CN102461191A - 视觉显示测量和校准系统及相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了视觉显示测量和校准系统及相关方法。以本系统的实施例为例，包含一个视觉显示测量设备，经配置与视觉显示信号的一个或多个选定区域相连接。该视觉显示测量设备包含一个光集成和收集模块和一台颜色测量设备，经配置从被测视觉显示信号处接收穿过光集成和收集模块的光线。该系统还可包含一台具有处理器和内存的可操作计算机，与颜色测量设备相连接。该计算机经配置为颜色测量设备中的色彩和亮度数据计算校准因子。

Description

视觉显示测量和校准系统及相关方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求优先权，优先权申请为2009年6月11日提出的申请中美国临时专利，申请号：61/186,316，本申请参考引用了该申请的全部内容。

技术领域

本发明主要涉及视觉显示测量和校准系统及相关方法。

背景技术

视觉显示信号已经越来越普及的出现在世界各地的体育场馆，运动场，公共场馆。这类信号通常很大，目测范围可达几百英尺。由于尺寸巨大，这些信号必须由现场一系列小面板组合、拼装而成，这些面板本身进一步由一系列模块或元件组成。每个模块或元件都由数百个单个发光元件或零件(″pixels″)按所需的图案组合而成(例如，行列组合)。反之，每个零件都是由多个发光点组成，例如，红色光点，绿色光点和蓝色光点。发光点被称为“子零件”。单独控制子零件的排列就能产生多种不同的颜色。显示的各模块或元件通过内部的总线系统相互连接。计算机或中央控制器向各模块发送图形信息，然后该图形信息被转化成信号图像或信号文字显示。

尽管在生产过程中可对每个模块进行校准，但由于种种不同原因，各模块在颜色和/或亮度方面往往不相匹配。例如，各模块校准流程中的生产公差或方差可能导致各模块不匹配。此外，各模块所安装的电池存在差异，从而对子零件的功率和温度产生影响，反过来又影响给定模块中各子零件的颜色和亮度。而且，随着信号老化，每个子零件输出的光度可能会降低。由于每种颜色子零件的老化程度不相同，甚至相同颜色的子零件也不相同，各信号的统一性和变色点将随着时间推移逐渐减弱。如果一个新模块取代了屏幕上的瑕疵模块，由于周围模块已经老化了一段时间，该新模块的亮度和颜色则与其不相同。这些会导致颜色的变化，个别屏幕上各模块和各零件的边缘可见度出现偏差。因此，当需要更换故障模块时，就要对新模块进行校准，使其在视觉显示上与其他模块相匹配，实现清晰、统一、准确的信号显示。然而，由于大多数信号的尺寸巨大，在检测中心重新校准整个显示屏完全行不通。同样，将视觉显示屏的各模块全部拆解下来，带回检测中心进行重新校准也是不实际的，或者说效率极低的。

附图说明

图1系一部分等轴示意图，显示本发明实施例之视觉显示测量和校准系统；

图2系一等距视图，显示如图1所示之视觉显示测量设备；

图3系一侧视图，显示如图1所示之视觉显示测量设备；

图4系一部分侧面剖视图，显示如图1所示之视觉显示测量和校准系统；

图5系一部分侧面示意图，显示本发明另一实施例之视觉显示测量设备；

图6系一部分侧面示意图，显示本发明又一实施例之视觉显示测量设备。

发明详述

A.概况

以下公开了视觉显示测量和校准系统及相关方法。如下列详述中所示，例如，本发明的实施例：一个视觉显示测量和校准系统，包含一台视觉显示测量设备，经设置与视觉显示信号的一个或多个选定区域相连接。视觉显示测量设备包含一个光集成和收集模块，以及一台颜色测量设备，经配置从被测视觉显示信号处接收穿过光集成和收集模块的光线。该系统还可包含一台具有处理器和内存的可操作计算机，与颜色测量设备相连接。该计算机经配置为颜色测量设备中的色彩和亮度数据计算校准因子。

