供图像数据信号191到信号调制控制器120，提供激光控制信号192到激光器阵列110，产生用于控制且同步多边形扫描器150和反射镜140的扫描控制信号193，以及根据在此描述的本发明实施例执行校准功能。因此，显示处理器与控制器190配置为独立地调制施加到激光器阵列110中每个激光器的功率，从而调整每个光源的输出强度。此外，当供以包括邻域亮度匹配信息的输出信号282时，显示处理器与控制器190配置为根据包括在输出信号282中的合适的亮度梯度来使荧光屏101的像素元件205变暗，或根据本发明实施例使跨荧光屏101的像素元件205均匀地变暗。
显示处理器与控制器190可包括一个或多个适当配置的处理器，该处理器包括中央处理单元(CPU)、图像处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)或系统级芯片(SOC)等，且该显示处理器与控制器配置为执行显示拼接块100恰当工作所需的软件应用程序。根据本发明实施例，显示处理器与控制器190也可包括一个或多个输入/输出(I/O)装置以及任何适当配置的存储器，该存储器用于存储控制正常操作和校准操作的指令。适当的存储器包括随机存取存储器(RAM)模块、只读存储器(ROM)模块、硬盘、和/或闪存装置等。
检测器组件180配置为在显示拼接块100工作期间测量激光器阵列110中激光器的实际输出强度，且根据某些实施例，该检测器组件包括中密度过滤器181、检测器182以及电流-电压转换器电路183。当显示拼接块100工作时，通过直接测量包括在每个采样光束113中的光学能量，可立即检测到激光器性能的偏差且与中央控制器280进行通信，从而可确定显示拼接块100的亮度且可使拼接显示系统200中相邻的拼接块变暗，从而拼接显示系统200可产生更均匀的图像。为了阻止检测器182检测到杂散光或其他不期望的光，中密度过滤器配置为阻止所有波长落在采样光束113的工作光带以外的光。检测器182是普通的光检测器，例如标准的硅光电检测器，且可如图配置为具有将每个采样光束113引导到检测器182的中央区域的收集穹顶184，因为采样光束113当进入检测器组件180时可能不沿着相同的光学路径且可能需要额外的光学控制来保证入射到检测器182的有效部分。由于对检测器182入射光的响应可能在其表面的不同位置改变，检测器组件180可包括除收集穹顶184之外的光学引导(steering)元件，该光学引导元件可更精确地将每个采样光束113引导到检测器182表面上基本相同的点。为了方便测量，电流-电压转换器电路183配置为转换由检测器182产生的信号(电流信号)为电压信号。在工作中，来自激光器阵列110中一个激光器的光穿过光束分束器170进入检测器组件180，穿过且由中密度过滤器181处理，被引导到接近检测器182表面中心的点，且由检测器182测量。由电流-电压转换器电路183产生的与检测器182上的入射光的光学强度成比例的电压信号被提供到显示处理器与控制器190以便可以相应调整被测量的输入到激光器的功率。如图所示，由电流-电压转换器电路183产生的电压信号也被引导到中央控制器280。
在本发明某些实施例中，显示系统可具有不同于LPD的光引擎和/或显示屏。激光成像、发光二极管(LED)数字光处理(DLP)、和LED-液晶显示(LCD)系统可同样配置为校准及调整显示设备多个光源的输出以使显示设备产生更均匀的图像。
拼接显示系统200使用邻域亮度匹配来以和现有技术的拼接显示系统相同的察觉到的亮度均匀性产生图像，然而同时最大化显示设备的整个亮度。特别地，与具有低亮度性能的拼接块相邻的区域，在此指的是“显示单元”，其亮度在低亮度拼接块的亮度水平和较高亮度拼接块的亮度水平之间增加。用于以这种方式增加亮度的显示单元可以和整个拼接块250一样大或和单个像素元件205一样小。
