CN103035203B - 一种led显示单元箱体的亮度自动调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED显示单元箱体的亮度自动调节方法，箱体包括扫描卡、环境监控卡，以及LED显示模组阵列和亮度传感器阵列；处理器还与LED显示模组阵列的各模组连接；该方法包括如下步骤：S1、获取环境亮度值：所述环境监控卡通过各亮度传感器获取各LED显示模组所处环境的环境亮度值，并传输给扫描卡的存储器；S2、生成亮度校正数据：所述主控单元从存储器中取出所述环境亮度值进行处理生成亮度校正数据；S3、亮度校正：主控单元根据所述亮度校正数据自动调节各LED显示模组的显示亮度。可以根据各亮度传感器获取的环境亮度值，判断出LED显示单元箱体是否存在亮暗分区，对各种光照环境下的LED显示模组分别处理，将LED显示屏的显示亮度进行校正得更好。

Description

一种LED显示单元箱体的亮度自动调节方法

技术领域

本发明涉及LED显示技术领域，具体涉及一种LED显示单元箱体及其亮度自动调节方法。

背景技术

如图1所示，现有的LED显示系统一般包括：内装控制软件的上位机、视频控制器和LED显示屏。LED显示屏包括多个LED显示单元箱体。LED显示单元箱体内含扫描卡、监控卡等，当然还包括多个LED显示模组。

如图2所示，最新的技术中，LED显示单元箱体左上角安装有一个亮度传感器，该亮度传感器与该LED显示单元箱体的监控卡连接，监控卡通过对亮度传感器定时采样，可获取LED显示单元箱体所处环境的亮度值，然后通过扫描卡把环境亮度值传递给视频控制器，视频控制器再把环境亮度值转发给上位机，上位机接收到环境亮度值后通过其内的控制软件调整LED显示单元箱体的显示亮度，并通过视频控制器把调整后的显示亮度信号发送给扫描卡进行箱体整体亮度的调节。

目前LED显示系统，由于每个LED显示单元箱体上只有一个亮度传感器，因此在进行显示亮度调节时，只能进行LED显示单元箱体的整体亮度调节。如图3所示，在晴朗的白天，由于建筑物、树木等的遮挡，LED显示屏的各LED显示单元箱体中可能会有部分LED模组处于阳光直射下，而部分LED模组则处于阴影中。根据人类视觉系统的“同时对比度反应”，当LED显示单元箱体所有像素点为同一显示亮度时，处于光照下的像素点会让人感觉显示亮度不够，从而造成显示不清晰；同理，处于阴影下的像素点会让人感觉显示偏亮，甚至有些刺眼，也会造成显示不清晰。因此，当LED显示单元箱体存在局部光照环境时，LED显示系统的整体显示亮度调节方法存在局限性，无法达到较好的显示效果，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种LED显示单元箱体，解决目前LED全彩屏系统基于环境亮度进行亮度调节时，只能整屏进行调节，不能获得很好的显示效果的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种LED显示单元箱体，包括：扫描卡，以及与所述扫描卡连接的环境监控卡，以及LED显示模组阵列和亮度传感器阵列；所述LED显示模组阵列包括多个阵列拼装在一起的LED显示模组；所述亮度传感器阵列包括均匀阵列分布在LED显示屏显示面上的多个亮度传感器，各亮度传感器均与所述环境监控卡连接；所述扫描卡包括存储单元和处理器连接，环境监控卡通过所述存储单元与处理器，处理器还与所述LED显示模组阵列的各LED显示模组连接。

优选的技术方案中，每一个所述LED显示模组的四角上均设置有一个所述亮度传感器。

进一步优选的技术方案中，所述存储单元包括第一存储器和第二存储器，所述第一存储器和第二存储器均与主控单元和环境监控卡连接。

本发明所要解决的技术问题之二是相应提供一种LED显示单元箱体的亮度自动调节方法，解决目前LED全彩屏系统基于环境亮度进行亮度调节时，只能整屏进行调节，不能获得很好的显示效果的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种LED显示单元箱体的亮度自动调节方法，其基于前述的一种LED显示单元箱体进行亮度自动调节，该方法包括如下步骤：

