CN104361863A

CN104361863A - 基于等高圆近似的亮度均匀性调节方法

Info

Publication number: CN104361863A
Application number: CN201410717561.3A
Authority: CN
Inventors: 王卫
Original assignee: Nanjing Jusha Display Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Jusha Display Technology Co Ltd
Priority date: 2014-11-30
Filing date: 2014-11-30
Publication date: 2015-02-18

Abstract

本发明公开了一种基于等高圆近似的亮度均匀性调节方法，通过极坐标上的线性插值方法与亮度等高圆分布在均匀性校正应用上的结合，使屏幕显示区域的亮度达到基本一致，图像符合高质量的要求，让医生在阅片时能够避免因屏幕明暗不均造成的误诊，更加容易的发现早期病灶。

Description

基于等高圆近似的亮度均匀性调节方法

技术领域

本发明涉及一种基于等高圆近似的亮度均匀性调节方法。

背景技术

医用显示器由于对亮度和稳定性的特殊要求，普遍使用LED背光源。这就不可避免的存在LED发光管发光强度离散，驱动电路不一致等因素，LED显示屏或多或少会有亮度均匀性问题。均匀性差的屏幕，轻则出现显示屏幕不清晰、色彩不均匀，重则出现暗斑、亮斑、色斑甚至马赛克现象。LED显示屏的厂商常通过改善工艺条件，来使LED显示屏屏的均匀性达到一个比较好的程度，但该方案只能在制作过程的前端工序进行，而已经制作好的LED显示屏显然无法采用上述方案。也有医用显示器调节方案通过对屏幕所有点的亮度进行采样，得到每个像素点的补偿系数，将每个像素点的补偿系数存储到显示系统内。正常显示时，对每个像素点读取其补偿系数进行计算校正，这样上屏后达到一个比较好的均匀性效果，但现有的技术对每个点进行亮度采集，需要昂贵的亮度测试仪器，而且采样数据巨大，采集工作量大，速度慢，因为所采集得到的数据大(比如2M的显示屏需要记录2M个像素点的补偿系数)，对显示系统的存储也是很大的压力，还需要配置高速读写的片上存储芯片，开发成本高。

发明内容

本发明目的是：提供一种基于等高圆近似的亮度均匀性调节方法，以解决亮度呈等高圆分布的一类显示屏的亮度均匀性问题。

本发明的技术方案是：一种基于等高圆近似的亮度均匀性调节方法，其包括：第一步：首先提供一种显示屏，其所有位于同一圆上像素点的亮度相同；

第二步：在白场下，用亮度测试仪测得显示屏的屏幕中心处的亮度L_max和屏幕边缘角处的亮度L_min，以L_min作为校正的目标值，屏幕中心处的校正系数：屏幕边缘角处的校正系数：C_n＝1；

第三步：用n个等高圆将屏幕划分为n个亮度线性变化的区域，n的大小由精度决定；

第四步：假设A点是等高圆m与等高圆m+1之间区域中的任意点，m<n，A与屏幕中心处的距离是R_A，等高圆m上的点亮度是L_m，半径是R_m，等高圆m+1上的点的亮度是L_m+1，半径是R_m+1，则等高圆m上的点的校正系数：等高圆m+1上的点的校正系数：由此获得A点的校正系数：

C_{A} = \frac{C_{m} (R_{m + 1} - R) + C_{m + 1} (R - R_{m})}{R_{m + 1} - R_{m}} = \frac{\frac{L_{\min}}{L_{m}} (R_{m + 1} - R) + \frac{L_{\min}}{L_{m + 1}} ({R - R}_{m})}{R_{m + 1} - R_{m}}

由此将屏幕上所有像素点的校正系数C算出，再将像素点R，G，B的值乘上校正系数C，得到的就是校正后的数据。

在上述技术方案的基础上，进一步包括如下附属技术方案：

其进一步包括第五步，其获得校正后的数据再由显卡发出，经过显示系统查ROM表和做乘法运算后上屏。

其中校正后的测试和评估能够确定等高圆数目是否符合要求，如果不符合要重新选取数目和采样。

发明优点是：

本发明通过这种调节方法，使屏幕显示区域的亮度达到基本一致，图像符合高质量的要求，让医生在阅片时能够避免因屏幕明暗不均造成的误诊，更加容易的发现早期病灶。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明中余弦四次方原理的示意图；

