CN107256689A - Led显示屏亮度校正后的均匀性修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法，该方法以红绿蓝三颜色的校正系数图为基础，对校正系数图进行灰度处理，得到亮度校正后均匀性不一致区域，并映射到原校正系数图上，利用逐级加权递变收缩算法对原校正系数图该区域内的像素点的灰度值进行处理运算，得到每个像素点修正后的灰度值，替代原校正系数图该区域的校正系数，上传LED显示屏并保存。本发明上位机为开发平台，通过对校正后的系数图进行修正处理来达到校正均匀性修复的目的，减小对采集设备和采集方式的要求，利于工程应用，节约成本。

Description

LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法
技术领域
本发明属于LED显示校正技术和图像处理领域，涉及一种LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法。
背景技术
LED显示屏作为一种多媒体显示终端，显示效果是衡量其好坏的一个重要指标，其中亮度显示均匀性好坏更是重中之重。由于发光二极管的离散性、衰减性等原因，LED显示屏存在亮度显示不均匀的问题，严重影响显示效果。为了克服该问题，LED显示屏的逐点亮度校正技术应运而生，且发展迅速，极大提高了显示质量。
普遍应用的LED逐点校正技术是通过工业相机(CCD或者CMOS)，或者单反相机对显示屏进行逐点采集，得到显示屏上每颗LED灯的红绿蓝三基色相对亮度值，根据相对亮度值计算出各自的校正系数，上传数据并保存，达到校正的目的。然而，用于校正的工业相机或者单反相机并不是标准的亮度测量仪器，没有经过严格的标定，导致校正过程相机采集到的LED灯点亮度值存在较大的亮度误差；同时，又因为LED的发光特性，光学系统的成像特性和采集方式等因素会对采集产生影响，所以在采集过程中采集到的亮度数据较存在中间较大边缘较小或者中间较小边缘较大等现象，不能真实反应LED灯点的亮度差异，最终导致校正系数不准确，均匀性不好，出现严重的曲面现象，即红绿蓝三基色校正后的部分区域中间亮两边暗或者中间暗两边暗，与其余区域出现明显的分界现象，严重影响显示效果。
为了解决由于采集设备引起的采集数据不准确而导致的校正效果不好的问题，在校正的过程中，相机远离LED显示屏，尽量使屏幕中心法线与光电传感器中心法线重合，减小边缘采集引入的误差和采集角度引入的误差。但是，随着工业的快速发展，市场对超大屏幕显示的需求越来越多，对屏幕尺寸要求越来越大，对显示效果要求越来越高，而采集设备的发展却相对比较缓慢，大分辨率的采集相机价格很高，小分辨率的采集相机无法满足效果需求。所以人们提出了一种对相机标定的方法：
(1)在黑暗的环境下，利用发光均匀的标准光源(例如积分球)发光，采集相机对保准光源进行拍照采集，调整光源的发光强度和相机的光圈使光电传感器的每个像素点都处于不饱和状态，记录此时每个像素点的采集数据，为绝对值；
(2)通过比较每个像素点的亮度差异计算各点的转换系数；
(3)最后使显示屏的中心法线与光电传感器的中心法线重合并对LED显示屏进行采集得到亮度相对值，每个LED灯点亮度值再与转换系数相乘，得到该LED灯点的准确的亮度值，达到准确校正的目的。
虽然该方法能提高采集准确性，但是由于采集设备的消耗性，更换聚焦镜头、光电传感器，或者从新换一套校正设备，每次采集设备的变更都会导致标定不准确，需要从新标定，这大大的提高了成本，降低效率。同时，虽然解决了采集设备不准确的问题，但是由于LED的发光特性，光学系统的成像特性和采集方式等因素仍然会导致亮度校正后部分区域出现中间亮两边暗或者中间暗两边暗的现象依然存在。传统的图像灰度修复算法仅仅是对灰度图像进行修复，而LED显示屏亮度校正系数图每个像素点具有特定的比例关系，不能够随意的改变，所以应用传统的图像灰度修复算法会出现马赛克现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法，该方法通过对校正后的系数图进行修正处理来达到校正均匀性修复的目的，减小了对采集设备和采集方式的要求，节约了成本。
为了解决上述技术问题，本发明的LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法如下：
步骤一、读取LED显示屏亮度校正系统中的校正系数图并确定校正系数图上的曲面区域和非曲面区域；
步骤二、计算非曲面区域和曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值；