图4为根据本发明实施例的使用“拼接块方式”邻域亮度匹配的显示屏260的示意图。在拼接块方式邻域亮度匹配方案中，用来增加跨显示屏260亮度的显示单元是拼接块250。在图4中，由阴影定性表示每个拼接块250的亮度，其中较深的阴影表示较低亮度，无阴影则表示拼接块具有普通的、未降低的亮度。如由较深的阴影所示，低亮度拼接块251，252是具有显著降低的亮度性能的显示拼接块。降低所有其他拼接块250的亮度来匹配亮度降低的低亮度拼接块251，252将维持跨显示屏260的绝对亮度均匀性但是将显著降低显示屏260的整体亮度。代替地，所有相邻于低亮度拼接块251，252的所有拼接块(即拼接块253)的亮度增加，微小的不易察觉地比低亮度拼接块251，252略亮。拼接块253同样包括与低亮度拼接块251，252共享公共角的拼接块。类似地，与拼接块253相邻或与拼接块253共享公共角的所有拼接块(即拼接块254)的亮度进一步增加到微小的不易察觉地比拼接块253略高。以这种方式，能最大化显示屏260的整体亮度而同时为观看者270维持察觉到的亮度均匀性。
由于显示单元的数量相对较小且计算有多少执行变暗以及在哪执行变暗并不特别密集，因此如图4中所示的拼接块方式邻域亮度匹配是高计算效率的过程。因为整个拼接块250的亮度均匀地变暗，由于不需要考虑伽马校正来控制输入到拼接块250的像素元件205的输入值，以拼接块方式邻域亮度匹配简化了每个拼接块250的变暗计算。此外，由于可考虑到拼接块的亮度与拼接块的光源(例如激光器阵列110中的激光器)的输出强度成比例，每个拼接块的亮度的计算相对简单。特殊地，拼接块的光源的输出强度与该拼接块的亮度因数相乘，该亮度因数可在工厂校准过程中使用三色源色度计(该拼接块亮度因数计算的一个例子将在以下与图5一起描述)确定。然而，可使用拼接块方式亮度匹配来得到跨屏206的亮度梯度是有限的。由于人眼的对比敏感度是显示单元尺寸的函数，因此当显示单元与标准拼接块250(尺寸在500mm×500mm级别上)一样大或更大(例如对角线长25英寸)时，每拼接块可实现的最大允许亮度梯度相对较小，例如大约每拼接块1％或2％量级。下面将结合公式1-3描述最大允许亮度的示例性计算。
现在根据本发明的某些实施例描述最大允许亮度梯度g的计算。假设D为拼接显示系统200的最大视距，e为人眼对每弧度亮度变化的容差，该容差大约为10％，m为每度对比度的周期数且到达该周期数时在人眼中出现最大对比敏感度，由此可见在第(1/m)弧度，人眼的亮度容差为(e/m)％，该容差小于第(1/m)弧度，亮度将通过人眼达到平均。阈值宽度W可定义为最小宽度，在该宽度中人眼使区域的亮度平均化，其中最大亮度变化为(e/m)％。因此，阈值宽度W由公式1定义：
(1)W＝(π＊D)/(m＊180)
最大允许亮度梯度g由以下的公式2或公式3计算。当两个显示单元之间的距离w大于W时，g由公式2计算：
(2)g＝e/m
其中e为人眼对每弧度亮度变化的容差，该容差大约为10％，并且g由每显示单元的亮度变化的百分比(％)来表示。对于“拼接块方式”邻域亮度匹配的基本所有实际应用，即当显示单元为拼接块时，使用公式2来计算g。因此，当显示单元为拼接块250时，g＝1.25％每拼接块。以这样小的最大允许亮度梯度，在没有察觉到的不均匀性下实现的跨拼接显示系统200宽度的最大亮度增加仅仅为很少百分比。然而，当两个显示单元之间的距离w小于阈值宽度W时，使用公式3来计算g：
(3)g＝(180＊e＊w)/(π＊D)
对于“像素方式”邻域亮度匹配，即当显示单元为像素时，通常使用公式3来计算g。因此，当显示单元为像素时，该像素的w＝1.6mm且D＝9000mm，g＝0.1％每像素。假设拼接块205的宽度为320个像素，跨单个拼接块250的亮度变化可以达到32％而不会具有观众可察觉的不均匀性。因此像素方式邻域亮度匹配可提供显示屏260的整体亮度显著增加。
为了高效地执行像素方式邻域亮度匹配，在本发明的某些实施例中绘制了用于每个拼接块250的每个像素205的估计亮度因数的图。在该实施例中，在工厂校准过程中使用三色源色度计确定每个拼接块250的内部拼接块亮度不均匀性，从而确定显示屏260的亮度。理想地，用色度计测量每个拼接块250的基本每个像素元件205的实际亮度来实际绘制每个拼接块250亮度的所有不均匀性。由于该过程可能消耗过多的时间，在某些实施例中用色度计来测量给定拼接块上测试区域的小型样本，并且使用双线性插值来计算每个拼接块250的大部分像素元件205的估计亮度。在每个测试区域，设置少数像素元件205为全白，使色度计位置接近要测试的区域，并且执行色度计测量。