S1、获取环境亮度值：所述环境监控卡通过各亮度传感器获取各LED显示模组所处环境的环境亮度值，并传输给扫描卡的存储器；

S2、生成亮度校正数据：所述主控单元从存储器中取出所述环境亮度值进行处理生成亮度校正数据；

S3、亮度校正：主控单元根据所述亮度校正数据自动调节各LED显示模组的显示亮度。

优选的技术方案中，由于每一个所述LED显示模组的四角上均设置有一个所述亮度传感器；所述步骤S2具体包括如下步骤：

S21、分类均匀化，根据环境亮度值计算参考环境亮度值；

S22、根据参考环境亮度值得出亮度校正数据。

进一步优选的技术方案中，所述步骤S21、分类均匀化，又具体包括如下步骤：

S211、排序：采用冒泡法对所有环境亮度值由大到小进行排序，得到环境亮度值序列；

S212、判断亮暗交界：计算环境亮度值序列中任意两相邻环境亮度值之间的差值是否大于1％，有则存在亮暗分界，无则不存在亮暗分界；

S213、计算参考环境亮度值：若存在亮暗分界，则分别计算分界前各环境亮度值的均值S'作为光照区域的参考环境亮度值，分界后各环境亮度值的均值S”作为阴影区域的参考环境亮度值，并计算出各LED显示模组是在光照均匀区，还是处在亮暗分界；若不存在亮暗分界，则对所有环境亮度值求均值得到作为整个LED显示单元箱体的参考环境亮度值；

所述步骤S22、根据参考环境亮度值计算出亮度校正数据，具体是指：对处在光照均匀区的LED显示模组使用S'或S”作为参考环境亮度值查表得出各LED显示模组的亮度校正数据；对处在亮暗分界的LED显示模组采用线性渐变法进行处理，计算出该LED显示模组的亮度校正数据。

更进一步优选的技术方案中，，每一个所述LED显示模组的四角上均设置有一个所述亮度传感器；

所述步骤S213中，计算出各LED显示模组是处在光照均匀区还是处在亮暗分界是指：计算每个LED显示模组四个角上的亮度传感器所对应的环境亮度值之间的差值是否大于1％；若大于1％，则该LED显示模组处于亮暗分界，若不大于1％，则该LED显示模组不处于亮暗分界，而处在光照均匀区。

再进一步优选的技术方案中，所述采用线性渐变法进行处理，又具体包括如下步骤：

首先求出模组最左边一列和最右边一列的每一个像素点的参考环境亮度值；

然后利用最左边一列和最右边一列的每一个像素点的参考环境亮度值，计算出模组中其余各像素点的参考环境亮度值。

再进一步优选的技术方案中，求出模组最左边一列和最右边一列的每一个像素点的参考环境亮度值时采用公式：

$P_{m1}=\frac{(S2-S1)(m-1)}{H-1}+S1$ (公式-1)

$P_{mw}=\frac{(S4-S3)(m-1)}{H-1}+S3$ (公式-2)

其中：S1是该模组左上角亮度传感器所获取的环境亮度值，S2是该模组左下角亮度传感器所获取的环境亮度值，S3是该模组右上角亮度传感器所获取的环境亮度值，S4是该模组右下角亮度传感器所获取的环境亮度值，m＝1,2···H；

计算出模组中其余各像素点的参考环境亮度值时采用公式：

$P_{mn}=\frac{(P_{mw}-P_{m1})(n-1)}{W-1}+P_{m1}$ (公式3)

其中n＝1,2···W。

优选的技术方案中，所述存储单元包括第一存储器和第二存储器，所述第一存储器和第二存储器均与主控单元和环境监控卡连接；

所述步骤S1、获取环境亮度值和步骤S2、生成亮度校正数据时，实现乒乓操作，在每个扫描周期间隔使用一个存储器存储环境亮度值，同时使用另一个存储器中的亮度校正数据对LED显示单元箱体的显示亮度进行自动调节。