步骤三、将曲面区域红、绿、蓝三颜色的灰度平均值与非曲面区域红、绿、蓝三颜色的灰度平均值的比值分别作为曲面区域红、绿、蓝三个颜色的最大修正权值；
步骤四、根据逐级递变加权收缩算法的原理，以递变的方式由曲面区域边缘逐级向曲面区域中心进行加权收缩，得到曲面区域内各像素点的红、绿、蓝三颜色校正系数最终修正值。
所述步骤一中可以采用下述方法确定校正系数图上的曲面区域和非曲面区域：
将校正系数图中各像素点对应的灰度数据上传到LED显示屏上并保存；观察LED显示屏上红、绿、蓝三个颜色的单色显示效果，找到存在曲面区域的位置，映射到校正系数图上的相对区域，再将该区域向四周扩散，每个方向扩散NX个像素点，0.001％N≤NX≤0.02％N，N为校正系数图上像素点的数量，得到校正系数图的曲面区域；记录曲面区域内的像素点坐标；将曲面区域以外的区域作为非曲面区域，再记录非曲面区域的像素点坐标。
所述步骤一中还可以采用下述方法确定校正系数图上的曲面区域和非曲面区域：
一、读取校正系数图中各像素点对应的红、绿、蓝三个颜色的灰度数据，分别画出红、绿、蓝三个颜色各自的灰度直方图；
二：针对任一颜色，设校正系数图中各像素点的灰度为Ii，i＝0,1,2.....N，N为校正系数图上像素点的数量，灰度直方图中灰度最集中区域对应的像素点灰度值为In，根据式(1)计算各像素点的相对亮度偏差Δi；
将绝对值|Δi|大于亮度偏差理论值Δn的所有相对亮度偏差Δi提取出来并按照正负分为两个数组Ap、An存放；
三、找出数组Ap、An中各元素对应的像素点在校正系数图中的物理坐标；若同一数组中元素对应的像素点彼此相邻点的数量达不到整个校正系数图上像素点总数量的1‰,则认为是误差点，若彼此相邻点的个数超过整个校正系数图上像素点总数量的1‰，则记录这些像素点的位置坐标，将这些像素点所在的区域作为虚拟曲面区域G0k；将虚拟曲面区域G0k向四周扩散，每个方向扩散X个像素点，其中H'是以递变的方式逐级向曲面区域中心进行加权收缩时任一颜色每级行递变的数据量(红色记为HR'，绿色记为Hg'，蓝色记为Hb')，W'是以递变的方式逐级向曲面区域中心进行加权收缩时任一颜色每级列递变的数据量(红色记为WR'，绿色记为Wg'，蓝色记为Wb')，记录其物理坐标，定义该区域为过渡曲面区域G1k；将虚拟曲面区域G0k与过渡曲面区域G1k合在一起共同作为曲面区域；将曲面区域边界点以外的区域作为非曲面区域G2k。
所述步骤二中，可以采用下述两种方法计算非曲面区域和曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值。
方法一
将曲面区域各像素点的红、绿、蓝灰度值取平均作为曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值Loqr’，Loqg’，Loqb’；将非曲面区域各像素点的红、绿、蓝灰度值取平均作为非曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值Lpr’，Lpg’，Lpb’。
方法二
设曲面区域像素点的红、绿、蓝灰度值分别为Loqr(xi,yi)，Loqg(xi,yi)，Loqb(xi,yi)，xi∈W，yi∈H，其中W为校正系数图上曲面区域像素点的列数，H为校正系数图上曲面区域像素点的行数；非曲面区域像素点的红、绿、蓝灰度值分别为Lpr(xi,yi)，Lpg(xi,yi)，Lpb(xi,yi)，xi∈Wa，yi∈Ha，且其中Wa为校正系数图上像素点的列数，Ha为校正系数图上像素点的行数；将曲面区域和非曲面区域所有像素点的红、绿、蓝灰度值分别从小到大排列，两端各舍掉NY个像素点的灰度值,1％N≤NY≤1.5％N，N＝Wa×Ha；根据公式(2)计算非曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值Lpr’，Lpg’，Lpb’和曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值Loqr’，Loqg’，Loqb’：
所述步骤三中，可以根据公式(3)、(4)确定红、绿、蓝三个颜色的最大修正权值Wmaxr，Wmaxg，Wmaxb；
所述步骤四中，确定曲面区域内各像素点的红、绿、蓝三颜色校正系数最终修正值的方法如下：
(1)根据逐级递变加权收缩算法的原理，以递变的方式逐级向曲面区域中心进行加权收缩，每次收缩权值为Δw，0.005-≤Δw≤0.015，设最小权值为1，最大权值为Wmax，则根据式(5)得到红、绿、蓝三个颜色各自的权值递变级数Xr，Xg，Xb；