图2为本发明中线性插值法的示意图；

图3为本发明中极坐标下的线性插值法的示意图；

图4为本发明中亮度等高圆的示意图；

图5为本发明中等高圆m与等高圆m+1之间区域的示意图；

图6为本发明中硬件结构示意图。

图7是本发明的工作流程图。

具体实施方式

实施例：参考图1-7所示，本发明提供了一种基于等高圆近似的亮度均匀性调节方法的具体实施例，其中等高圆分布、极坐标线性插值法、基于屏幕亮度等高圆分布的极坐标线性插值法、硬件实现分别进行描述。：

1、等高圆分布

首先简单介绍一下距离平方反比律、照度的余弦法则和余弦四次方原理

1)距离平方反比律：描述点辐射源产生的照度的规律。即点辐射源在距离d处所产生的照度，与辐射源的辐射强度I成正比，与距离的平方成反比。

2)照度的余弦法则：如果被照平面与辐射的投射方向有一定的角度，照度变化为原来的余弦。

3)余弦四次方原理：点光源发出的光照到屏幕上，根据距离平方反比律，屏幕上某点接收到的辐射能与该点到光源距离的平方成反比，再结合照度的余弦法则和朗伯余弦定理，得到斜光线成像的照度度与这个斜角的余弦四次方成正比。

由此如图1所示，与镜头光轴平行的入射光，聚焦在画面中心部分成像，假设它的照度为I₀，与光轴不平行、成任意角θ入射的光在像平面上的照度是I_e，根据余弦四次方原理，I₀与I_e之间的关系如下式所示：

I_e＝I₀cos⁴θ (公式1)

由此可见，屏幕上距离中心点越远的地方，亮度越低。若以屏幕中心点为圆心，在屏幕上画圆，处于同一圆上的各像素点的亮度是相等的，如果做亮度校正，相应的亮度补偿系数也是相等的，叫做屏幕亮度的等高圆分布，因此本发明所提出的调节方法，就是针对于这种亮度等高圆分布的屏幕提出的解决方法。

2、极坐标线性插值法：

线性插值法描述：如图2所示：A，B，C在同一条直线上，假设AB之间数值是线性变化的。A点的值为C_A，B点的值为C_B，AC之间的距离是l₁，BC之间的距离是l₂，则C点的数值是A点的值的权重与B点值得权重之和。即：

\frac{C_{A} l_{2} + C_{B} l_{1}}{l_{1} + l_{2}}

(公式2)

极坐标下的线性插值法描述如下：如图3所示：假设等高圆1的值是C₁，半径是r₁，等高圆2的值是C₂，半径是r₂。D点位于等高圆1和等高圆2之间的区域，D离圆心的距离r₃。则D点的值等于圆1与圆2在此点的权重之和。

圆1在D点的权重为： (公式3)

圆2在D点的权重为： (公式4)

D点的值为：

C_{1} \cdot \frac{r_{2} - r_{3}}{r_{2} - r_{1}} + C_{2} \cdot \frac{r_{3} - r_{1}}{r_{2} - r_{1}} = \frac{C_{1} (r_{2} - r_{3}) + C_{2} (r_{3} - r_{1})}{r_{2} - r_{1}}

(公式5)

3、基于屏幕亮度等高圆分布的极坐标线性插值法：

对背景技术中提到的LED屏幕，由于等高圆近似，所有位于同一圆上像素点的亮度相同。在白场下，用亮度测试仪测得屏幕中心处的亮度L_max和屏幕边缘角处的亮度L_min。根据亮度等高圆假设，L_max为屏幕亮度的最大值，L_min为屏幕亮度的最小值。如图4所示，以L_min作为校正的目标值，屏幕中心处的校正系数：屏幕四角处的校正系数：C_n＝1。

