CN105528990A - Led显示屏均匀性校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED显示屏均匀性校正方法，其包括步骤：(i)采集LED显示屏的原始亮度值；(ii)根据所述原始亮度值利用平滑滤波函数确定所述LED显示屏的目标亮度值；(iii)根据所述目标亮度值与所述原始亮度值之间的差异计算所述LED显示屏的LED灯点校正系数；以及(iv)将所述LED灯点校正系数上传并存储至所述LED显示屏的控制系统硬件中以用于所述LED显示屏的均匀性校正。本发明对LED显示屏各个LED灯点或像素点的亮度值采用平滑滤波算法进行亮度调整，使得整个屏幕的亮度在视觉上均匀一致，大大提高了LED显示屏的显示效果。
Description
技术领域
本发明涉及LED显示校正技术领域，尤其涉及一种LED显示屏均匀性校正方法。
背景技术
目前，LED显示屏在室内或者户外的应用越来越广泛。LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管来显示文字、图形、动画、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。LED(LightEmittingDiode，发光二极管)的发光亮度是由发光频率决定的，在使用过程中，由于制造误差和老化现象的影响，每一个LED灯点的发光频率并不是完全一致的，这会导致LED显示屏整体亮度不均匀，出现麻点及马赛克等现象，严重的影响了LED显示屏的显示效果。为了提高显示屏的显示效果，必须进行均匀性校正。
传统均匀性校正是采用逐点校正方法来解决以上问题，具体为采用PWM调制通过改变脉冲宽度来调节不同的LED灯点显示不同的亮度。在LED灯点显示过程中，视频信号经过控制电路被转换为脉冲宽度，然后经过驱动芯片发送给LED灯点从而驱动LED灯点。硬件的校正系数处理就是在视频信号转换为脉冲宽度被送到驱动芯片之前将其与校正系数相乘。其具体乘以校正系数的原理为：假设有两个LED灯点，其亮度相比校正目标值均偏亮，但偏亮的程度不一样，为了解决亮度不一致，使用亮度校正技术计算出的校正系数，根据系数调节输入脉冲宽度，从而对LED灯点亮度进行一致性调节。
然而，逐点校正在提高均匀度的同时，也带来了LED显示屏的亮度损失。逐点校正是通过测量LED显示屏每颗LED灯点的亮度，得到每个LED灯点的校正系数，应用校正系数对每颗LED灯点的驱动进行精确调整，从而实现亮色一致。而正是驱动控制的实现方式决定了校正后亮度必然损失。目前主流的逐点校正实现方式是脉宽调整方式，这就注定了逐点校正必然是“压高就低”，校正后的亮度损失无可避免，以致于校正后的屏幕整体亮度比未校正的屏幕整体亮度低。
发明内容
因此，为克服现有技术存在的缺陷和不足，本发明提出一种LED显示屏均匀性校正方法。
具体地，本发明实施例提出的一种LED显示屏均匀性校正方法，包括步骤：(i)采集LED显示屏的原始亮度值；(ii)根据所述原始亮度值利用平滑滤波函数确定所述LED显示屏的目标亮度值；(iii)根据所述目标亮度值与所述原始亮度值之间的差异计算所述LED显示屏的LED灯点校正系数；以及(iv)将所述LED灯点校正系数上传并存储至所述LED显示屏的控制系统硬件中以用于所述LED显示屏的均匀性校正。
在本发明的一个实施例中，步骤(i)具体包括：控制所述LED显示屏按照预设顺序显示多种单色画面；以及通过图像采集设备拍摄所述多种单色画面并进行图像处理以得到所述LED显示屏各个LED灯点的原始亮度值作为所述LED显示屏的原始亮度值；以及步骤(ii)具体包括：根据各个LED灯点的原始亮度值利用平滑滤波函数确定相对应的各个LED灯点的目标亮度值。
在本发明的一个实施例中，步骤(i)具体包括：控制所述LED显示屏显示纯色画面；以及通过图像采集设备拍摄所述纯色画面并进行图像处理以得到所述LED显示屏各个LED像素点的原始亮度值作为所述LED显示屏的原始亮度值；步骤(ii)具体包括：根据各个LED像素点的原始亮度值利用平滑滤波函数确定相对应的各个LED像素点的目标亮度值；以及步骤(iii)具体包括：根据各个LED像素点的目标亮度值与原始亮度值之间的差异计算各个LED像素点的校正系数，并将各个LED像素点的校正系数作为相对应LED像素点中所包含的多种颜色LED灯点的校正系数。
