CN104966493A - 拼接亮暗线补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种拼接亮暗线补偿方法，包括步骤：(a)获取点亮有多个同颜色显示单元的拼接式显示屏的拍摄图像；(b)对拍摄图像进行区域定位以获取拍摄图像中对应拼接式显示屏的一显示区域的图像区域的宽度和高度；(c)获取拼接式显示屏的多个拼接单元在拍摄图像上的映射尺寸和拼接位置；(d)确定每一个拼接位置处是否存在拼接亮暗线；以及(e)确定存在拼接亮暗线的拼接位置处两侧的拼接单元的边缘显示单元的亮度补偿系数，以补偿拼接亮暗线。本发明通过拍摄一张单颜色图像并按统计单元进行亮度统计分析，便可精确快速地找到拼接亮暗线在图像上的位置并对拼接亮暗线进行补偿；因此可提高效率，避免传统方法耗时长、效率低、对校正人员要求高的问题。

Description

拼接亮暗线补偿方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种拼接亮暗线补偿方法。

背景技术

随着LED显示技术的发展，目前LED显示屏因其成本低、功耗小、可视性高、组装自由等优点被应用到各种领域。LED显示屏是由多个拼接单元拼接而成，由于在拼接过程中存在机械加工精度以及拼装精度等限制，拼接单元与拼接单元的拼接处不均匀，导致拼接处边缘LED灯点间距不一致。在显示图像时，当这个间距大于灯点标准间距时，会出现暗缝；当间距小于灯点标准间距时，会出现亮缝，这种暗缝或亮缝称为LED显示屏拼接亮暗线，简称拼接亮暗线。由机械加工等导致的拼接亮暗线，难以通过提高机械加工精度得到彻底解决。当LED显示屏的像素间距变小时，这种拼接亮暗线现象就会更突出，严重影响显示质量。

传统消除拼接亮暗线的方法主要是依靠人为修正，校正人员通过观察LED显示的拼接亮暗线的位置和其周围灯点的亮度差异，通过不断反复手动调整拼接单元拼接处两侧LED灯点的亮度，直到将拼接亮暗线消除。这种方法要求校正人员经验丰富，对光较敏感，同时耗时长、效率低且对人眼的危害也特别大。

发明内容

因此，为克服现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种拼接亮暗线补偿方法。

具体地，本发明提出的一种拼接亮暗线补偿方法，包括步骤：(a)获取点亮有多个同颜色显示单元的拼接式显示屏的拍摄图像；(b)对所述拍摄图像进行区域定位以获取所述拍摄图像中对应所述拼接式显示屏的一显示区域的图像区域的宽度和高度；(c)获取所述拼接式显示屏的多个拼接单元在所述拍摄图像上的映射尺寸和拼接位置；(d)确定每一个拼接位置处是否存在拼接亮暗线；以及(d)确定存在拼接亮暗线的拼接位置处两侧的拼接单元的多个边缘显示单元的亮度补偿系数，以用于补偿所述拼接亮暗线。其中，步骤(d)包括以下子步骤：(d1)选取包含所述拼接位置的待统计区域；(d2)确定统计单元的大小并在所述待统计区域中划分出沿一第一方向排列的多个统计单元，其中每相邻两个统计单元部分重叠且在所述第一方向上偏移预设数量的图像像素；(d3)对所述多个统计单元的多个亮度值进行统计分析以判断所述多个统计单元中是否存在于所述第一方向上位置连续的N个统计单元的亮度值比所述多个统计单元中的其他统计单元的亮度值均偏高或均偏低，其中N为大于或等于3的整数；以及(d4)当子步骤(d3)的判断结果为“是”，则表示所述拼接位置处存在拼接亮暗线，反之当子步骤(d3)的判断结果为“否”，则表示所述拼接位置处不存在拼接亮暗线。