本发明的有益效果是：

采用了本发明技术方案一种LED显示单元箱体自动亮度调节方法的一种LED显示单元箱体，由于对应LED显示模组阵列设置了亮度传感器阵列，每一个LED显示模组的四角上均设置有一个所述亮度传感器，因而后续可以根据各亮度传感器获取的环境亮度值，判断出LED显示单元箱体是否存在亮暗分区，以及存在亮暗分区时还可进一步判断出哪些模组处于亮暗分区，则可对各种光照环境下的LED显示模组分别处理，最终生成的亮度校正数据可以将LED显示屏的显示亮度校正得更好。

附图说明

图1是现有LED全彩屏系统的系统原理框图；

图2是现有LED全彩屏系统中LED显示屏及其亮度传感器的结构示意图；

图3是LED显示屏在环境光照下一部分处于光照区域，另一部分处于阴影区域的示意图；

图4是本发明具体实施方式LED显示单元箱体的原理框图；

图5是本发明具体实施方式中LED显示屏及其亮度传感器的结构示意图；

图6是本发明具体实施方式LED显示单元箱体亮度自动调节方法的流程图；

图7是本发明具体实施方式中采用线性渐变法对处于亮暗分界上的LED显示模组1的环境亮度值进行处理时该LED显示模组的结构示意图；

图8是本发明具体实施方式中采用线性渐变法对处于亮暗分界上的LED显示模组i的环境亮度值进行处理时该LED显示模组的结构示意图。

下面将结合附图对本发明作进一步详述。

具体实施方式

本发明的思路是各LED显示单元箱体自己独立进行亮度调节，而无需上位机的参与，因此本具体实施方式提供的一种LED显示单元箱体如图4所示，包括：监控卡、扫描卡和多个LED显示模组之外，还包括亮度传感器阵列。所述LED显示模组阵列包括多个阵列拼装在一起的LED显示模组；所述亮度传感器阵列包括均匀阵列分布在LED显示屏显示面上的多个亮度传感器，各亮度传感器均与所述环境监控卡连接；所述扫描卡包括存储单元和处理器连接，环境监控卡通过所述存储单元与处理器，处理器还与所述LED显示模组阵列的各LED显示模组连接。

本具体实施方式中亮度传感器的分布具体而言如图5所示，图5中的小黑点即代表亮度传感器。由图5可见每一个LED显示模组的四个角上均有一个亮度传感器，Sn代表亮度传感器的编号为n，各亮度传感器均通过监控卡与扫描卡连接。

以上多个亮度传感器是实现本具体实施方式亮度自动调节方法的基础，安装规则为在LED显示单元箱体的最上一行模组(除右上角模组)分别在模组的左上角和左下角安装一个亮度传感器，最右一列模组(除右上角模组)分别在左下角和右下角安装一个亮度传感器，右上角模组在四角均安装一个亮度传感器，其余模组只在左下角安装一个亮度传感器。通过以上安装规则，可保证每个模组的四个角(左上角、左下角、右上角和右下角)均有临近的亮度传感器作为参考点。需要说明的是，以上分布亮度传感器的方式仅是举例，并不是说只能这样设置。比如可以在每相邻两个LED显示模组之间的中部设置一个亮度传感器，这样每个LED显示模组上下左右四边的中部均有一个亮度传感器，也能达到基本相同的效果。

