CN103778887B - Led显示装置的亮度校正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED显示装置的亮度校正方法及装置，所述方法包括步骤：(a1)获取LED显示装置显示设定画面时的拍摄图像；(a2)分析处理拍摄图像以得到LED显示装置的多个LED灯点所分别对应的在拍摄图像中的多个灯点区域的发光亮度，其中多个灯点区域中每一个灯点区域的发光有效面积作为此灯点区域的发光亮度的计算因子之一；以及(a3)根据多个灯点区域中每一个灯点区域的发光亮度和亮度校正目标值计算出多个LED灯点的亮度校正系数。本发明针对LED显示装置因其上LED灯点空间排列位置不一致而出现的亮/暗线问题，利用亮度调节/校正的方式来补偿亮/暗线，以此来修正LED显示装置的显示效果，达到人眼视觉上的均匀一致性。

Description

LED显示装置的亮度校正方法及装置

技术领域

本发明涉及显示校正技术领域，特别涉及一种LED显示装置的亮度校正方法。

背景技术

LED显示屏由于其可视性高、功耗小、可自由组装和成本低廉等众多优点已广泛应用于日常生活的各种场合。LED显示屏作为一个拼接式显示屏，其通常是由多个LED箱体拼接而成的，而单个LED箱体是由多个LED灯板拼接而成，在拼接过程中由于机械加工精度、拼接精度等工艺原因的限制，拼接处相邻模块边缘LED灯点之间的距离可能大于或小于其它地方例如非边缘处LED灯点的间距，导致边缘处的LED灯点发光密度发生变化，当显示低频图像时会出现显示亮线或显示暗线，而它本身的几何错位并不容易被察觉。如果LED显示屏的像素(或称LED灯点)间距变小时，这种LED灯点空间位置排列不一致的问题将更为突出，严重影响显示质量。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种LED显示装置的亮度校正方法及装置。

具体地，本发明实施例提出的一种LED显示装置的亮度校正方法，包括步骤：(a1)获取所述LED显示装置显示设定画面时的拍摄图像；(a2)分析处理所述拍摄图像以得到所述LED显示装置的多个LED灯点所分别对应的在所述拍摄图像中的多个灯点区域的发光亮度，其中所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光有效面积作为所述灯点区域的所述发光亮度的计算因子之一；以及(a3)根据所述多个灯点区域中每一个灯点区域的所述发光亮度和一亮度校正目标值计算出所述多个LED灯点的亮度校正系数。

此外，本发明另一实施例提出的一种LED显示装置的亮度校正方法，包括步骤：(c1)获取所述LED显示装置显示一设定画面时的拍摄图像；(c2)分析处理所述拍摄图像以得到因所述LED显示装置的LED灯点空间排列位置不一致而造成的显示亮线及/或显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度；(c3)当存在所述显示亮线，设定亮度调节参数以降低所述显示亮线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度；以及(c4)当存在所述显示暗线，设定亮度调节参数以增加所述显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度。

另外，本发明实施例提出的一种LED显示装置的亮度校正装置，包括：图像获取模块、图像分析处理模块和亮度调节参数生成模块。其中，图像获取模块用于获取所述LED显示装置显示设定画面时的拍摄图像；图像分析处理模块用于分析处理所述拍摄图像以得到因所述LED显示装置的LED灯点空间排列位置不一致而造成的显示亮线及/或显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度；以及亮度调节参数生成模块用于生成亮度调节参数以降低所述显示亮线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度及/或增加所述显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度。

由上可知，本发明实施例针对LED显示装置因其上LED灯点空间排列位置不一致而出现的显示亮线及/或显示暗线问题，利用亮度调节/校正的方式来补偿显示亮线及/或显示暗线，以此来修正LED显示装置的显示效果，达到人眼视觉上的均匀一致性。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1是本发明实施例的一种LED显示装置显示设定画面时的拍摄图像。