图5为根据本发明实施例的具有多个色度计测试区域255的拼接块250的示意图。每个测试区域255包括多个像素元件205，以便使由色度计测试的区域足够大从而提供正确的信号并且足够小从而阻止杂散光影响测量。在图5所示的实施例中，9个测试区域255定义出拼接块250的4个矩形内插区域256的顶点，该顶点用于执行内部拼接块不均匀性的计算。在每个矩形内插区域256的顶点之间执行双线性内插来为布置在矩形内插区域256中的每个像素元件205计算估计亮度因数。因此，通过将像素元件205的估计亮度因数乘以拼接块的照度可计算出拼接块250的任意像素元件205的估计像素亮度，该拼接块的照度由拼接块250内部的照度检测器测量。
给定低亮度拼接块(例如低亮度拼接块251)的测量亮度、低亮度拼接块中像素元件205的估计亮度因数、相邻拼接块(例如拼接块253)中像素元件205的估计亮度因数、以及显示屏260的最大允许亮度梯度g，可以计算出相邻拼接块每个像素的估计像素亮度。因此，相邻于具有低亮度性能拼接块的像素元件205的亮度以每像素为基础从最接近低亮度拼接块的低亮度拼接块的亮度水平增加到较高亮度拼接块的亮度水平，因此拼接块的较高亮度像素相邻于较高亮度拼接块。通过以这种方式平稳地增加该区域的亮度，在维持可察觉亮度均匀性的同时使拼接显示设备的整体亮度最大化。
图6为示出低亮度拼接块257以及相邻拼接块258的区域的相对亮度的局部示意图，该区域经历拼接块方式邻域亮度匹配从而提供从低亮度257到相邻拼接块258的增加的亮度改变。低亮度拼接块257和相邻拼接块258分别由显示单元257A和258A-C组成，其中所述显示单元可以是单独的像素元件205或像素元件205的组。图6中显示单元257A和258A-C的亮度由阴影定性表示，其中较深的阴影表示较低亮度，较浅的阴影表示显示单元具有分配的较高亮度值。如由较深的阴影所示，低亮度拼接块257的显示单元257A基本上具有均匀、低的亮度水平。已示出相邻拼接块258的显示单元258A-C具有逐渐增加的亮度水平。因此显示单元258A相邻于显示单元257A且逐渐比257A更亮。类似地，显示单元258B相邻于显示单元258A且逐渐比258A更亮，且显示单元258C相邻于显示单元258B且逐渐比258B更亮。显示单元的其他行(未图示)可增加至更高的亮度水平，直到达到相邻拼接块258的亮度水平。
为了维持跨显示屏260的均匀伽马校正，当执行像素方式邻域亮度匹配时应该关于以每个像素为基础的伽马校正来控制每个像素元件205的输入。因此在本发明的某些实施例中，通常对图像的每个输入像素值伽马校正，接着将像素值作为g的函数来变暗(如使用公式3来计算)，接着在显示图像之前对像素值重新运用伽马校正。以这种方式维持均匀伽马，即使跨显示屏260的变暗像素元件与像素元件之间不同。在拼接块250中每个像素元件205的伽马校正和变暗计算可由显示处理器与控制器190、中央控制器280或两者的组合来计算。
在某些实施例中，显示单元可由邻接像素元件205的组，而不是由单独的像素元件205或整个拼接块250来定义。例如，显示单元可定义为10×10正方的像素元件205。在该实施例中，基于两个显示单元之间的距离w来计算相对阈值宽度W和最大允许亮度梯度g，该w为显示单元尺寸的函数。该实施例可为像素方式邻域亮度匹配的计算密集方法和拼接块方式邻域亮度匹配的较小有利方法之间可用的折衷方案。
在某些实施例中，显示单元形状可为矩形，而不是正方形。在这些实施例中，由于当显示单元为矩形时两个显示单元之间的距离w具有不同的水平值和垂直值，因此最大允许亮度梯度g将在水平和垂直方向将具有不同值。
图7为根据本发明实施例的以逐级方式概述用于在拼接显示系统中执行邻域亮度匹配的方法700的流程图。以图示的方式，以在组织和工作方面基本上类似于图1中拼接显示系统200的、基于LPD的拼接显示系统来描述该方法700。然而，其他电性拼接显示系统同样可受益于方法700的使用。在方法700的第一步骤之前，绘制用于每个拼接块250的每个拼接块250中包含的每个像素205的估计亮度因数的图。为了绘制该图，可使用三色源色度计在多个选定点测量拼接显示系统200的每个拼接块的实际亮度，其中所述点放置为界定一个或多个矩形内插区域256。每个拼接块250估计亮度因数的像素水平图可存储于显示处理器与控制器190、中央控制器280、或显示处理器与控制器190与中央控制器280两者中适当配置的存储器模块。