本具体实施方式提供的一种LED显示单元箱体亮度自动调节方法如图6所示，其基于前述的一种LED显示单元箱体进行亮度自动调节，该方法包括如下步骤：

S1、获取环境亮度值：系统上电运行后，在进行亮度调节之前，所述环境监控卡通过各亮度传感器获取各LED显示模组所处环境的环境亮度值，并传输给扫描卡的存储器；

S2、生成亮度校正数据：所述主控单元从存储器中取出所述环境亮度值进行处理生成亮度校正数据；

S3、亮度校正：主控单元根据所述亮度校正数据自动调节各LED显示模组的显示亮度。这一步属于现有技术，本文不再详述。

优选的技术方案中，所述步骤S2是本发明最关键的步骤，其具体包括如下步骤：

S21、分类均匀化，根据环境亮度值计算参考环境亮度值；这是进行后续处理的基础。

由于处于光照区域亮度传感器的采集到的环境亮度值基本一致，处于阴影区域的亮度传感器的采集到的环境亮度值基本一致，且两种环境亮度值具有明显的差异，所以可先对环境亮度值进行分类均匀化，也就是根据环境亮度值来计算参考环境亮度值。

S22、根据参考环境亮度值得出亮度校正数据。也就是根据参考环境亮度值查表或者采用线性渐变法进行处理后查表，最终得出各LED显示模组，乃至各LED显示模组上的各像素灯的亮度校正数据。

进一步优选的技术方案中，所述步骤S21、分类均匀化，又具体包括如下步骤：

S211、排序：采用冒泡法对所有环境亮度值由大到小进行排序，得到环境亮度值序列；

S212、判断亮暗交界：计算环境亮度值序列中任意两相邻环境亮度值之间的差值是否大于1％，有则存在亮暗分界，无则不存在亮暗分界；

S213、计算参考环境亮度值：若存在亮暗分界，则分别计算分界前各环境亮度值的均值S'作为光照区域的参考环境亮度值，分界后各环境亮度值的均值S”作为阴影区域的参考环境亮度值，并计算出各LED显示模组是在光照均匀区，还是处在亮暗分界；若不存在亮暗分界，则对所有环境亮度值求均值得到作为整个LED显示单元箱体的参考环境亮度值；

所述步骤S22、根据参考环境亮度值计算出亮度校正数据，具体是指：对处在光照均匀区的LED显示模组，使用S'或S”作为各模组的参考环境亮度值查表得出各LED显示模组的亮度校正数据；对处在亮暗分界的LED显示模组采用线性渐变法进行处理，计算出该LED显示模组的亮度校正数据。

更进一步优选的技术方案中，由于每一个所述LED显示模组的四角上均设置有一个所述亮度传感器；所述步骤S213中，计算出各LED显示模组是处在光照均匀区还是处在亮暗分界是指：计算每个LED显示模组四个角上的亮度传感器所对应的环境亮度值之间的差值是否大于1％；若大于1％，则该LED显示模组处于亮暗分界；若不大于1％，则该LED显示模组不处于亮暗分界，而处在光照均匀区。这里不需要知道到底该模组是处于光照区还是阴影区，对于这些不处于亮暗分界的模组，本申请是根据分类均匀化后的结果作为模组的环境亮度值，进行模组整体亮度调节，对于处于亮暗分界处的模组才需要进行线性渐变法处理。

如果模组处于亮暗分界，也就是说处在光照区域与阴影区域的交界，则模组的四个环境亮度值之间至少有一个环境亮度值与其它环境亮度值不同，则需要采用线性渐变法进行处理，得出该LED显示模组上各像素灯的参考环境亮度值，然后才能采用查表法得出各像素灯的亮度校正数据。

下面以模组1为例，说明如何采用线性渐变法进行处理。图7为模组1结构图(其它模组与模组1的基本结构相同)，图7中灰色所示的区域表示模组1的该部分像素灯处于阴影区域，白色部分表示模组1的该部分像素灯处于光照区域。此时S1＝S2＝S'、S3＝S4＝S”,可按如下方法对模组1的所有像素点进行参考环境亮度值估算，其他处于交界位置模组的所有像素点参考亮度值也采用类似方法计算：

首先求出该模组最左边一列和最右边一列的每一个像素点的参考环境亮度值。

通过公式1计算出模组1最左边一列每个像素点的参考环境亮度值，通过公式2计算出最右边一列每个像素点的参考环境亮度值：

$P_{m1}=\frac{(S2-S1)(m-1)}{H-1}+S1$ (公式-1)