图2是在图1中利用点定位分割出对应多个LED灯点的多个灯点区域的拍摄图像。

图3a及图3b是利用四邻域法计算灯点区域的发光有效面积的原理示意图。

图4a至图4c是本发明实施例的一种LED显示装置的亮度校正装置的功能模块示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明针对现有技术中因LED显示装置例如LED显示屏、LED箱体、甚至LED灯板由于制造工艺或拼装工艺等原因导致其上的LED灯点空间排列位置不一致而造成的显示亮线及/或显示暗线的问题，所提出的解决方案的主要设计原理在于：利用亮度调节/校正来补偿因LED灯点空间排列位置不一致而造成的显示亮线及/或显示暗线。下面将结合图1、图2及图3a和3b对本发明提出的一种LED显示装置的亮度校正方法进行详细说明。

具体地，本发明实施例提出的一种LED显示装置的亮度校正方法包括以下步骤。

首先，获取LED显示装置显示设定画面时的拍摄图像。其中，显示的设定画面优选为单颜色画面，以全彩LED显示屏为例，单个LED灯点或称LED像素通常包括红、绿、蓝三种颜色的LED，因此显示的设定画面可以依序为红色画面、绿色画面、蓝色画面或者任意顺序；相应地，使用图像拍摄设备例如CCD相机对准点亮的全彩LED显示屏进行拍摄，可以分别采集得到红、绿、蓝三幅单色亮度分布图像，也即三幅拍摄图像，例如图1所示的一幅拍摄图像。需要说明的是，此处的拍摄图像将在后续进行分析处理以用来计算LED显示装置中的多个LED灯点的各种颜色LED的亮度校正系数，因此拍摄图像获取方式可以为：先拍摄得到LED灯点的每种颜色图像各一幅，再对拍摄到的多幅单色图像进行分析处理；或者每拍摄得到一幅单色图像后即对其进行分析处理，变换画面颜色后重复执行该步骤，直到LED灯点的每种颜色图像均被拍摄得到一次。另外，值得一提的是，单幅拍摄图像并不限制包含LED显示装置显示的整个画面，也可以只包含LED显示装置显示的部分画面，只要拍摄图像包含LED显示装置的当前待校正区域显示的画面即可，而当前待校正区域显示的画面优选为单颜色画面。

接着，对拍摄图像进行分析处理，以图1所示的一幅拍摄图像为例：

(1)先进行区域定位，找出在拍摄图像上对应LED显示装置的显示画面的显示区域(如图1虚线框所示)，并以拍摄图像中显示区域之外的背景区域的图像像素灰度平均值作为该拍摄图像的背景值，进而对整幅拍摄图像进行去背景处理，也即整幅拍摄图像各图像像素的原始灰度值都减去背景值得到各图像像素的灰度值，以消除环境杂光及LED电路板本身对亮度的影响。可以理解的是，所述减去背景值的做法其实是将背景值作为一灰度常量值对图像像素的灰度值进行修正的一种方式，当然也可以采用其他修正方式，例如无需获取所述背景值，而是直接采用一经验值作为图像像素灰度值修正用的灰度常量值；简而言之，优选地利用一灰度常量值对各图像像素的灰度值进行修正。

(2)接着从拍摄图像上对应LED显示装置的显示画面的显示区域中取出一待分析区域。本实施例中的待分析区域等于拍摄图像的显示区域(如图1虚线框所示)的大小，在其他实施例中也可小于显示区域的大小。之后进行点定位，从待分析区域中分割出对应每一个LED灯点的灯点区域，例如图2所示，单个灯点区域为一个小的直角四方形、且每个灯点区域内包含多个图像像素(未示出)。

(3)之后，将待分析区域内的每一个灯点区域内的图像像素灰度值相加之和作为相对应的灯点区域(例如第i个灯点区域)的发光强度I_i。

(4)然后计算待分析区域的各个灯点区域的灰度重心，公式如下：

$\begin{array}{cc}{x}_i=\frac{\underset{m-1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{x}_{mn}{I}_{mn}}{\underset{m-1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{I}_{mn}}& y_i=\frac{\underset{m-1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{y}_{mn}{I}_{mn}}{\underset{m-1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{I}_{mn}}\end{array}$