在步骤701中，由检测器组件180测量第一拼接块250的照度且凭借照度数据281将照度通信到中央控制器280。接着步骤701用于为拼接显示系统200中的所有其他拼接块250重复。在某些实施例中，通过测量参考照度Lr和参考功率Pr来确定拼接块的照度，该参考照度和参考功率在工厂校准过程中测量，且可基于测量的当前功率Pc来估计拼接块的当前照度。特别地，可以类似于图5中测试区域255的色度计测量的方式使用色度计来测量拼接块的参考照度Lr。接着可测量拼接块的实际功率且拼接块的实际照度可估计为＝Lr＊(Pc/Pr)。在其他实施例中，可基于拼接块250每个激光的输出强度来估计第一拼接块250的照度，可由上述描述的检测器组件180结合图2来确定该输出强度。
在步骤702中，中央控制器280确定第一拼接块250是否是低亮度拼接块。在一个实施例中，如果拼接块的亮度低于其所有相邻拼接块超过g％，则该拼接块定义为低亮度拼接块。接着步骤702用于为拼接显示系统200中的所有其他拼接块250重复。
在步骤703中，如果第一拼接块250被认为是低亮度拼接块，中央控制器280调整相邻于第一拼接块250的显示单元的亮度，以便通过一个或多个显示单元的组从第一拼接块250的亮度水平到周围较高亮度拼接块的亮度水平来增加拼接显示系统200的邻域亮度。特别地，显示单元的第一组，即相邻于低亮度拼接块的显示单元，可经历第一亮度降低以便第一组比低亮度拼接块不易察觉地略亮。显示单元的第二组，即相邻于显示单元第一组的显示单元，可经历第二亮度降低以便第二组比第一组不易察觉地略亮。显示单元多个组的亮度这样逐渐持续增加，直到达到较高亮度拼接块的亮度。接着步骤703用于为在步骤702中被确定为低亮度拼接块的所有其他拼接块250重复。
步骤703的显示单元可为单独的像素元件205、整个拼接块250或邻接像素元件205的组，例如正方形或矩形。当显示单元定义为小于整个拼接块250时，为低亮度拼接块和适当显示单元参阅估计亮度因数的像素水平图，以便在像素水平上进行邻域亮度匹配。显示单元亮度的调整是最大允许亮度梯度g的函数，使用公式2或3来计算该g。在某些实施例中，当显示单元彼此共享侧边时认为显示单元相邻于低亮度拼接块或其他显示单元。在某些实施例中，当显示单元彼此共享侧边或其公共角时认为显示单元相邻于低亮度拼接块或其他显示单元。
在步骤704中，图像由拼接显示系统200形成。对用于在低亮度拼接块的邻域中增加亮度的显示单元，使用在步骤703中确定的调整后的亮度值。
在某些实施例中，邻域亮度匹配可用来在拼接块中增加变暗区域周围的亮度。在该实施例中，通过估计拼接块中预先定义区域的当前照度且将区域的当前照度与该区域的初始照度比较来确定拼接块中的每个区域随着时间变暗。给定多个测试区域，例如图5中所示的9个测试区域255，结合上述色度计测量以及结合图5可取得全部激光功率的测量。在所述色度计测量期间，测量每个测试区域255的色度计照度Lc且同样测量每个测试区域255的原始功率Pv。区域的当前照度L由公式4定义：
(4)Li＝Lci＊(Pc/Pv)
其中i是区域索引编号，Pc是当测试区域i被照亮时拼接块的当前激光功率，Pv是工厂色度计测试期间测试区域i被照亮时记录的激光功率。因此，通过照亮每个测试区域255且测量当前激光功率Pc，可以估计每个区域255的当前照度Lc。当确定一个或多个区域255比相邻的测试区域暗时，拼接块的周围部分可根据增加邻域亮度匹配而变暗。图8图示了具有多个显示单元801的拼接块800。可通过照亮相关的测试区域255且测量当前激光功率Pc来估计每个显示单元801、802和803的当前照度。在图8中，使用该过程来检测变暗显示单元801，且相应地使相邻显示单元802变暗，通过使用显示单元801-803来计算最大允许亮度梯度g且执行邻域亮度匹配来改善拼接块800的亮度均匀性。
总之，本发明的实施例计划了用于在拼接显示系统的单独拼接块之间邻域亮度匹配来改善由显示系统产生的图像的均匀性和整体亮度的系统和方法。通过以不超过最大允许亮度梯度的方式使亮度从低亮度拼接块的亮度水平增加到较高拼接块的亮度水平，拼接显示系统可提供拼接块的无缝阵列而不管拼接块之间显著的亮度变化。另外，最大化了拼接显示的整体亮度而不用牺牲可察觉亮度均匀性。
