CN106960653A - 一种模组色斑修复装置及方法 - Google Patents

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刘钊
郑增强
李苗
唐斐
沈亚非
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Abstract

本发明公开了一种模组色斑修复装置及方法，用于为平面显示模组提供Mura补偿图像信号，该装置包括：DeMura数据接收端口，用于接收DeMura数据；视频接收端口，用于接收原图像信号；解析模块，用于将该原图像信号解码成帧图像的灰度矩阵，并根据该灰度矩阵和DeMura数据获得该帧图像的补偿数据；合成模块，用于将该补偿数据叠加到该灰度矩阵中，得到补偿后的帧图像信号。本发明能够为不支持Mura缺陷修复功能的平面显示模组提供模组色斑修复信号。

Description

一种模组色斑修复装置及方法
技术领域
本发明涉及平面显示色斑修复技术领域，具体涉及到一种不需要通过DeMuraTconIC和Flash IC就可以直接对平面显示模组的色斑缺陷进行修复的装置及方法。
背景技术
平面显示器具有高分辨率、高亮度以及无几何变形等优点，同时由于其体积小、重量轻和功耗低，因而被广泛的应用在人们日常使用的消费电子产品中，例如电视、电脑、手机、平板等。平面显示模组是平面显示器的主体组成部分，其制造工艺复杂，需要近百道工序，因此在制造过程中难免会出现各种显示缺陷，而这些显示缺陷较为常见的是Mura(色斑)缺陷。Mura缺陷是在同一光源且底色相同的画面下，因视觉感受到的不同颜色或者亮度的差异，从而给人们带来视觉上的不适，严重影响着平面显示器的品质。
目前已有专门针对平面显示模组Mura缺陷修复的相关技术，如中国专利《液晶显示面板的不良显示修复系统及修复方法》(公开号CN103761933A)、中国专利《一种消除液晶显示器Mura的方法和装置》(公告号CN103680449B)。如图1所示，这些Mura缺陷修复技术采用的技术方案是将DeMura数据(Mura补偿数据)写入到平面显示模组的Flash IC中，然后由平面显示模组的DeMuraTcon IC(Mura补偿芯片)从Flash IC中读取DeMura数据，并将DeMura数据叠加到原始图像数据中输出补偿后的图像画面，其存在以下不足：
1)现有技术中，为了使平面显示模组支持Mura缺陷修复功能，平面显示模组必须搭配有集成DeMuraTcon IC的Tcon驱动板，其PCB板中还必须搭配有一块大容量(一般不小于1MByte)的Flash IC用于储存DeMura数据，这将增加平面显示模组的制造成本。
2)现有技术中，支持Mura缺陷修复功能的平面显示模组的Flash IC普遍采用单路SPI总线进行读写，由于SPI总线带宽和Flash颗粒读写速度的限制，DeMura数据烧录到Flash IC的时间较长，这种先由外部SPI适配器向Flash写入数据，后由DeMuraTcon IC从Flash IC加载DeMura数据的过程耗时较长，导致平面显示模组的显示启动速度较慢，不利于平面显示模组产线Mura缺陷快速修复。
3)现有技术中，对于不支持Mura缺陷修复功能的平面显示模组，如果需要新增Mura缺陷修复功能，则需要重新设计模组的PCB板和Tcon驱动板，这将增加平面显示模组的设计成本和生产周期。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种模组色斑修复装置及方法，能够为不支持Mura缺陷修复功能的平面显示模组提供模组色斑修复信号。
为实现上述目的，本发明提供一种模组色斑修复装置，用于为平面显示模组提供Mura补偿图像信号，该装置包括：
DeMura数据接收端口，用于接收DeMura数据；
视频接收端口，用于接收原图像信号；
解析模块，用于将该原图像信号解码成帧图像的灰度矩阵，并根据该灰度矩阵和DeMura数据获得该帧图像的补偿数据；
合成模块，用于将该补偿数据叠加到该灰度矩阵中，得到补偿后的帧图像信号。
进一步地，上述技术方案中该装置还包括存储模块，用于存储该DeMura数据；该存储模块为eMMC或SD卡。
更进一步地，上述技术方案中该存储模块的通讯接口为SDIO接口。
更进一步地，上述技术方案中该视频接收端口与平面显示模组中的TCON板电连接，该合成模块与平面显示模组中的显示面板电连接。
更进一步地，上述技术方案中该装置还包括图像编码模块，用于将该帧图像信号转换成平面显示模组能够识别的图像信号格式。