在本发明的一个实施例中，所述平滑处理函数为高斯滤波器或均值滤波器。
在本发明的一个实施例中，所述平滑滤波器函数为大尺寸平滑滤波函数。
在本发明的一个实施例中，所述大尺寸平滑滤波函数为高斯滤波器且均方差半径大于20或者为均值滤波器且模板大小大于10*10。
在本发明的一个实施例中，所述LED显示屏为RGB全彩LED显示屏。
此外，本发明另一实施例提出的一种LED显示屏均匀性校正方法，包括步骤：(a)通过控制LED显示屏显示单色或纯色画面来获取所述LED显示屏的各个LED灯点或LED像素点的原始亮度值；(b)根据各个LED灯点或LED像素点的原始亮度值利用平滑滤波函数确定相对应的各个LED灯点或LED像素点的目标亮度值，以使得各个同颜色LED灯点的目标亮度值或各个LED像素点的目标亮度值不相同；(c)根据各个LED灯点或LED像素点的目标亮度值与原始亮度值之间的差异计算所述LED显示屏的各个LED灯点或LED像素点的校正系数；以及(d)将各个LED灯点或LED像素点的校正系数上传并存储至所述LED显示屏的控制系统硬件中以用于所述LED显示屏的均匀性校正。
由上可知，本发明实施例对LED显示屏各个LED灯点或像素点的亮度值采用平滑滤波算法进行亮度调整，使得整个屏幕的亮度在视觉上均匀一致，大大提高了LED显示屏的显示效果。
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。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为本发明实施例提出的一种LED显示屏均匀性校正方法的流程图。
图2a和图2b分别为相关于本发明实施例的未经过平滑滤波处理和经过平滑处理后的某一行LED灯点的亮度分布曲线图。
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。
本发明实施例提出的一种LED显示屏均匀性校正方法合理利用LED显示屏中每个LED灯点的发光亮度，解决LED显示屏亮度不均匀的问题，同时将处理过程中产生的亮度损失控制在较小范围。
【第一实施例】
本发明第一实施例提出的LED显示屏均匀性校正方法例如由以下步骤实现，且图1中示出各个步骤；本实施例的LED显示屏以RGB全彩LED显示屏为例。
第一步，采集LED显示屏的原始亮度值，具体为控制LED显示屏按照预设顺序显示多种单色画面，也即按照预设顺序显示红色(R)画面、绿色(G)画面和蓝色(B)画面，其中红色画面例如是通过以最大亮度点亮多个红色LED灯点而形成，绿色画面例如是通过以最大亮度点亮多个绿色LED灯点而形成，蓝色画面例如是通过以最大亮度点亮多个蓝色LED灯点而形成。并且，在LED显示屏按照预设顺序显示红色画面、绿色画面和蓝色画面的过程中，利用图像采集设备例如相机拍摄所显示的红色画面、绿色画面和蓝色画面；之后通过对拍摄得到的红色、绿色和蓝色画面图像进行图像处理即可得到LED显示屏的原始亮度值，此处的原始亮度值是指LED显示屏的各个LED灯点的原始亮度值。
第二步，确定LED显示屏的目标亮度值，具体为根据第一步得到的LED灯点原始亮度值利用平滑滤波函数确定相对应的LED灯点目标亮度值。此处，平滑滤波函数可选择高斯滤波器或均值滤波器或者其他的平滑滤波函数；而利用平滑滤波函数处理某种参数的初始值以得到相对应的目标值的方法为现有技术，在此不再详述。
其中，若选用高斯滤波器，当其作为大尺寸平滑滤波函数时均方差半径σ大于20；高斯滤波器的公式为：其中(x，y)为高斯滤波模板上对应点的位置；
若采用均值滤波器，当其作为大尺寸平滑滤波函数时模板大小应大于10*10。
第三步，计算LED显示屏的LED灯点校正系数，具体为采用第二步得到的LED灯点目标亮度值和第一步得到的相对应LED灯点原始亮度值之间的差异即可计算得到LED灯点校正系数，从而调节R、G、B颜色LED灯点的亮度衰减比例。至于利用原始亮度值和目标亮度值之间的差异计算LED灯点校正系数的方法为现有技术，在此不再详述。