用n个等高圆将屏幕划分为n个亮度线性变化的区域，n的大小由精度决定。如图5所示，其中A点是等高圆m与等高圆m+1之间区域中的任意点，A与屏幕中心的距离是R_A。等高圆m上的点亮度是L_m，半径是R_m。等高圆m+1上的点的亮度是L_m+1，半径是R_m+1。则圆m上点的校正系数：圆m+1上点的校正系数：利用公式(5)计算得：

C_{A} = \frac{C_{m} (R_{m + 1} - R) + C_{m + 1} (R - R_{m})}{R_{m + 1} - R_{m}} = \frac{\frac{L_{\min}}{L_{m}} (R_{m + 1} - R) + \frac{L_{\min}}{L_{m + 1}} ({R - R}_{m})}{R_{m + 1} - R_{m}}

(公式6)

对于中间等高圆，R_m→0。利用这种方法，可以将屏幕上所有像素点的校正系数C算出。将像素点R，G，B的值乘上校正系数C，得到的就是校正后的数据。

4、硬件实现介绍：

对于某块符合我们亮度等高圆分布的LED屏幕，按照其分辨率的数值，选取中间区域像素坐标。以分辨率1920*1080的屏幕为例，我们选取(960,540),(960,541),(961,540),(961,541)四个点作为中间等高圆上的参照点。根据需要的测量精度确定要选取的等高圆数量。在白场下，测量出中间区域、边缘区域和其余所有等高圆区域的亮度。选取边缘区域亮度作为校正标准，计算出所有等高圆区域像素点的校正系数。接下来设定一个常数，该常数由测试仪器精度和相邻像素点之间距离决定。对于屏幕上某个像素点，如果它离最近等高圆的距离小于这个常数，则认为这个像素点在这个等高圆上；反之，则利用离相邻等高圆的距离和分别的校正系数计算出其校正系数。通过这种方法，就可以计算出所有像素点的校正系数并储存到图像处理系统中。

在图像处理系统中，对于每一个像素点，按照其像素坐标，查表提取其校正系数。将此像素点的输入R、G、B的值乘以该校正系数后输出。这样通过极坐标上的线性插值方法与亮度等高圆分布在均匀性校正应用上的结合，就实现对整个屏幕的亮度校正，整个屏幕的亮度都能接近我们选取的标准亮度，此算法前端为显卡，后端为液晶面板，输出数据直接进液晶面板；由于此发明不涉及前端和后端，因此不做重点阐述。

在图6中，显卡发出的数据，经过显示系统查ROM表和做乘法运算后上屏，实现亮度均匀性校正的目的。由于只有少量数据(等高圆数目个数的数据)，所以可以直接存放在FPGA内部的SDRAM中2，相比较于现有做法，节省了存储和开发成本。

图7是工作流程图，其中校正后的测试和评估能够确定等高圆数目是否符合要求，如果不符合要重新选取数目和采样，这也是此方法的反馈机制，即通过评估后的反馈来重新确定等高圆数目。

本发明实现起来更便捷，数据量少，成本低，能够实现基于等高圆分布的屏幕的亮度均匀性校正。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于等高圆近似的亮度均匀性调节方法，其特征在于其包括：

第一步：首先提供一种显示屏，其所有位于同一圆上像素点的亮度相同；

C_{A} = \frac{C_{m} (R_{m + 1} - R) + C_{m + 1} ({R - R}_{m})}{R_{m + 1} - R_{m}} = \frac{\frac{L_{\min}}{L_{m}} (R_{m + 1} - R) + \frac{L_{\min}}{L_{m + 1}} (R - R_{m})}{R_{m + 1} - R_{m}}

2.根据权利要求1所述的一种基于等高圆近似的亮度均匀性调节方法，其特征在于：其进一步包括第五步，其获得校正后的数据再由显卡发出，经过显示系统查ROM表和做乘法运算后上屏。

3.根据权利要求1所述的一种基于等高圆近似的亮度均匀性调节方法，其特征在于：其中校正后的测试和评估能够确定等高圆数目是否符合要求，如果不符合要重新选取数目和采样。