此外，本发明还另外提供一种采用上述模组色斑修复装置的色斑修复方法，该DeMura数据包括多个补偿灰阶节点，以及与该多个补偿灰阶节点一一对应的多个节点查找表；该色斑修复方法包括以下步骤：
1)将原图像信号解码成帧图像的灰度矩阵，并查找该灰度矩阵中每一个像素点的灰度值所处的补偿灰阶节点区间，确定每一个所述像素点的补偿灰阶节点；
2)根据每一个所述像素点的补偿灰阶节点及该补偿灰阶节点对应的节点查找表获得该每一个所述像素点的补偿数据，得到与该灰度矩阵同阶的补偿数据矩阵；
3)将该补偿数据矩阵叠加到该灰度矩阵中，得到补偿后的帧图像信号。
进一步地，上述技术方案中若像素点Px的灰度值处在任一个所述补偿灰阶节点上，则从该任一个所述补偿灰阶节点对应的节点查找表中获得与该像素点Px同行或同列相邻位置的像素点m、n的补偿数据，并通过下列公式得到该像素点Px在当前灰阶的补偿数据：
P＝((XN-XPx)*M+(XPx-XM)*N)/(XN-XM)
其中，像素点m、n与像素点Px同行，XPx表示像素点Px的横坐标，P表示像素点Px的补偿数据；XM表示像素点m的横坐标，M表示像素点m的补偿数据；XN表示像素点n的横坐标，N表示像素点n的补偿数据；
或者，
P＝((YN-YPx)*M+(YPx-YM)*N)/(YN-YM)
其中，像素点m、n与像素点Px同列，YPx表示像素点Px的纵坐标，P表示像素点Px的补偿数据；YM表示像素点m的纵坐标，M表示像素点m的补偿数据；YN表示像素点n的纵坐标，N表示像素点n的补偿数据。
更进一步地，上述技术方案中若像素点Py的灰度值处在相邻的两个所述补偿灰阶节点Plane1、Plane2之间，则分别获得该像素点Py的灰度值处在Plane1、Plane2时的补偿数据，并通过下列公式得到该像素点Py在当前灰阶T时的补偿数据：
P＝((Plane2-T)*S+(T-Plane1)*R)/(Plane2-Plane1)
其中，P表示像素点Py处在当前灰阶T时的补偿数据，R表示像素点Py处在Plane2时的补偿数据，S表示像素点Py处在Plane1时的补偿数据。
更进一步地，上述技术方案中该DeMura数据还包括上限灰阶值和下限灰阶值，该上限灰阶值和下限灰阶值对应的节点查找表为0。
更进一步地，上述技术方案中将该视频接收端口与平面显示模组中的TCON板电连接，将该合成模块与平面显示模组中的显示面板电连接。
本发明较现有技术的有益之处在于：
1)本发明能够直接为平面显示模组提供补偿后的图像信号，能够直接适配不支持Mura缺陷修复功能的平面显示模组，不需要重新为平面显示模组设计驱动电路，能够节约平面显示模组的硬件设计成本。
2)本发明采用eMMC或SD卡存储DeMura数据，并且采用SDIO通讯接口对DeMura数据进行读写，以及直接为平面显示模组提供补偿后的图像信号，能够极大的提升Demura数据的载入速度以及平面显示模组的显示启动速度。
3)本发明能够直接对平面显示模组进行Mura缺陷修复，不需要平面显示模组专门搭配有集成DeMuraTcon IC的Tcon驱动板，也不需要平面显示模组专门搭配有用于储存DeMura数据的大容量Flash IC，能够节约平面显示模组的硬件制造成本。
附图说明
图1现有的支持Mura缺陷修复功能的平面显示模组的架构示意图；
图2本发明模组色斑修复装置的一种实施例结构示意图；
图3本发明目标像素点及其相邻位置像素点示意图；
图4本发明目标像素点的补偿数据与补偿灰阶节点的关系示意图；
图5本发明模组色斑修复装置的另一种实施例结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
本实施例以10位处理系统(即1024级灰度)、分辨率为3840*2160、视频信号采用LVDS接口标准的平面显示模组进行Mura缺陷修复为例进行说明。需要说明的是，本发明还适用于RGB、HDMI、TTL、DP、MIPI和V-BY-ONE等接口标准的平面显示模组的Mura缺陷修复，本实施例仅以LVDS接口标准的平面显示模组的Mura缺陷修复为例进行说明。