本发明公开的另一实施例：一个由集光锥组成的系统，经配置与被测视觉显示信号的一个或多个选定区域相连接。集光锥的第一端部经配置与视觉显示信号相连，第二端部与第一端部存在间隔，两者通过一根光轴相连。该系统还可包含基于集光锥的颜色测量设备，该设备与集光锥的第二端部毗邻。颜色测量设备经配置从被测视觉显示信号处接收沿第一端部到第二端部穿过光轴的光线。该系统可进一步包含可操作的测试接口，与颜色测量设备相连接。测试接口由处理器和内存组成，经配置用于：(a)从颜色测量设备处编制、管理色彩和亮度数据；(b)以参考的色彩和亮度数据为基础，计算色彩和亮度数据的校准因子；(c)将处理后的校准数据上传至控制被测视觉显示信号的固件和/或软件。

本发明公开的又一实施例：测量和校准视觉显示的方法。该方法包含，例如，利用手持视觉显示测量设备从视觉显示信号的一个或多个选定区域接收色彩和亮度数据。视觉显示测量设备包含：(a)经配置与被测视觉显示信号的一个或多个选定区域直接相连的集光锥，以及(b)基于集光锥的颜色测量设备，经配置从被测视觉显示信号处接收穿过集光锥的光线。该方法进一步包含为颜色测量设备中的色彩和亮度数据计算校准因子。校准因子的计算，例如，利用与颜色测量设备相连接的可操作计算设备。在一些实施例中，该方法还可包含将校准因子发送至控制视觉显示信号的固件和/或软件。

如下的发明描述以及附图1-6，公开了某些实施例的许多具体细节，提供了这些实施例的全面信息。为避免给各公开实施例说明书造成不必要的混淆，与本系统相关，常识性的结构，系统和方法均未在此指明或做详细描述。此外，本领域技术人员在缺乏如下所述详细信息时，仍可获悉其他可操作的实施例。

除非本申请另有明确要求，说明书和权利要求书中所述的“包含”、“包括”及同类词语应理解成有包含之义，与排除的意思相反，也就是“包含，但不限于”。使用单数或复数形式的词也分别包含复数或单数。而且，除非明确限定“或”仅表示唯一项，不包含清单上两个或两个以上项目的其他项，否则清单中“或”字的解释，包含：(一)清单中的任何单项；(二)清单上所有项，或(三)清单上所列各项的结合。此外，本申请中所出现的“其中”、“以上”、“以下”等类似词语，均指作为整体的本申请，并不特指申请的任何部分。

B.视觉显示测量和校准系统及相关方法的具体实施例

图1是本发明实施例视觉显示测量和校准系统100的部分等轴示意图。如下面的详细描述，系统100经配置为校准视觉显示信号中各模块的色彩和/或亮度数据。该系统100包含视觉显示测量设备110，经放置与视觉显示信号102的一个或多个选定区域相连接。为说明需要，仅在图中标注了视觉显示信号的一部分，且设备110处在与信号102间隔的初始位置，还未与信号102的选定区域相连接。

信号102由一系列的模块或元件或面板104组合而成。每个模块104都是由多个发光元件或零件106组成。反之，每个零件106由单个发光点或子零件107组成(例如，发光二极管(LED))。如图所示实施例，每个零件106由三个子零件107组成(例如，一红，一绿，一蓝)。每个子零件107的亮度各不相同，例如，分别代表加法三原色的红色、绿色、蓝色子零件，经特定的颜色组合可在信号102上产生各种不同颜色。但在其他实施例中，零件106可能由不同数量的子零件107组成。此外，其他的色彩(例如，青色，洋红色，黄色)也可用来代替红，绿，蓝(RGB)成为基础色，用于信号102上的图像处理和显示。

图2是视觉显示测量设备110的等距视图，图3是设备110的侧视图。结合图1、2、3，视觉显示测量设备110包含一个可操作的光集成和收集模块112(例如，集光锥)，与颜色测量设备120相连接(例如，光谱仪或色彩分析仪)。光集成和收集模块112的第一端部或前端114经配置与模块104相连，第二端口或后端116与第一端口114存在间隔。光集成和收集模块112的第一端部114与第二端部116之间通过光轴相连。前端114的不同尺寸是以信号102选定的测试区域大小为基础，至少部分是如此。光集成和收集模块112还可附上一个或多个手柄115，方便操作员(未标出)在操作过程中将设备110移动到所需的位置。