尽管上述涉及本发明的实施例，在不脱离由以下权利要求确定的本发明基础范围的情况下可以设计本发明其他以及进一步的实施例。

Claims (20)

1.一种拼接显示系统，包括：
具有照度检测器的第一显示拼接块；
相邻于第一显示拼接块的第二显示拼接块；以及
控制单元，配置为从照度检测器接收照度信息，且当照度信息表明第一显示拼接块的亮度水平低于阈值水平时，为第二显示拼接块确定与高于第一显示拼接块的亮度水平的新亮度水平关联的新亮度设置。
2.如权利要求1所述的系统，其中，第二显示拼接块的新亮度设置与高于第一显示拼接块的亮度水平但不高于第一和第二显示拼接块之间的允许的亮度梯度的新亮度水平关联。
3.如权利要求2所述的系统，其中，阈值水平由第一显示拼接块的亮度水平和第二显示拼接块的亮度水平之间的最大允许亮度梯度定义。
4.如权利要求2所述的系统，其中，阈值水平为预定义的遍及系统的亮度水平。
5.如权利要求1所述的系统，进一步包括：
在第一显示拼接块另一侧与第二显示拼接块相邻的第三显示拼接块，
其中，控制单元进一步配置为当第三显示拼接块的当前亮度水平超过第二和第三显示拼接块之间的允许亮度梯度时为第三显示拼接块确定新亮度设置。
6.如权利要求1所述的系统，其中，第一和第二显示拼接块各为激光磷光体显示设备。
7.一种拼接显示系统，包括：
第一显示拼接块；
相邻于第一显示拼接块的第二显示拼接块；以及
控制单元，配置为基于第二显示拼接块的像素接近第一显示拼接块的程度，响应于第一显示拼接块的亮度水平阈值下降，来控制第二显示拼接块像素的亮度水平。
8.如权利要求7所述的系统，其中，控制单元配置为使相邻于第一显示拼接块的第二显示拼接块的像素的亮度水平比第二显示拼接块其他像素降低更大因数。
9.如权利要求7所述的系统，其中，控制单元配置为使第二显示拼接块的第一组像素的亮度水平降低第一因数，且使第二显示拼接块的第二组像素的亮度水平降低第二因数，第一因数比第二因数大。
10.如权利要求9所述的系统，其中，第一组像素包括相邻于第一显示拼接块的像素以及不相邻于第一显示拼接块的像素，且第二组像素不包括相邻于第一显示拼接块的任何像素。
11.如权利要求9所述的系统，其中，第一组像素包括相邻于第一显示拼接块的像素且不包括不相邻于第一显示拼接块的任何像素，且第二组像素不包括相邻于第一显示拼接块的任何像素。
12.如权利要求7所述的系统，其中，控制单元配置为控制第二显示拼接块的像素的亮度水平，使得至少相邻于第一显示拼接块的像素的亮度水平降低。
13.如权利要求7所述的系统，其中，控制单元配置为以从第一显示拼接块延伸出来的像素行的亮度水平增加的梯度不大于第二显示拼接块的最大允许亮度梯度的方式来控制第二显示拼接块的像素的亮度水平。
14.一种控制拼接显示系统的亮度水平的方法，所述拼接显示系统包括第一显示拼接块和相邻于第一显示拼接块的第二显示拼接块，所述方法包括：
测量第一显示拼接块的照度水平；
确定第一显示拼接块的亮度水平低于阈值水平；以及
响应于所述确定调整第二显示拼接块的亮度水平。
15.如权利要求14所述的方法，其中，调整第二显示拼接块的整体亮度水平。
16.如权利要求14所述的方法，其中，仅调整第二显示拼接块一部分的亮度水平。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述部分包括第二显示拼接块中相邻于第一显示拼接块的像素。
18.如权利要求14所述的方法，其中，拼接显示系统进一步包括相邻于第一显示拼接块且与第二显示拼接块共享公共角的第三显示拼接块，且该方法进一步包括：
响应于所述确定调整第三显示拼接块的亮度水平。
19.如权利要求18所述的方法，其中，使第二显示拼接块和第三显示拼接块的亮度水平下降不同的因数。
20.如权利要求18所述的方法，其中，第二显示拼接块和第三显示拼接块的亮度水平的下降不超过第二和第三显示拼接块之间的最大允许亮度梯度。
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