第四步，将LED灯点校正系数上传并存储至LED显示屏的控制系统硬件例如接收卡中以用于LED显示屏的均匀性校正。通过试验结果发现：本实施例提出的采用滤波技术校正LED显示屏均匀性的方法既可以保证LED显示屏亮度较为均匀，同时可以降低处理后的屏幕亮度损失。
为便于理解本发明，下面将详细说明本实施例的LED显示屏均匀性校正的实现原理：
传统模式下认为，均匀性高是指全屏LED灯点亮度数值接近一致；而根据人眼视觉特性，当显示屏不存在剧烈局部变化的亮度缺陷时，其显示画面在感知上就是均匀的，而实际LED显示屏的LED灯点发光频率并不一致，它服从一定范围内的随机分布，例如，选取LED显示屏中的某一行LED灯点，从图2a可以看出其发光频率分布的随机性。传统逐点校正方法将高于校正目标值的LED灯点全部按照比例衰减，因此使得处理后的屏幕亮度有损失。但本发明实施例采用平滑滤波处理后使所有LED灯点的亮度总体服从谐函数分布，如图2b所示，经过平滑滤波处理之后，LED灯点较高发光频率和较低发光频率之间可以平滑过渡，达到人眼视觉上的均匀性效果，从而解决了LED显示屏发光不均匀问题。由于这种方法兼顾了所有LED灯点，平滑后的亮度均值和原始亮度值分布接近，因此亮度损失相对于现有的“压高就低”方法(也即将同颜色LED灯点的亮度调整至同一目标值)大幅度降低，在保证了LED显示屏具有更高显示亮度的情况下，提高了显示的均匀性。
【第二实施例】
本发明第二实施例提出的LED显示屏均匀性校正方法例如由以下步骤实现，本实施例的LED显示屏以RGB全彩LED显示屏为例。
第一步，采集LED显示屏的原始亮度值，具体为控制LED显示屏纯白色画面，其中纯白色画面例如是通过以最大亮度点亮多个红色LED灯点、多个绿色LED灯点和多个蓝色LED灯点而形成。并且，在LED显示屏显示纯白色画面的过程中，利用图像采集设备例如相机拍摄所显示的纯白色画面；之后通过对拍摄得到的纯白色画面图像进行图像处理即可得到LED显示屏的LED灯点原始亮度值，此处LED灯点原始亮度值是指各个LED像素点(典型地由一个RLED、一个GLED和一个BLED构成)的原始亮度值。
第二步，确定LED显示屏的目标亮度值，具体为根据第一步得到的LED像素点原始亮度值利用平滑滤波函数确定相对应的LED像素点目标亮度值。此处，平滑滤波函数可选择高斯滤波器或均值滤波器或者其他的平滑滤波函数；而利用平滑滤波函数处理某种参数的初始值以得到相对应的目标值的方法为现有技术，在此不再详述。
其中，若选用高斯滤波器，当其作为大尺寸平滑滤波函数时均方差半径σ大于20；高斯滤波器的公式为：其中(x，y)为高斯滤波模板上对应点的位置；
若采用均值滤波器，当其作为大尺寸平滑滤波函数时模板大小应大于10*10。
第三步，计算LED显示屏的LED灯点校正系数，具体为采用第二步得到的LED像素点目标亮度值和第一步得到的相对应LED像素点原始亮度值之间的差异即可计算得到LED像素点校正系数，并将得到的LED像素点校正系数直接作为相对应的R、G、B颜色LED灯点校正系数，也即同一个LED像素点中的各种颜色LED灯点的校正系数设为相同，借此调节R、G、B颜色LED灯点的亮度衰减比例。至于利用原始亮度值和目标亮度值之间的差异计算LED像素点校正系数的方法为现有技术，在此不再详述。
第四步，将LED灯点校正系数上传并存储至LED显示屏的控制系统硬件例如接收卡中以用于LED显示屏的均匀性校正。通过试验结果发现：本实施例提出的采用滤波技术校正LED显示屏均匀性的方法既可以保证LED显示屏亮度较为均匀，同时可以降低处理后的屏幕亮度损失。
另外，值得一提的是，本发明前述实施例利用平滑滤波算法进行亮度调整的方法不限于应用于LED显示屏亮度校正时的亮度分量处理，也可应用于LED显示屏色度校正时的亮度分量处理。
综上所述，本发明实施例对LED显示屏各个LED灯点或像素点的亮度值采用平滑滤波算法进行亮度调整，使得整个屏幕的亮度在视觉上均匀一致，大大提高了LED显示屏的显示效果；也即本发明实施例并非如现有技术将同颜色LED灯点的亮度调整目标值设为同一亮度值(例如亮度均值)从而采用“压高就低”的方式对各个同颜色LED灯点进行亮度调整。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，包括步骤：