光集成和收集模块112的外壁117是由不能穿透环境光线的材料组成，因此设备110可在典型的环境光条件下使用。该设备110还包含集成光路(如图1B所示)，介于光集成和收集模块112的前端114和后端116之间。如图所示实施例中，集成光路118包含一束或多束漫射光。但在其他实施例中，集成光路118可以包含各种不同的光学元件。还有些实施例中，设备110中可能并不包含集成光路118。

图4是图1中系统100的部分侧面剖视图。依图4的整体排列所示，设备110与测试模块104相连接。结合图1至图4，颜色测量设备120(例如，电荷耦合器件(CCD)光谱仪)放置在外箱122，固定从测试模块104处接收光线。CCD光谱仪是用来测量特定电磁频谱(例如，红外线，可见光，紫外线，X射线等)光线属性(例如，波长，能量，强度)的工具，对本领域技术人员来说是显而易见的。如图所示实施例中，可操作的外箱122通过连接器124与光集成和收集模块112相连。但连接器124是可选组件，可能不包含在某些实施例中。

设备110经配置从选定模块104处捕捉色彩和亮度数据，并将捕获到的数据传送到与颜色测量设备120相连接的可操作计算机或接口130。计算机130经配置用于编制、管理来自设备110色彩和亮度数据，并通过一系列计算来确定与数据相应的校准因子。某一实施例中，例如将模块104的色彩和亮度数据与具体的颜色和亮度目标数据作对比，在此基础上计算相应的校准因子。但在另一实施例中，模块104的色彩和亮度数据需要与一个或多个参考模块的色彩和亮度数据相对比，计算出不同的校准因子实现目标模块与参考模块的匹配。申请于2003年6月4日的美国专利，申请号：10/455,146，描述了执行此类计算的一种可行方法，本申请参考引用了该专利的全部内容。收集所需的数据后，将处理后的校准数据从计算机130上传至控制被测视觉显示信号的固件和/或软件，用于重新校准104模块中个别发光元件的颜色和/或亮度。

计算机130可以是具有处理器和内存的个人/笔记本电脑，利用其软件进行数据采集和分析。如图示实施例，计算机130是一个单独的组件，通过链接(例如，USB连接线)与颜色测量设备120相连。但在其他实施例中，计算机130可能与颜色测量设备120集成一体，放置于外箱122。还有些实施例中，计算机130可能与颜色测量设备120进行不同的配置和/或排列。例如，本领域技术人员能够领会，将所公开的模块与其他通讯设备，数据处理器或计算机系统配置实施。关于合适的计算环境，将在下面的章节C作进一步详细讨论。

在操作中，操作员(未标出)移动光集成和收集模块112，使其与选定模块104(例如，瑕疵模块或新安装模块)相连接，并开始从模块104处捕捉色彩和亮度数据。某些实施例中，在测试时，设备110与模块104的相对位置固定。但在其他实施例中，在测试时可将设备110移动至模块104或信号102其他选定的区域周围。由于设备110可以相对模块104移位，也不要求长距离工作，因此单人便可轻松操作设备110，测试时并不需要任何特殊设置或精确对准。而且，由于设备110重量较轻，专门为现场使用而设计，因此测试时无需将模块104从信号102拆卸下来。相反，模块104可以在原地测试，并当场重新校准。

如前所述，至少在一些实施例中，计算机130上的软件能够测量一个或多个附加模块，例如，以相邻已知完好模块为参考，校准测试模块，使其参考模块相匹配。此特征的一大优势在于，有望抑制和/或防止因校准的不确定性、环境引起的参考和测试模块之间的差异等问题的出现，因为各模块是利用相同的设备(例如，设备110)，在相同的环境条件下进行测量和校准。

设备110的另一特征是该设备操作时仅需一台颜色测量设备，无需数码相机或其他复杂的光学元件或特征。此特征的一大优势在于，与传统设备，如昂贵的光点辐射谱仪和影像色彩分析仪相比，生产和操作设备110的复杂性和成本将显著降低。此特征的另一优势是，设备110可以在正常的环境光照条件下使用，而光点辐射谱仪和影像色彩分析仪的使用通常需具备不同于环境光照的特殊条件。