如图2所示，本发明实施例的硬件主要包括DeMura数据接收端口、存储模块、解析模块、合成模块、图像编码模块、视频接收端口、视频发送端口。其中，DeMura数据接收端口与外部DeMura数据生成设备连接，用于接收外部DeMura数据生成设备输入的DeMura LUT(DeMura查找表，即补偿数据查找表)和DeMura Control Data(DeMura控制数据)等DeMura数据(DeMura数据生成设备用于在模组产线上对平面显示模组进行检测生成DeMura数据)；存储模块为eMMC或SD卡，其通讯接口为SDIO接口，用于存储DeMura LUT和DeMura ControlData，该存储模块在系统断电后所储存的数据不消失；视频接收端口与外部视频信号源连接用于接收外部视频信号源发送的LVDS视频信号；解析模块用于将分辨率为3840*2160的LVDS视频信号解码为每一帧图像、每一个像素点的灰度数据，得到每一帧图像的灰度矩阵(其大小为3840*2160)，并根据DeMura LUT和DeMura Control Data查找该灰度矩阵中每一个像素点对应的补偿灰阶节点区间，通过线性插值计算实时得到每一个像素点对应的补偿数据；合成模块用于将补偿数据叠加到对应像素点的灰度数据上，得到补偿后的帧图像信号；图像编码模块用于将补偿后的帧图像信号转换成平面显示模组能够识别的LVDS接口标准的视频信号，并通过视频发送端口传送到平面显示模组的信号接口上。
上述实施例中，解析模块从存储模块中载入DeMura Control Data和DeMura LUT，该过程在系统开机后自动执行，完成以后后续不需要再执行。
上述实施例中，该DeMura Control Data包括Higbound(上限灰阶值)、Lowbound(下限灰阶值)、多个补偿灰阶节点Plane。如表1所示，本实施例的Higbound为1000、Lowbound为20、补偿灰阶节点Plane1为100、补偿灰阶节点Plane2为240、补偿灰阶节点Plane3为900。
表1
Lowbound 20
Plane1 100
Plane2 240
Plane3 900
Highbound 1000
上述实施例中，该DeMura LUT中包括有与该多个补偿灰阶节点Plane一一对应的多个节点查找表Plane LUT(Plane1LUT、Plane2LUT、Plane3LUT…PlaneN LUT)，由于每一个补偿灰阶节点Plane都对应一个节点查找表，所以补偿灰阶节点Plane的数量决定节点查找表Plane LUT的数量。本实施例以3个补偿灰阶节点Plane1、Plane2、Plane3及3个节点查找表Plane1LUT、Plane2LUT、Plane3LUT为例进行说明。
上述实施例中，当某一像素点的灰度值处在某一个补偿灰阶节点上时，则该像素点的补偿数据按照该补偿灰阶节点对应的节点查找表进行线性插值计算生成，即在位置上采用线性插值法计算目标像素点在当前灰阶下的补偿数据，如图3所示，P是需要补偿的目标像素点，A、B、C、D是从DeMura Control Data中获取的相邻四个位置节点，从补偿灰阶节点对应的节点查找表中可以直接获取到A、B、C、D四点的补偿数据。则像素点P的补偿数据可以利用下列公式计算获得：
M＝((YM-YA)*D+(YD-YM)*A)/(YD-YA)
N＝((YN-YB)*C+(YC-YN)*B)/(YC-YB)
P＝((XN-XP)*M+(XP-XM)*N)/(XN-XM)
其中，XP表示P点的横坐标，P表示P点的补偿数据；XM、YM表示M点的横坐标和纵坐标，M表示M点的补偿数据；XN、YN表示N点的横坐标和纵坐标，N表示N点的补偿数据；YA表示A点的纵坐标，A表示A点的补偿数据；YB表示B点的纵坐标，B表示B点的补偿数据；YC表示C点的纵坐标，C表示C点的补偿数据；YD表示D点的纵坐标，D表示D点的补偿数据。
本实施例以像素点P(2067，1850)在灰度为240(即Plane2)下的补偿数据计算为例进行说明：例如像素点P(2067，1850)相邻四个位置节点坐标分别为A(2064，1840)，B(2080，1840)，C(2080，1856)，D(2064，1856)，从Plane2LUT中提取出这四个位置节点在灰阶240下的补偿数据A＝-5，B＝2，C＝4，D＝-2，则计算可得像素点P在灰阶240下的补偿数据P1为-1.9297，其计算公式如下：
M＝((1850-1840)*(-2)+(1856-1850)*(-5))/(1856-1840)＝-3.125
N＝((1850-1840)*4+(1856-1850)*2)/(1856-1840)＝3.25
P1＝((2080-2067)*M+(2067-2064)*N)/(2080-2064)＝-1.9297。
上述实施例中，当某一像素点的灰度值处在两个补偿灰阶节点之间时，则该像素点的补偿数据按照该两个补偿灰阶节点对应的两个节点查找表进行线性插值计算生成，即在灰度上采用线性插值法计算目标像素点在目标灰阶下的补偿数据，如图4所示，R、S是目标像素点在Plane3和Plane2灰阶下的补偿数据，则目标像素点P在T灰阶下的补偿数据由下列公式计算获得：