其中，(x_i,y_i)为灯点区域的灰度重心坐标，或称为相对应LED灯点亚像素级别的中心位置坐标，灯点区域的大小为(M×N)，M、N为灯点区域沿宽度和高度方向上的图像像素个数，(x_mn,y_mn)为该灯点区域内图像像素(m,n)的坐标，m、n为该图像像素在该灯点区域内所处的行及列，I_mn为灯点区域内该图像像素(m,n)的灰度值。

(5)之后计算各个灯点区域的灰度重心与相邻灯点区域的灰度重心的距离以及计算各个灯点区域的发光有效面积。例如以四邻域法计算发光有效面积，如图3a及图3b所示，假设中心位置灯点区域的灰度重心到左、下、右和上4个灯点区域的灰度重心的距离分别为d₁、d₂、d₃、d₄，则该中心位置灯点区域的发光有效面积S为：

$S=(\frac{d_1}{2}+\frac{d_3}{2})\×(\frac{d_2}{2}+\frac{d_4}{2})$

从发光有效面积S的计算公式可以发现，其大小等于4个距离d₁、d₂、d₃、d₄的垂直平分线(或称中垂线)所围成的多边形的面积。此处可以理解的是，各个灯点区域的发光有效面积S的计算并不限于采用四邻域法，也可以采用八邻域法，也即中心位置灯点区域到左、左下、下、右下、右、右上、上和左上8个灯点的距离被用来计算其发光有效面积。

(6)最后计算待分析区域内各个灯点区域的发光亮度，也即相对应的LED灯点的发光亮度。以第i个灯点区域为例，其具有发光强度I_i和发光有效面积S_i，则计算其发光亮度L_i的公式为：L_i＝I_i/S_i。

然后，根据待分析区域内各个灯点区域的发光亮度(也即相对应LED灯点的发光亮度)和亮度校正目标值计算各个LED灯点的校正系数。具体实施方式可为：计算待分析区域内所有灯点区域的发光亮度的平均值，将该发光亮度平均值作为亮度校正目标值，之后根据各个灯点区域的发光亮度和亮度校正目标值的差异即可计算出各个LED灯点的亮度校正系数。此处值得一提的是，单个LED灯点中不同颜色LED的亮度校正系数需要分别计算，或者说单个LED灯点的亮度校正系数的个数取决于单个LED灯点中的颜色LED的种类数量。之后，获得的各个LED灯点的亮度校正系数则发送至LED显示装置进行存储，以在LED显示装置进行画面显示时可利用亮度校正系数对各个LED灯点的亮度进行调节，以补偿/修正校正前所出现的显示亮线及/或显示暗线。

从上述实施例中可以发现，其并未刻意找出显示亮线及/或显示暗线的位置，而是对待分析区域内各个灯点区域所分别对应的LED灯点均计算出亮度校正系数，借此来实现对校正前显示亮线及/或显示暗线的补偿/修正。然本发明并不限于此，在其他实施例中，在根据上述实施例的方法计算出待分析区域内各个灯点区域的发光有效面积及发光亮度后，只计算显示亮线及/或显示暗线两侧最邻近的LED灯点的亮度调节参数例如亮度校正系数，而其他LED灯点的亮度校正系数则可直接预设为1，也即不进行亮度调节；这种做法的好处是可以减少软件对亮度校正系数的运算量。此处显示亮线及/或显示暗线的两侧最邻近的LED灯点可以理解为显示亮线及/或显示暗线两侧的每一侧在显示亮线及/或显示暗线长度范围内的第1行或列LED灯点。

本案发明人通过实验结果发现，就发光有效面积而言，显示亮线的两侧最邻近LED灯点的发光有效面积S(也即相对应的灯点区域的发光有效面积)偏小，例如图3b所示；而显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光有效面积偏大，例如图3a所示。而就发光亮度而言，显示亮线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度L_i(也即相对应的灯点区域的发光亮度)偏高，而显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度偏低；简而言之，发光亮度和发光有效面积成反向关系。因此根据该种试验结果发现，利用发光有效面积或发光亮度均可判断出哪些LED灯点属于显示亮线及/或显示暗线的两侧最邻近LED灯点。不过值得一提的是，本发明也并不限于利用发光有效面积、发光亮度等参数来判断显示亮线及/或显示暗线两侧最邻近LED灯点，也可以直接采用灰度重心之间的距离大小等参数，例如比较图3a和图3b可以发现，两个图中d1的长度明显不同。