图5是本发明另一实施例中视觉显示测量设备(210)的部分等轴示意图。设备210可以包含如附图1-4中上述设备110中的许多相同的特征和优势，可用于视觉显示测量和校准系统100或其他合适的系统。该设备210与附图1-4中上述设备110的区别在光集成和收集模块212不同的配置。特别是，设备210的光集成和收集模块212是矩形体，而非圆锥体。光集成和收集模块212的前端214，配置尺寸后与视觉显示信号的选定区域相连接，其后端216与第一端部存在间隔。如上设备110所述，前端214的不同尺寸是以被测信号选定的区域大小为基础，至少部分是如此。

图6是本发明又一实施例中视觉显示测量设备(310)的部分等轴示意图。设备310可包含如上所述设备110和210中的许多相同的特征和优势，可用于视觉显示测量和校准系统100或其他合适的系统。该设备310与如上所述设备110和210的区别在光集成和收集模块312的又一新配置。在本实例中，设备310的光集成和收集模块312是半球型，其前端314经配置尺寸后与视觉显示信号的选定区域相连接，其后端316与第一端部存在间隔。如上所述设备110和210，前端314的不同尺寸是以被测信号选定的区域大小为基础，至少部分是如此。同样在其他实施例中，光集成和收集模块可由各种不同的形状和/或配置构成。

C.合适的计算环境

在合适的计算环境下，本申请所述的各方面技术都能够实施。虽然未要求，但在计算机可执行指令的背景下，将对各方面技术和实施例进行描述，像通用计算机执行的例程，如服务器或个人电脑。本领域技术人员能够领会，将所述的技术与其他计算机系统配置实施，包含互联网设备，手持设备，可佩带式计算机，移动电话，多处理器系统，基于微处理器或程序可控的家用电子产品，机顶盒，网络计算机，微型计算机，大型计算机等。所述技术可概括为具有特定功用的计算机或数据处理器，经专门的编程，配置，或构造用于执行本申请解释的一个或多个计算机可执行指令。实际上，本申请中所述的“计算机”，适用于上述各种设备，以及各种数据处理器或任何能够与网络通信的设备，包含家用电子产品，如手持设备或具有处理器和其他组件的其他电子设备通信设备，如网络通信电路。

上述技术也可用于通过通信网络连接的分布式计算环境中，如局域网(“LAN”)，广域网(“WAN”)，或互联网，其中通过远程处理设备执行各任务或模块。在分布式计算环境中，程序模块或子例程可能同时位于本地和远程存储设备。本申请所述的各技术可能存储或分布于各种计算机可读介质，包含磁盘、可读光盘或移动硬盘，磁带，磁带驱动器，闪存卡，数字视频光盘(DVD)，伯努利墨盒，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，智能卡，存储芯片固件(如EEPROM芯片)等。实际上，任何存储或传输计算机可读指令和数据的介质都可使用，包含网络的连接端口或节点，如本地局域网(LAN)，广域网(WAN)或互联网。另外，本发明公开的技术可通过电子方式分布于互联网或其他网络(包含无线网络)。本领域技术人员能够领会，本申请中所述的部分技术可能位于服务器，而对应的部分则位于客户端计算机。同时所述技术的数据结构和数据传输也包含在所述的技术领域之中。

从前述可知，本申请所公开描述的实施例是为论述发明思路之目的，但在不偏离发明精神和技术范围之时，可对实施例进行各种修改。例如，上述设备可能包含色彩分析仪，而非光谱仪。而且，可选用不同类型的光谱仪来代替CCD光谱仪。另外，特定实施例中所描述的结构和/或过程可能在其他实施例中被合并或删除。此外，如上所述本申请公开的实施例中，已描述了各实施例相关的各种优势，其他的实施例可能也表现出此类优势，但并不等于表现出此类优势的实施例才落入本发明的公开范围。因此，本公开内容非限制性，附加的权利要求除外。