PT＝((Plane3-T)*S+(T-Plane2)*R)/(Plane3-Plane2)。
例如像素点P处在Plane2上的最终补偿数据为7.8203(从Plane2LUT中取值)，像素点P处在Plane1上的最终补偿数据为20.5(从Plane1LUT中取值)，则像素点P在120灰阶的补偿数据为：
P120＝(7.8203*(120-100)+20.5*(240-120))/(240-100)＝18.6886。
为了进一步说明平面显示模组的Mura缺陷修复过程，下文以(2067、1849)、(2068、1849)、(2067、1850)、(2068、1850)4个像素点组成的2*2大小的图像区块的修复为例进行说明。本实施例中，Lowbound、Highbound对应的节点查找表全部为0。
假设某帧图像中2*2矩阵的像素灰度数据为：
其中，点(2067、1849)的像素灰度为80，根据表1及图4可知，点(2067、1849)的像素灰度处于Lowbound与plane 1之间，则像素灰度为80时该像素点的补偿数据按照该位置点在两个补偿灰阶节点上对应的补偿数据进行线性插值计算生成。假设该点在plane1对应的补偿数据为5.5(从Plane1LUT中取值)，根据公式可算出像素灰度为80时该像素点的补偿数据为：
P80＝[(100-80)*0+(80-20)*5.5]/(100-20)＝4.125。
点(2067、1850)的像素灰度为240，根据表1及图4可知，点(2068、1849)的像素灰度处于plane 2上，假设该像素点最临近的四个补偿平面节点的坐标分别为A(2064，1840)，B(2080，1840)，C(2080，1856)，D(2064，1856)，如果这四个点在plane2下的补偿数据分别为A＝-5，B＝2，C＝4，D＝-2(从Plane2LUT中取值)，则计算可得点(2067，1850)在灰阶240下的补偿数据P240为-1.9297，其计算公式如下：
M＝((1850-1840)*(-2)+(1856-1850)*(-5))/(1856-1840)＝-3.125
N＝((1850-1840)*4+(1856-1850)*2)/(1856-1840)＝3.25
P240＝((2080-2067)*M+(2067-2064)*N)/(2080-2064)＝-1.9297。
点(2068、1849)的像素灰度为200，根据表1及图4可知，点(2068、1849)的像素灰度处于plane1与plane2之间，则像素灰度为200时该像素点的补偿数据按照该位置点在两个补偿灰阶节点上对应的补偿数据进行线性插值计算生成。假设该点在plane1对应的补偿数据为5.5(从Plane1LUT中取值)，在plane2对应的补偿数据为-2.5(从Plane2LUT中取值)，根据公式可算出像素灰度为200时该像素点的补偿数据为：
P200＝[(200-100)*-2.5+(240-200)*5.5]/(240-100)＝-0.25。
点(2068、1850)的像素灰度为950，根据表1及图4可知，点(2068、1850)的像素灰度处于plane 3与Highbound之间，则像素灰度为950时该像素点的补偿数据按照该位置点在两个补偿灰阶节点上对应的补偿数据进行线性插值计算生成。假设该点在plane3对应的补偿数据为1.55(从Plane3LUT中取值)，根据公式可算出像素灰度为950时该像素点的补偿数据为：
P950＝[(1000-950)*1.55+(950-900)*0]/(1000-900)＝0.775。
通过上述计算，可知该2*2矩阵对应的灰度补偿数据为：
则，该2*2矩阵最终在平面显示模组上显示的灰度值为：
实施例2
如图5所示，本发明实施例的硬件主要包括DeMura数据接收端口、存储模块、解析模块、合成模块和视频接收端口。其中，DeMura数据接收端口与外部DeMura数据生成设备连接，用于接收外部DeMura数据生成设备输入的DeMura LUT(DeMura查找表，即补偿数据查找表)和DeMura Control Data(DeMura控制数据)等DeMura数据；存储模块为eMMC或SD卡，其通讯接口为SDIO接口，用于存储DeMura LUT和DeMura Control Data，该存储模块在系统断电后所储存的数据不消失；视频接收端口与平面显示模组中的TCON板电连接，用于接收TCON板发送的LVDS视频信号；解析模块用于将视频信号解码为每一帧图像、每一个像素点的灰度数据，得到每一帧图像的灰度矩阵，并根据DeMura LUT和DeMura Control Data查找该灰度矩阵中每一个像素点对应的补偿灰阶节点区间，通过线性插值计算实时得到每一个像素点对应的补偿数据；合成模块与平面显示模组中的显示面板电连接，合成模块将补偿数据叠加到对应像素点的灰度数据上，得到补偿后的帧图像信号后直接输出到显示面板上进行显示。