另外，请参见图4a至图4c，本发明实施例还提出一种LED显示装置的亮度校正装置，可执行前述实施例中的亮度校正方法，其例如是安装有亮度校正软件的计算机系统。具体地，如图4a所示，亮度校正装置10包括图像获取模块11、图像分析处理模块13和亮度调节参数生成模块15。其中，图像获取模块11作为亮度校正装置的输入模块，其用于获取LED显示装置显示设定画面时的拍摄图像，所述拍摄图像例如是由CCD相机拍摄得到的单色亮度分布图像。图像分析处理模块13用于分析处理所述拍摄图像以至少得到因LED显示装置的LED灯点空间排列位置不一致而造成的显示亮线及/或显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度。亮度调节参数生成模块15作为亮度校正装置的输出模块，其用于生成亮度调节参数以降低所述显示亮线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度及/或增加所述显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度，当然也可以用于生成亮度调节参数来校正并非显示亮线及/或显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度。

请参见图4b，图像分析处理模块13还可以进一步划分出点定位模块131和发光亮度生成模块133。其中，点定位模块131用于在拍摄图像中取出的待分析区域内分割出分别对应LED显示装置的多个LED灯点的多个灯点区域。发光亮度生成模块133用于计算出所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光亮度以分别作为LED显示装置的所述多个LED灯点的发光亮度，其中所述多个LED灯点的发光亮度包含显示亮线及/或显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度。

请参见图4c，发光亮度生成模块133还可进一步划分出灰度统计模块1331、发光有效面积计算模块1333和发光亮度计算模块1335。其中，灰度统计模块1331用于获取待分析区域中多个灯点区域内的各个图像像素灰度值并计算每一个灯点区域内的图像像素灰度值之和。发光有效面积计算模块1333用于根据所述多个灯点区域中每一个灯点区域的灰度重心至与其相邻的多个灯点区域的灰度重心的距离值计算出所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光有效面积。发光亮度计算模块1335用于根据所述多个灯点区域中每一个灯点区域内的图像像素灰度值之和与发光有效面积计算出所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光亮度。

综上所述，本文中应用了具体个例对本发明LED显示装置的亮度校正方法及装置的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (12)

1.一种LED显示装置的亮度校正方法，其特征在于，包括步骤：

(a1)获取所述LED显示装置显示设定画面时的拍摄图像；

(a2)分析处理所述拍摄图像以得到所述LED显示装置的多个LED灯点所分别对应的在所述拍摄图像中的多个灯点区域的发光亮度，其中所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光有效面积作为所述灯点区域的所述发光亮度的计算因子之一，并且所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光有效面积等于所述灯点区域的灰度重心至与其相邻的多个灯点区域的灰度重心的距离连线的垂直平分线所围成的多边形的面积；以及

(a3)根据所述多个灯点区域中每一个灯点区域的所述发光亮度和一亮度校正目标值的差异计算出所述多个LED灯点的亮度校正系数。

2.如权利要求1所述的LED显示装置的亮度校正方法，其特征在于，所述步骤(a2)包括：

从所述拍摄图像中取出一待分析区域；

在所述待分析区域内分割出所述多个灯点区域；以及

根据所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光强度和所述发光有效面积计算出所述多个灯点区域的所述发光亮度，且每一个灯点区域的所述发光亮度满足公式：L_i＝I_i/S_i，其中L_i、I_i、S_i分别代表所述多个灯点区域中的第i个灯点区域的发光亮度、发光强度和发光有效面积。

3.如权利要求2所述的LED显示装置的亮度校正方法，其特征在于，所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光强度的获取方法包括步骤：