Claims (20)

1.一个视觉显示测量和校准系统，该系统包含：

一台视觉显示测量设备，经配置与视觉显示信号的一个或多个选定区域相连接，该视觉显示测量设备包含：

一个光集成和收集模块，以及

一台颜色测量设备，经配置从被测视觉显示信号处接收穿过光集成和收集模块的光线，以及

一台具有处理器和内存的可操作计算机，与颜色测量设备相连接，经配置为颜色测量设备中的色彩和亮度数据计算校准因子。

2.如权利要求1所述的系统，其中光集成和收集模块的形状成锥形，模块的第一端部经配置与视觉显示信号的一个或多个选定区域相连接，模块的第二端部与第一端部存在间隔，同时与颜色测量设备毗邻。

3.如权利要求2所述的系统，其中光集成和收集模块由一个或多个光学元件组成，位于第一端口和第二端口之间。

4.如权利要求3所述的系统，其中单个光学元件由漫射光组成。

5.如权利要求2所述的系统，其中包含一个与光集成和收集模块第二端口相连的可操作外箱，同时颜色测量设备放置于外箱之中。

6.如权利要求1所述的系统，其中颜色测量设备包含CCD光谱仪。

7.如权利要求1所述的系统，其中颜色测量设备包含色彩分析仪。

8.如权利要求1所述的系统，其中计算机经进一步配置可将校准因子发送至控制视觉显示信号的固件和/或软件。

9.如权利要求1所述的系统，其中光集成和收集模块配置成矩形体。

10.如权利要求1所述的系统，其中光集成和收集模块呈半球型。

11.如权利要求1所述的系统，其中光集成和收集模块的外壁由不能穿透环境光线的材料组成。

12.如权利要求1所述的系统，其中计算机与视觉显示测量设备存在较远间隔。

13.一个系统，该系统包含：

一个集光锥，经配置与被测视觉显示信号的一个或多个选定区域相连接，同时集光锥的第一端部与视觉显示信号相连，第二端部与第一端部存在间隔，两者由一根光轴相连接；

一台颜色测量设备，基于集光锥，并与集光锥的第二端部毗邻。该设备经配置从被测视觉显示信号处接收沿第一端部到第二端部穿过光轴的光线；

一个可操作的测试接口，与颜色测量设备相连接。该测试接口由处理器和内存组成，经配置用于：

从颜色测量设备处编制、管理色彩和亮度数据；

以参考的色彩和亮度数据为基础，计算色彩和亮度数据的校准因子；

将处理后的校准数据上传至控制被测视觉显示信号的固件和/或软件。

14.如权利要求13所述的系统，其中集光锥的外箱由不透明材料组成。

15.如权利要求13所述的系统，其中集光锥含第一截面直径，同时该第一截面直径小于视觉显示信号的第二截面直径。

16.如权利要求13所述的系统，其中颜色测量设备包含CCD光谱仪。

17.一种测量和校准视觉显示的方法，该方法包含：

利用手持视觉显示测量设备，从视觉显示信号的一个或多个选定区域接收色彩和亮度数据，该视觉显示测量设备包含：a)经配置与被测视觉显示信号的一个或多个选定区域直接相连的集光锥；以及(b)基于集光锥的颜色测量设备，经配置从被测视觉显示信号处接收穿过集光锥的光线；以及

为颜色测量设备中的色彩和亮度数据计算校准因子，同时利用与颜色测量设备相连接的可操作计算设备实现校准因子的计算。

18.如权利要求17所述的方法，该方法进一步包含将校准因子发送至控制视觉显示信号的固件和/或软件。

19.如权利要求17所述的方法，其中集光锥包含前后端口，且前后端口间存在间隔，该方法进一步包含：

集光锥的前端与视觉显示信号直接相连，因此在接收色彩和亮度数据前，被测视觉显示信号的一个或多个选定区域由集光锥的前端所覆盖；在接收色彩和亮度数据时，集光锥与视觉显示信号的相对位置固定。

20.如权利要求19所述的方法，其中集光锥的前端可在视觉显示信号处当场与其直接相连，无需在测试前拆卸或校准视觉显示信号。

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