实施例2对原图像信号的具体处理方法及流程同实施例1。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以设计出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种模组色斑修复装置，用于为平面显示模组提供Mura补偿图像信号，其特征在于，该装置包括：
DeMura数据接收端口，用于接收DeMura数据；
视频接收端口，用于接收原图像信号；
解析模块，用于将该原图像信号解码成帧图像的灰度矩阵，并根据该灰度矩阵和DeMura数据获得该帧图像的补偿数据；
合成模块，用于将该补偿数据叠加到该灰度矩阵中，得到补偿后的帧图像信号。
2.根据权利要求1所述的模组色斑修复装置，其特征在于，该装置还包括存储模块，用于存储该DeMura数据；该存储模块为eMMC或SD卡。
3.根据权利要求2所述的模组色斑修复装置，其特征在于，该存储模块的通讯接口为SDIO接口。
4.根据权利要求1至3任一项所述的模组色斑修复装置，其特征在于，该视频接收端口与平面显示模组中的TCON板电连接，该合成模块与平面显示模组中的显示面板电连接。
5.根据权利要求1至3任一项所述的模组色斑修复装置，其特征在于，该装置还包括图像编码模块，用于将该帧图像信号转换成平面显示模组能够识别的图像信号格式。
6.一种采用权利要求1所述的模组色斑修复装置的色斑修复方法，其特征在于，该DeMura数据包括多个补偿灰阶节点，以及与该多个补偿灰阶节点一一对应的多个节点查找表；该色斑修复方法包括以下步骤：
1)将原图像信号解码成帧图像的灰度矩阵，并查找该灰度矩阵中每一个像素点的灰度值所处的补偿灰阶节点区间，确定每一个所述像素点的补偿灰阶节点；
2)根据每一个所述像素点的补偿灰阶节点及该补偿灰阶节点对应的节点查找表获得该每一个所述像素点的补偿数据，得到与该灰度矩阵同阶的补偿数据矩阵；
3)将该补偿数据矩阵叠加到该灰度矩阵中，得到补偿后的帧图像信号。
7.根据权利要求6所述的色斑修复方法，其特征在于，若像素点Px的灰度值处在任一个所述补偿灰阶节点上，则从该任一个所述补偿灰阶节点对应的节点查找表中获得与该像素点Px同行或同列相邻位置的像素点m、n的补偿数据，并通过下列公式得到该像素点Px在当前灰阶的补偿数据：
P＝((XN-XPx)*M+(XPx-XM)*N)/(XN-XM)
其中，像素点m、n与像素点Px同行，XPx表示像素点Px的横坐标，P表示像素点Px的补偿数据；XM表示像素点m的横坐标，M表示像素点m的补偿数据；XN表示像素点n的横坐标，N表示像素点n的补偿数据；
或者，
P＝((YN-YPx)*M+(YPx-YM)*N)/(YN-YM)
其中，像素点m、n与像素点Px同列，YPx表示像素点Px的纵坐标，P表示像素点Px的补偿数据；YM表示像素点m的纵坐标，M表示像素点m的补偿数据；YN表示像素点n的纵坐标，N表示像素点n的补偿数据。
8.根据权利要求6所述的色斑修复方法，其特征在于，若像素点Py的灰度值处在相邻的两个所述补偿灰阶节点Plane1、Plane2之间，则分别获得该像素点Py的灰度值处在Plane1、Plane2时的补偿数据，并通过下列公式得到该像素点Py在当前灰阶T时的补偿数据：
P＝((Plane2-T)*S+(T-Plane1)*R)/(Plane2-Plane1)
其中，P表示像素点Py处在当前灰阶T时的补偿数据，R表示像素点Py处在Plane2时的补偿数据，S表示像素点Py处在Plane1时的补偿数据。
9.根据权利要求8所述的色斑修复方法，其特征在于，该DeMura数据还包括上限灰阶值和下限灰阶值，该上限灰阶值和下限灰阶值对应的节点查找表为0。
10.根据权利要求6-9任一项所述的色斑修复方法，其特征在于，将该视频接收端口与平面显示模组中的TCON板电连接，将该合成模块与平面显示模组中的显示面板电连接。
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