在本发明的一个实施例中，在上述步骤(c)中，所述多个拼接单元具有相同的大小，每一个拼接单元在所述拍摄图像上的映射尺寸满足关系：

Module_Width＝Partition_Width/x

Module_Height＝Partition_Height/y

其中，Module_Width和Module_Height分别为所述映射尺寸的宽度与高度，x和y分别为拼接式显示屏在宽度与高度方向上的拼接单元个数，Partition_Width和Partition_Height分别为所述图像区域在宽度与高度方向上的图像像素数。

在本发明的一个实施例中，在上述子步骤(d2)中，所述统计单元的大小满足关系：

BlockSize＝BlockSize_Width×BlockSize_Height

BlockSize_Width＝ROUND(Partition_Width/Width,0)+1

BlockSize_Height＝ROUND(Partition_Height/Height,0)+1

其中，BlockSize为统计单元的大小，BlockSize_Width和BlockSize_Height分别为统计单元在宽度与高度方向上的图像像素数，Partition_Width和Partition_Height分别为所述图像区域在宽度与高度方向上的图像像素数，Width和Height分别为所述拼接式显示屏在宽度与高度方向上的物理像素数。

在本发明的一个实施例中，每相邻两个统计单元在所述第一方向上偏移一个图像像素。

在本发明的一个实施例中，上述子步骤(d3)包括：对所述多个亮度值按大小进行排序以得到排序后的多个亮度值所对应的一统计单元位置序列；以及判断所述统计单元位置序列的前端N个统计单元和末端N个统计单元分别在所述第一方向上是否位置连续。

在本发明的一个实施例中，N＝BlockSize_Width-1，其中，BlockSize_Width为统计单元在宽度方向上的图像像素数，且所述第一方向为统计单元的宽度方向。

在本发明的一个实施例中，在上述步骤(e)中，每一个边缘显示单元的亮度补偿系数由用于确定存在所述拼接亮暗线的所述N个统计单元所对应的最小亮度值或最大亮度值和标尺亮度确定，其中所述标尺亮度为所述第一方向上不包含所述拼接亮暗线的一个统计单元的亮度值或者是所述第一方向上位于所述拼接亮暗线两侧且不包含所述拼接亮暗线的两个统计单元的亮度平均值。

在本发明的一个实施例中，在步骤(e)之后，还包括步骤：对所述多个边缘显示单元的亮度补偿系数进行直线拟合，以对所述亮度补偿系数进行修正。

在本发明的一个实施例中，所述拼接式显示屏为LED显示屏。

在本发明的一个实施例中，上述步骤(a)中的多个同颜色显示单元为绿色LED灯点。

由上可知，本发明实施例通过拍摄一张单颜色图像并按统计单元对亮度进行统计分析，便能够精确快速地找到拼接亮暗线在图像上的位置并对拼接亮暗线进行补偿；因此，可以大大提高效率，避免传统方法耗时长、效率低、对校正人员要求较高的问题。

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为相关于本发明实施例的一张拍摄图像。

图2为对图1所示拍摄图像进行区域定位后的结果图。

图3为相关于本发明实施例的区域定位出的图像区域中拼接单元映射尺寸和拼接位置示意图。

图4为相关于本发明实施例的统计单元选取方式示意图。

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。

具体地，本发明的一个实施例对LED显示屏的拼接亮暗线进行补偿的具体过程如下：

(一)图像拍摄

在暗室环境下使用图像拍摄设备例如CCD相机对准点亮多个同颜色LED灯点的LED显示屏进行拍摄，得到例如图1所示的拍摄图像。在此，以RGB全彩LED显示屏为例，点亮的多个同颜色LED灯点例如是LED显示屏上所有绿色LED灯点；当然，本发明并不以此为限，也可以是其他颜色LED灯点例如蓝色LED或红色LED灯点。此外，可以理解的是，图像拍摄过程并不限于在暗室环境，也可以先拍摄一张LED显示屏处于黑屏状态下的图像以用于去除环境光亮度，再拍摄该LED显示屏在点亮多个同颜色LED灯点时的图像。另外，本实施例的LED显示屏也可以是其他拼接式显示屏，相应地同颜色LED灯点为同颜色显示单元。