(2)利用公式(6-1)、(6-2)求出红、绿、蓝三个颜色各自的每级行递变的数据量为Hr’，Hg’，Hb’，列递变的数据量为Wr’,，Wg’，Wb’：
其中W为校正系数图上曲面区域像素点的列数，H为校正系数图上曲面区域像素点的行数；
(3)若曲面区域表现为中间暗两边亮，则最大权值Wmax为小于1的数值，此时Wmax-1≤0，利用公式(7-1)、(7-2)、(7-3)分别计算曲面区域内各像素点的红、绿、蓝三颜色校正系数最终修正值；
Lr”(xm,yn)＝Lr'(xm,yn)×(1+kr×0.01) (7-1)
Lg”(xm,yn)＝Lg'(xm,yn)×(1+kg×0.01) (7-2)
Lb”(xm,yn)＝Lb'(xm,yn)×(1+kb×0.01) (7-2)
式(7-1)中(kr-1)×W′r≤m≤W-(kr-1)×W′r，(kr-1)×H′r≤n≤H-(kr-1)×H′r，kr＝1,2......Xr；
式(7-2)中(kg-1)×Wg'≤m≤W-(kg-1)×Wg',(kg-1)×Hg'≤n≤H-(kg-1)×Hg'，kg＝1,2......Xg；
式(7-3)中(kb-1)×Wb'≤m≤W-(kb-1)×Wb',(kb-1)×Hb'≤n≤H-(kb-1)×Hb'，kb＝1,2......Xb；
若曲面区域表现为中间亮两边暗，则最大权值Wmax为大于1的数值，此时Wmax-1≥0，利用公式(8-1)、(8-2)、(8-3)分别计算曲面区域内各像素点的红、绿、蓝三颜色校正系数最终修正值；
Lr”(xm,yn)＝Lr'(xm,yn)×(1-kr×0.01) (8-1)
Lg”(xm,yn)＝Lg'(xm,yn)×(1-kg×0.01) (8-2)
Lb”(xm,yn)＝Lb'(xm,yn)×(1-kb*0.01) (8-3)
式(8-1)中(Kr-1)×W′r≤m≤W-(kr-1)×W′r，(kr-1)×H′r≤n≤H-(kr-1)×H′r，kr＝1,2......Xr；
式(8-2)中(kg-1)×Wg'≤m≤W-(kg-1)×Wg',(kg-1)×Hg'≤n≤H-(kg-1)×Hg'，kg＝1,2......Xg；
式(8-3)中(kb-1)×Wb'≤m≤W-(kb-1)×Wb',(kb-1)×Hb'≤n≤H-(kb-1)×Hb'，kb＝1,2......Xb；
式(7-1)、(7-2)、(7-3)、(8-1)、(8-2)、(8-3)中，xm(m＝0,1,2.....W)和yn(n＝0,1,2....H)是以曲面区域为基准的W×H二维区域内的点；
其中Lr”(xm,yn)、Lg”(xm,yn)、Lb”(xm,yn)是曲面区域内各像素点红、绿、蓝三颜色的校正系数最终修正值；Lr’(xm,yn)、Lg’(xm,yn)、Lb’(xm,yn)是曲面区域内像素点红、绿、蓝三颜色的原始校正系数值，即校正系数图中各像素点红、绿、蓝三颜色的灰度数据。
本发明根据逐级加权递变收缩算法求出从区域边界向中间逐级递变过程中属于不同级的所有像素点的各自修正值，快速准确的对校正系数图进行修复，修正了亮度校正过程中由于采集设备的光学效应和采集方式带来的曲面问题。同时，可以根据现场显示效果和现场需求进行快速定位修正，适用于任何采集设备和采集方法，具有很大的工程应用价值。该方法适用于任一采集相机(工业相机或者单反相机)，不需要对采集相机进行前期标定，可以任意选择采集位置，只需要对校正后的校正系数进行处理就可达到曲面修复，提高校正效果的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为LED显示屏亮度、色度校正曲面产生原理图。
图2为本发明红颜色校正系数图。
图3为本发明红颜色的灰度直方图。
图4为本发明曲面区域边界选择图。
图5为本发明逐级递变加权收缩算法的收缩方式图。
图6为本发明曲面校正后的红颜色校正系数图。
图7为本发明的LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法流程图。
具体实施方式
对LED显示屏用校正设备进行亮度校正，首先需要将采集设备2放置于LED显示屏1的前面，采集显示屏亮度参数，如图1所示(图中ω为轴外点LED采集光线入射角)，得到显示屏上每颗LED灯的红、绿、蓝三颜色相对亮度值，然后根据相对亮度值计算出各自的校正系数，上传数据并保存。由于LED显示屏亮度校正采集系统中采集设备本身不准确性和光学成像等因素，会导致校正后曲面的产生。