获取所述待分析区域内的各个图像像素的灰度值；以及

统计每一个灯点区域内的图像像素灰度值之和作为所述灯点区域的所述发光强度。

4.如权利要求3所述的LED显示装置的亮度校正方法，其特征在于，获取所述待分析区域内的各个图像像素的灰度值的步骤包括：

获取所述待分析区域内的各个图像像素的原始灰度值；以及

将所述待分析区域内的各个图像像素的原始灰度值分别减去一灰度常量值作为所述待分析区域内的各个图像像素的灰度值。

5.如权利要求2所述的LED显示装置的亮度校正方法，其特征在于，所述多个灯点区域中每一个灯点区域的所述发光有效面积的获取方法步骤包括：

计算所述多个灯点区域中每一个灯点区域的灰度重心；以及

利用每一个灯点区域的灰度重心至与其相邻的多个灯点区域的灰度重心之间的距离计算所述灯点区域的所述发光有效面积。

6.如权利要求1所述的LED显示装置的亮度校正方法，其特征在于，所述步骤(a1)中的所述设定画面为单颜色画面。

7.一种LED显示装置的亮度校正方法，其特征在于，包括步骤：

(c1)获取所述LED显示装置显示设定画面时的拍摄图像；

(c2)分析处理所述拍摄图像以得到因所述LED显示装置的LED灯点空间排列位置不一致而造成的显示亮线及/或显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度；

(c3)当存在所述显示亮线，设定亮度调节参数以降低所述显示亮线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度；以及

(c4)当存在所述显示暗线，设定亮度调节参数以增加所述显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度。

8.如权利要求7所述的LED显示装置的亮度校正方法，其特征在于，所述步骤(c2)包括：

从所述拍摄图像中取出一待分析区域；

在所述待分析区域内分割出分别对应所述LED显示装置的多个LED灯点的多个灯点区域；以及

计算出所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光亮度以分别作为所述LED显示装置的所述多个LED灯点的发光亮度，其中所述显示亮线及/或显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度包含在所述多个LED灯点的发光亮度中。

9.如权利要求8所述的LED显示装置的亮度校正方法，其特征在于，计算出所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光亮度的步骤包括：

获取所述多个灯点区域内的各个图像像素灰度值；

计算所述多个灯点区域中每一个灯点区域的灰度重心、以及计算每一个灯点区域的灰度重心至与其相邻的多个灯点区域的灰度重心的多个距离值；

利用所述多个灯点区域中每一个灯点区域的所述多个距离值计算出所述灯点区域的发光有效面积；

统计所述多个灯点区域中每一个灯点区域内的图像像素灰度值之和；以及

利用所述多个灯点区域中每一个灯点区域内的图像像素灰度值之和与所述发光有效面积计算出所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光亮度；

其中所述多个灯点区域的发光有效面积或发光亮度的大小可用来判断所述多个LED灯点中哪些LED灯点属于所述显示亮线及/或显示暗线的两侧最邻近LED灯点。

10.一种LED显示装置的亮度校正装置，其特征在于，包括：

图像获取模块，用于获取所述LED显示装置显示设定画面时的拍摄图像；

图像分析处理模块，用于分析处理所述拍摄图像以得到因所述LED显示装置的LED灯点空间排列位置不一致而造成的显示亮线及/或显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度；以及

亮度调节参数生成模块，用于生成亮度调节参数以降低所述显示亮线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度及/或增加所述显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度。

11.如权利要求10所述的LED显示装置的亮度校正装置，其特征在于，所述图像分析处理模块包括：

点定位模块，用于在所述拍摄图像中取出的一待分析区域内分割出分别对应所述LED显示装置的多个LED灯点的多个灯点区域；以及

发光亮度生成模块，用于计算出所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光亮度以分别作为所述LED显示装置的所述多个LED灯点的发光亮度，其中所述显示亮线及/或显示暗线的两侧最邻近LED灯点的发光亮度包含在所述多个LED灯点的发光亮度中。

12.如权利要求11所述的LED显示装置的亮度校正装置，其特征在于，所述发光亮度生成模块包括：

灰度统计模块，用于获取所述多个灯点区域内的各个图像像素灰度值并计算每一个灯点区域内的图像像素灰度值之和；

发光有效面积计算模块，用于根据所述多个灯点区域中每一个灯点区域的灰度重心至与其相邻的多个灯点区域的灰度重心的距离值计算出所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光有效面积；以及

发光亮度计算模块，用于根据所述多个灯点区域中每一个灯点区域内的图像像素灰度值之和与所述发光有效面积计算出所述多个灯点区域中每一个灯点区域的发光亮度。