(二)图像区域定位

对图1所示的拍摄图像进行区域定位，以得到拍摄图像中对应LED显示屏的一显示区域的图像区域的宽度和高度。区域定位为图像处理技术领域中的公知技术，故在此不再赘述。图2示出区域定位结果，其定位出的图像区域为白色线条围成的四边形区域，所示四边形区域的四个顶点分别为A、B、C及D，通过这四个顶点的二维坐标即可计算出定位出的图像区域的宽度和高度，为便于后续说明，此处设区域定位出的图像区域的宽度和高度分别为Partition_Width和Partition_Height。

(三)获取拼接单元在图像上的映射尺寸和拼接位置

在已知拼接单元的数量的前提下，可以近似获取拼接单元的拼接位置以及拼接单元在图像上的映射尺寸。具体地，设单个拼接单元在图像上的映射尺寸的宽度和高度分别为Module_Width和Module_Height，LED显示屏宽度和高度方向上的拼接单元个数分别为x和y，也即LED显示屏由(x×y)个相同大小的拼接单元拼接而成，则Module_Width＝Partition_Width/x，Module_Height＝Partition_Height/y。其中，Module_Width和Module_Height分别表示单个拼接单元在图像上的映射尺寸的宽度和高度方向上的图像像素数，Partition_Width和Partition_Height分别表示上述区域定位出的图像区域的宽度和高度方向上的总图像像素数。如图3所示，其示意出LED显示屏包含4×4个相同大小的拼接单元，也即拼接单元A11～A44共计十六个拼接单元，其中的黑色线条表示拼接单元之间的近似拼接位置。此处值得一提的是，典型地，各个拼接单元的内部亮度或亮色度均匀性一致且各个拼接单元间的亮度或亮色度均匀性也是一致或基本一致，如此则由各个拼接单元拼接而成的LED显示屏只可能会在拼接缝位置存在明显的亮度差异，也即拼接亮暗线。

(四)确定拼接位置处是否存在拼接亮暗线

(a)选取待统计区域。

由于图像拍摄设备例如CCD相机拍摄图像的过程中不可能完全对准LED显示屏，因此前述步骤三中确定的拼接位置(或称拼接缝)只是大致位置。以图3为例，对于相邻两个拼接单元(例如A11和A12)之间的列向拼接缝(例如A11和A12之间的黑色线条所表示的位置)，可以选取该列向拼接缝左右两边各二分之一拼接单元映射宽度Module_Width作为待统计区域(例如图3中的虚线方框区域)；对于相邻两个拼接单元(例如A11和A21)之间的行向拼接缝，可以选取该行向拼接缝上下两边各二分之一拼接单元映射高度Module_Height作为待统计区域。此外，值得一提的是，选取待统计区域时，拼接缝两边的被选取区域大小并不限于取二分之一拼接单元映射尺寸，可以选取更大或更小的比例，只要选取时保证待统计区域将当前拼接缝包含进去但没有包含当前拼接缝的周边拼接缝即可。

(b)确定统计单元大小

设LED显示屏的物理像素分辨率为Width×Height，也即LED显示屏在宽度和高度方向上的物理像素数分别为Width和Height，按如下方式确定统计单元大小BlockSize＝BlockSize_Width×BlockSize_Height。此处，每一个统计单元的大小BlockSize至少要包含一个物理LED灯点在图像上的映射尺寸大小，BlockSize_Width和BlockSize_Height分别代表统计单元在宽度和高度方向上的图像像素数；因此，为了保证BlockSize的大小至少包含一个物理LED灯点在图像上的映射尺寸大小，其计算公式为

BlockSize_Width＝ROUND(Partition_Width/Width,0)+1，

BlockSize_Height＝ROUND(Partition_Height/Height,0)+1，其中ROUND(*,0)函数表示四舍五入取整数。当然，BlockSize_Width和BlockSize_Height的取值也可以比上述数值稍大，以进一步确保其大于一个物理LED灯点在图像上的映射尺寸大小。通常，在保证BlockSize的大小至少包含一个物理LED灯点在图像上的映射尺寸大小的前提下，统计单元大小BlockSize选取的越小越好，之后步骤中的计算精度会越高，越能准确快速地确定拼接亮暗线位置。