$P_{mw}=\frac{(S4-S3)(m-1)}{H-1}+S3$ (公式-2)

其中m为像素点所在的行数值，m＝1,2···H。

这样便计算出了模组1各行起始和结束像素点的参考亮度值；

然后利用每行的起始和结束像素点的参考环境亮度值，通过公式3计算出模组1中每行其余各像素点的参考环境亮度值，例如第m行的各像素点的环境亮度值可通过公式3得出：

$P_{mn}=\frac{(P_{mw}-P_{m1})(n-1)}{W-1}+P_{m1}$ (公式3)

其中n为像素点所在的列数值，n＝1,2···W。

模组1中其余各行像素点的参考环境亮度值也使用类似方法进行计算，模组1中所有行计算完毕后返回步骤S22计算下一个处于亮暗分区的LED显示模组上的各像素灯的参考环境亮度值。

以上是以模组1进行举例，不具有一般性，那么对于LED显示单元箱体的任意第i个模组，其如图8所示，也必然在其四角上各有一个亮度传感器，各亮度传感器所获取的参考环境亮度值分别为Si1、Si2、Si3和Si4，此时可以认为Si1＝S1、Si2＝S2、Si3＝S3、Si4＝S4，则可代入上述公式1、2、3，同样求出各像素灯的参考环境亮度值。

优选的技术方案中，由于所述存储单元包括第一存储器和第二存储器，所述第一存储器和第二存储器均与主控单元和环境监控卡连接；所述步骤S1、获取环境亮度值和步骤S2、生成亮度校正数据时，实现乒乓操作，在每个扫描周期间隔使用一个存储器存储环境亮度值，同时使用另一个存储器中的亮度校正数据对LED显示单元箱体的显示亮度进行自动调节。这是一种流水线处理思路，就是在进行扫描显示的同时，也可以进行新亮度值的计算，使用一个的话，在进行本次亮度调节时要读存储模块，同时计算模块要把计算后的新亮度值写入存储模块，这样就会有读写冲突

优选的技术方案中，在步骤S1、获取环境亮度值之前，还有校正亮度传感器的步骤：对所有亮度传感器进行校正，使所有亮度传感器在相同的光照强度下误差小于1％。校正是在环境监控卡中进行，即首先让所有的亮度传感器处于均匀光源照射下，环境监控卡采集到所有亮度传感器的返回值，然后对这些返回值求均值，所有返回值依次和均值做减法以后的数值即可作为每个亮度传感器的校正量。这个校正是在使用之前进行的，就像色度校正一样，只进行一次，产生校正量以后就不用再次进行校正量计算了。

本方法在调整LED显示屏的亮度时，各LED显示单元箱体单独自动完成，无需上位机及其控制软件的参与，可实现全硬件处理。本方法可减弱LED箱体上光照与阴影分界区域的区块效应，同时对其他区域进行分类均匀化处理，从一定程度上改善LED箱体在部分光照现象下的显示效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种LED显示单元箱体的亮度自动调节方法，LED显示单元箱体包括：扫描卡，以及与所述扫描卡连接的环境监控卡和LED显示模组阵列，所述LED显示模组阵列包括多个阵列拼装在一起的LED显示模组，其特征在于，所述LED显示单元箱体还包括亮度传感器阵列，所述亮度传感器阵列包括均匀阵列分布在LED显示屏显示面上的多个亮度传感器，各亮度传感器均与所述环境监控卡连接；所述扫描卡包括存储单元和处理器，环境监控卡通过所述存储单元与处理器连接，处理器还与所述LED显示模组阵列的各LED显示模组连接；该方法包括如下步骤：