(i)采集LED显示屏的原始亮度值；
(ii)根据所述原始亮度值利用平滑滤波函数确定所述LED显示屏的目标亮度值；
(iii)根据所述目标亮度值与所述原始亮度值之间的差异计算所述LED显示屏的LED灯点校正系数；以及
(iv)将所述LED灯点校正系数上传并存储至所述LED显示屏的控制系统硬件中以用于所述LED显示屏的均匀性校正。
2.如权利要求1所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，
步骤(i)具体包括：控制所述LED显示屏按照预设顺序显示多种单色画面；以及通过图像采集设备拍摄所述多种单色画面并进行图像处理以得到所述LED显示屏各个LED灯点的原始亮度值作为所述LED显示屏的原始亮度值；以及
步骤(ii)具体包括：根据各个LED灯点的原始亮度值利用平滑滤波函数确定相对应的各个LED灯点的目标亮度值。
3.如权利要求1所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，
步骤(i)具体包括：控制所述LED显示屏显示纯色画面；以及通过图像采集设备拍摄所述纯色画面并进行图像处理以得到所述LED显示屏各个LED像素点的原始亮度值作为所述LED显示屏的原始亮度值；
步骤(ii)具体包括：根据各个LED像素点的原始亮度值利用平滑滤波函数确定相对应的各个LED像素点的目标亮度值；以及
步骤(iii)具体包括：根据各个LED像素点的目标亮度值与原始亮度值之间的差异计算各个LED像素点的校正系数，并将各个LED像素点的校正系数作为相对应LED像素点中所包含的多种颜色LED灯点的校正系数。
4.如权利要求1所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，所述平滑处理函数为高斯滤波器或均值滤波器。
5.如权利要求1所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，所述平滑滤波器函数为大尺寸平滑滤波函数。
6.如权利要求5所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，所述大尺寸平滑滤波函数为高斯滤波器且均方差半径大于20或者为均值滤波器且模板大小大于10*10。
7.如权利要求1所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，所述LED显示屏为RGB全彩LED显示屏。
8.一种LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，包括步骤：
(a)通过控制LED显示屏显示单色或纯色画面来获取所述LED显示屏的各个LED灯点或LED像素点的原始亮度值；
(b)根据各个LED灯点或LED像素点的原始亮度值利用平滑滤波函数确定相对应的各个LED灯点或LED像素点的目标亮度值，以使得各个同颜色LED灯点的目标亮度值或各个LED像素点的目标亮度值不相同；
(c)根据各个LED灯点或LED像素点的目标亮度值与原始亮度值之间的差异计算所述LED显示屏的各个LED灯点或LED像素点的校正系数；以及
(d)将各个LED灯点或LED像素点的校正系数上传并存储至所述LED显示屏的控制系统硬件中以用于所述LED显示屏的均匀性校正。
9.如权利要求8所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，所述平滑滤波器函数为大尺寸平滑滤波函数。
10.如权利要求9所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，所述大尺寸平滑滤波函数为高斯滤波器且均方差半径大于20或者为均值滤波器且模板大小大于10*10。
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