(c)计算待统计区域内所有统计单元的亮度值

对于一个包含列向拼接缝的待统计区域(例如图3中的虚线方框区域)，当其宽度为拼接缝左右两边各二分之一拼接单元映射宽度Module_Width且其高度为一个拼接单元的映射高度Module_Height时，由于单个统计单元大小为BlockSize＝BlockSize_Width×BlockSize_Height且每相邻两个统计单元在行方向上偏移一个图像像素并部分重叠，因此每一行统计单元所包含的统计单元个数为Num_Width＝Module_Width-BlockSize_Width+1，总共需要统计的行数为Num_Height＝Module_Height/BlockSize_Height+1。对于同一行的所有统计单元，其共有Num_Width个亮度值

(d)判断是否存在拼接亮暗线

(d1)判断是否存在连续N_statistics个统计单元的亮度值相近且比同一行中其他统计单元的亮度值都偏高或偏低，其中N_statistics＝BlockSize_Width-1。若存在连续N_statistics个统计单元的亮度值偏高，说明这连续N_statistics个统计单元所在区域存在拼接亮线；反之，若存在连续N_statistics个统计单元的亮度值偏低，说明这连续N_statistics个统计单元所在区域存在拼接暗线。

下面结合图4所示对具体判断方法进行举例说明：

因为图4中的统计单元大小BlockSize为4×4图像像素且相邻两个统计单元之间偏移一个图像像素(或者说在行方向上偏移一个图像像素)，因此需判断是否存在连续3个统计单元的亮度值满足上述条件；具体为对同一行的Num_Width个统计单元的亮度值按照从小到大的顺序排列以得到一亮度值序列，其对应的统计单元位置序列为 之后分析统计单元位置序列中的前3个和后3个位置序号，根据位置序号是否连续判断是否存在拼接亮暗线。此处可以理解的是，对于相邻两个拼接单元之间的列向拼接缝，总共需要对Num_Height行分别进行判断。

承上述，若统计单元位置序列中的N₁,N₂,N₃和 都不连续，即N₁,N₂,N₃对应的三个亮度值最小的统计单元在拍摄图像上不是连续的，对应的三个亮度值最大的统计单元在拍摄图像上不是连续的，则表示拼接缝拼接完好，不存在拼接亮暗线；

若N₁,N₂,N₃连续但不连续，则表示拼接缝存在拼接暗线；

若N₁,N₂,N₃不连续但连续，则表示拼接缝存在拼接亮线。

(d2)确定拼接亮暗线在上述连续N_statistics个统计单元所在区域的位置。

以图4所示为例，如果以4×4虚线方框、4×4点划线方框和4×4实线方框表示的三个连续统计单元的亮度值相近且比同一行中其他统计单元的亮度值都偏高或偏低，则表示该三个连续4×4方框所在区域存在拼接亮暗线，并且确定拼接亮暗线在该三个连续4×4方框所在区域的中间位置，图4中的多条竖向虚线表示拼接亮暗线的多种可能位置。并且从图4中可以发现：拼接亮暗线的可能位置位于三个连续4×4方框的公共区域内。

(五)计算边缘LED灯点的校正系数

当确定存在拼接亮暗线后，需要对拼接亮暗线进行补偿。补偿时首先需要获得不包含拼接亮暗线的统计单元的亮度值作为标尺亮度。由前述步骤(四)确定拼接亮暗线在图像上的位置后，可在确定的拼接亮暗线位置左右两边选取一个适当大小区域来计算标尺亮度，典型地计算出的标尺亮度是一个物理LED灯点大小所对应的统计单元的亮度值，例如图4所示的一个4×4图像像素大小的区域的亮度值，若选取的区域是6×4图像像素，则标尺亮度为该6×4图像像素区域的亮度值除以1.5。选取标尺时，以列方向拼接亮暗线为例，拼接亮暗线位置的左右两侧不包含拼接亮暗线的统计单元即可作为标尺；为了精确，可以在左右两侧各选取一个统计单元并求其亮度均值作为标尺亮度。