S1、获取环境亮度值：所述环境监控卡通过各亮度传感器获取各LED显示模组所处环境的环境亮度值，并传输给扫描卡的存储器；

S2、生成亮度校正数据：主控单元从存储器中取出所述环境亮度值进行处理生成亮度校正数据；

S3、亮度校正：主控单元根据所述亮度校正数据自动调节各LED显示模组的显示亮度；

每一个所述LED显示模组的四角上均设置有一个所述亮度传感器；所述步骤S2具体包括如下步骤：S21、分类均匀化，根据环境亮度值计算参考环境亮度值；S22、根据参考环境亮度值得出亮度校正数据。

2.如权利要求1所述的一种LED显示单元箱体的亮度自动调节方法，其特征在于，所述步骤S21、分类均匀化，又具体包括如下步骤：

S211、排序：采用冒泡法对所有环境亮度值由大到小进行排序，得到环境亮度值序列；

S212、判断亮暗交界：计算环境亮度值序列中任意两相邻环境亮度值之间的差值是否大于1％，有则存在亮暗分界，无则不存在亮暗分界；

S213、计算参考环境亮度值：若存在亮暗分界，则分别计算分界前各环境亮度值的均值S′作为光照区域的参考环境亮度值，分界后各环境亮度值的均值S″作为阴影区域的参考环境亮度值，并计算出各LED显示模组是在光照均匀区，还是处在亮暗分界；若不存在亮暗分界，则对所有环境亮度值求均值得到作为整个LED显示单元箱体的参考环境亮度值；

所述步骤S22、根据参考环境亮度值计算出亮度校正数据，具体是指：对处在光照均匀区的LED显示模组使用S′或S″作为各模组的参考环境亮度值查表得出各LED显示模组的亮度校正数据；对处在亮暗分界的LED显示模组采用线性渐变法进行处理，计算出该LED显示模组的亮度校正数据。

3.如权利要求2所述的一种LED显示单元箱体的亮度自动调节方法，其特征在于，每一个所述LED显示模组的四角上均设置有一个所述亮度传感器；所述步骤S213中，计算出各LED显示模组是处在光照均匀区还是处在亮暗分界是指：计算每个LED显示模组四个角上的亮度传感器所对应的环境亮度值之间的差值是否大于1％；若大于1％，则该LED显示模组处于亮暗分界，若不大于1％，则该LED显示模组不处于亮暗分界，而处在光照均匀区。

4.如权利要求2所述的一种LED显示单元箱体的亮度自动调节方法，其特征在于，所述采用线性渐变法进行处理，又具体包括如下步骤：

首先求出模组最左边一列和最右边一列的每一个像素点的参考环境亮度值；然后利用最左边一列和最右边一列的每一个像素点的参考环境亮度值，计算出模组中其余各像素点的参考环境亮度值。

5.如权利要求4所述的一种LED显示单元箱体的亮度自动调节方法，其特征在于，

求出模组最左边一列和最右边一列的每一个像素点的参考环境亮度值时采用公式：

$P_{m1}=\frac{(S2-S1)(m-1)}{H-1}+S1$ (公式-1)

$P_{mw}=\frac{(S4-S3)(m-1)}{H-1}+S3$ (公式-2)

其中：S1是该模组左上角亮度传感器所获取的环境亮度值，S2是该模组左下角亮度传感器所获取的环境亮度值，S3是该模组右上角亮度传感器所获取的环境亮度值，S4是该模组右下角亮度传感器所获取的环境亮度值，m为像素点所在的行数值，m＝1,2···H；

计算出模组中其余各像素点的参考环境亮度值时采用公式：

$P_{mn}|=\frac{(P_{mw}-P_{m1})(n-1)}{W-1}+P_{m1}$ (公式3)

其中n为像素点所在的列数值，n＝1,2···W。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的一种LED显示单元箱体的亮度自动调节方法，其特征在于，所述存储单元包括第一存储器和第二存储器，所述第一存储器和第二存储器均与主控单元和环境监控卡连接；

所述步骤S1、获取环境亮度值和步骤S2、生成亮度校正数据时，实现乒乓操作，在每个扫描周期间隔使用一个存储器存储环境亮度值，同时使用另一个存储器中的亮度校正数据对LED显示单元箱体的显示亮度进行自动调节。