以图4所示为例，统计单元大小BlockSize为4×4图像像素，则N_statistics＝3，当由前述步骤(四)确定某一区域存在拼接亮暗线时，则被确定存在拼接亮暗线的统计单元位置序号为N₁,N₂,N₃或

其中，如果被确定存在拼接亮暗线的统计单元位置序号为N₁,N₂,N₃，则表示存在拼接暗线，设N₁,N₂,N₃对应的最小亮度值为Bright_min、位置序号为[MIN(N₁,N₂,N₃)-D]的统计单元的亮度值为Bright_left、位置序号为[MAX(N₁,N₂,N₃)+D]的统计单元的亮度值为Bright_right，其中D为大于或等于2的整数，则该拼接暗线左右两侧的最邻近LED灯点(或称边缘LED灯点)的亮度补偿系数 $Coef=\[1+(\frac{{\mathrm{Bright}}_{left}+{\mathrm{Bright}}_{right}}{2\×{\mathrm{Bright}}_{min}}-1)/2\];$

如果被确定存在拼接亮暗线的统计单元位置序号为 则表示存在拼接亮线，设对应的最大亮度值为Bright_max、位置序号为 的统计单元的亮度值为Bright_left、位置序号为 的统计单元的亮度值为Bright_right，则该拼接暗线左右两侧的边缘LED灯点的亮度补偿系数 $Coef=\[1+(\frac{{\mathrm{Bright}}_{left}+{\mathrm{Bright}}_{right}}{2\×{\mathrm{Bright}}_{max}}-1)/2\];$

此外，对于其他非边缘LED灯点，其用于补偿拼接亮暗线的亮度补偿系数可以直接设为1，也即不进行亮度补偿。

优选地，还可以对采用前述步骤求得的拼接单元之间拼接位置以BlockSize大小为统计单元的Num_Height个补偿系数进行直线拟合，例如通过最小二乘法拟合成直线，借此修正拼接亮暗线两侧的边缘LED灯点的补偿系数，其可以消除因亮度补偿而可能造成的亮度梯度。

另外，值得说明的是，前述步骤主要是以列向拼接缝作为举例来说明本发明实施例的拼接亮暗线补偿方法，对于行向拼接缝的拼接亮暗线补偿，其补偿过程和原理与上述叙述内容基本相同，故不再赘述。此外，上述的拼接单元可以是LED灯板或LED箱体。

再者，值得一提的是，统计单元的选取方法并不限于相邻两个统计单元偏移一个图像像素列或行，只要确保三个及三个以上统计单元存在公共的图像像素列或行即可。此外，LED显示屏中的各个拼接单元并不限于具有相同尺寸大小，也可以是具有规则形状(例如矩形)的不同大小拼接单元。

综上所述，本发明上述实施例通过拍摄一张单颜色图像并按统计单元对亮度进行统计分析，便能够精确快速地找到拼接亮暗线在图像上的位置并对拼接亮暗线进行补偿；因此，可以大大提高效率，避免传统方法耗时长、效率低、对校正人员要求较高的问题。

至此，本文中应用了具体个例对本发明的拼接亮暗线补偿方法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 (10)

1.一种拼接亮暗线补偿方法，其特征在于，包括步骤：

(a)获取点亮有多个同颜色显示单元的拼接式显示屏的拍摄图像；

(b)对所述拍摄图像进行区域定位以获取所述拍摄图像中对应所述拼接式显示屏的一显示区域的图像区域的宽度和高度；

(c)获取所述拼接式显示屏的多个拼接单元在所述拍摄图像上的映射尺寸和拼接位置；

(d)确定每一个拼接位置处是否存在拼接亮暗线；以及

(e)确定存在拼接亮暗线的拼接位置处两侧的拼接单元的多个边缘显示单元的亮度补偿系数，以用于补偿所述拼接亮暗线；

其中，步骤(d)包括以下子步骤：

(d1)选取包含所述拼接位置的待统计区域；

(d2)确定统计单元的大小并在所述待统计区域中划分出沿一第一方向排列的多个统计单元，其中每相邻两个统计单元部分重叠且在所述第一方向上偏移预设数量的图像像素；

(d3)对所述多个统计单元的多个亮度值进行统计分析以判断所述多个统计单元中是否存在于所述第一方向上位置连续的N个统计单元的亮度值比所述多个统计单元中的其他统计单元的亮度值均偏高或均偏低，其中N为大于或等于3的整数；以及

(d4)当子步骤(d3)的判断结果为“是”，则表示所述拼接位置处存在拼接亮暗线，反之当子步骤(d3)的判断结果为“否”，则表示所述拼接位置处不存在拼接亮暗线。

2.如权利要求1所述的拼接亮暗线补偿方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述多个拼接单元具有相同的大小，每一个拼接单元在所述拍摄图像上的映射尺寸满足关系：

Module_Width＝Partition_Width/x

Module_Height＝Partition_Height/y

其中，Module_Width和Module_Height分别为所述映射尺寸的宽度与高度，x和y分别为拼接式显示屏在宽度与高度方向上的拼接单元个数，Partition_Width和Partition_Height分别为所述图像区域在宽度与高度方向上的图像像素数。

3.如权利要求1所述的拼接亮暗线补偿方法，其特征在于，在子步骤(d2)中，所述统计单元的大小满足关系：

BlockSize＝BlockSize_Width×BlockSize_Height

BlockSize_Width＝ROUND(Partition_Width/Width,0)+1

BlockSize_Height＝ROUND(Partition_Height/Height,0)+1

其中，BlockSize为统计单元的大小，BlockSize_Width和BlockSize_Height分别为统计单元在宽度与高度方向上的图像像素数，Partition_Width和Partition_Height分别为所述图像区域在宽度与高度方向上的图像像素数，Width和Height分别为所述拼接式显示屏在宽度与高度方向上的物理像素数。

4.如权利要求1所述的拼接亮暗线补偿方法，其特征在于，每相邻两个统计单元在所述第一方向上偏移一个图像像素。

5.如权利要求1所述的拼接亮暗线补偿方法，其特征在于，所述子步骤(d3)包括：

对所述多个亮度值按大小进行排序以得到排序后的多个亮度值所对应的一统计单元位置序列；以及

判断所述统计单元位置序列的前端N个统计单元和末端N个统计单元分别在所述第一方向上是否位置连续。

6.如权利要求1所述的拼接亮暗线补偿方法，其特征在于，N＝BlockSize_Width-1，其中，BlockSize_Width为统计单元在宽度方向上的图像像素数，且所述第一方向为统计单元的宽度方向。

7.如权利要求1所述的拼接亮暗线补偿方法，其特征在于，在步骤(e)中，每一个边缘显示单元的亮度补偿系数由用于确定存在所述拼接亮暗线的所述N个统计单元所对应的最小亮度值或最大亮度值和标尺亮度确定，其中所述标尺亮度为所述第一方向上不包含所述拼接亮暗线的一个统计单元的亮度值或者是所述第一方向上位于所述拼接亮暗线两侧且不包含所述拼接亮暗线的两个统计单元的亮度平均值。

8.如权利要求1所述的拼接亮暗线补偿方法，其特征在于，在步骤(e)之后，还包括步骤：

对所述多个边缘显示单元的亮度补偿系数进行直线拟合，以对所述亮度补偿系数进行修正。

9.如权利要求1所述的拼接亮暗线补偿方法，其特征在于，所述拼接式显示屏为LED显示屏。

10.如权利要求1所述的拼接亮暗线补偿方法，其特征在于，步骤(a)中的多个同颜色显示单元为绿色LED灯点。