本发明通过上位机编程实现LED显示屏亮度校正后的均匀性修复，下面仅以红基色亮度校正后的均匀性修复为例进行具体说明。
如图7所示，本发明的LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法具体如下：
步骤一、读取LED显示屏亮度校正系统中的校正系数图并确定曲面区域和非曲面区域；
本发明可以采用下述两种方法确定校正系数图上的曲面区域和非曲面区域。
方法一：将校正系数图中各像素点对应的灰度数据上传到LED显示屏上并保存；观察LED显示屏上红、绿、蓝三个颜色的单色显示效果，找到存在曲面区域的位置，映射到校正系数图上的相对区域，再将该区域向四周扩散，每个方向扩散NX个像素点，0.001％N≤NX≤0.02％N，得到校正系数图的曲面区域；记录曲面区域内的像素点坐标；将曲面区域以外的区域作为非曲面区域，再记录非曲面区域的像素点坐标。
方法二：
一、如图2所示(图中仅以红基色为例)，设校正系数图宽度为Wa个像素点，高度为Ha个像素点；读取校正系数图中红、绿、蓝三颜色的灰度数据并分别存入上位机的数组R，G，B中，在上位机中画出各自的灰度直方图Rd，Gd，Bd，如图3所示(图中仅以红基色灰度直方图为例，灰度直方图中中间亮两边暗)。
二、设校正系数图中各像素点的灰度为Ii，i＝0,1,2.....Wa×Ha，灰度直方图中灰度最集中区域对应的像素点灰度值为In，将校正系数图中各像素点的灰度Ii从大到小分别与In做差再相除,得到每个像素点的相对亮度偏差Δi,，如公式(1)所示：
再将该相对亮度偏差Δi与管芯的亮度偏差理论值Δn进行比较(对于同一批次的管芯该亮度偏差理论值Δn大小范围是一样的，因此对于所有像素点都使用同一批次管芯的显示屏，其所有像素点的管芯的亮度偏差理论值Δn均相同)，将绝对值|Δi|大于亮度偏差理论值Δn的所有相对亮度偏差Δi提取出来，存入数组A。然后将数组A中的元素按照正负分为两个数组Ap、An存放。
三、对数组Ap、An分别进行处理，得到数组Ap、An中各元素对应的像素点在校正系数图中的物理坐标，对每个像素点的物理坐标进行判断，若同一数组(数组Ap或数组An)中元素对应的像素点彼此相邻点的数量达不到整个校正系数图上像素点总数量的1‰，则认为是误差点，若彼此相邻点的个数超过整个校正系数图上像素点总数量的1‰，则记录这些像素点的位置坐标，将这些像素点所在的区域作为虚拟曲面区域G0k，并将这些像素点记为Loi，如图4所示。然后为了确保曲面区域与非曲面区域校正后不出现明显的过渡现象，再以扩散的方式将虚拟曲面区域G0k向四周扩散，每个方向扩散10个像素点，记录其物理坐标，并定义该扩散的区域为过渡曲面区域G1k，该区域内像素点记为Lqi；虚拟曲面区域G0k与过渡曲面区域G1k合在一起共同作为曲面区域。记曲面区域的宽度为W个像素点，高度为H个像素点。曲面区域边界点以外的区域即为非曲面区域G2k，将非曲面区域G2k内的像素点记为Lpi；
步骤二、计算非曲面区域和曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值；
本发明可以直接将曲面区域各像素点的红、绿、蓝灰度值取平均作为曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值；直接将非曲面区域各像素点的红、绿、蓝灰度值取平均作为非曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值；
为防止不可靠点引入误差，本发明还可以采用下述方法计算非曲面区域和曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值：
设曲面区域像素点的红、绿、蓝灰度值分别为Loqr(xi,yi)，Loqg(xi,yi)，Loqb(xi,yi)(xi∈W，yi∈H)，其中W为校正系数图上曲面区域像素点的列数，H为校正系数图上曲面区域像素点的行数；非曲面区域红、绿、蓝灰度值分别为Lpr(xi,yi)，Lpg(xi,yi)，Lpb(xi,yi)(xi∈Wa,yi∈Ha且)，其中Wa为校正系数图上像素点的列数，Ha为校正系数图上像素点的行数；将校正系数图上所有像素点的红、绿、蓝灰度值分别从小到大排列，两端各舍掉1％个像素点的灰度值，以防止不可靠点引入误差。设非曲面区域像素点红、绿、蓝灰度平均值分别为Lpr’，Lpg’，Lpb’,曲面区域像素点红、绿、蓝灰度平均值为Loqr’，Loqg’，Loqb’，如公式(2)所示：
步骤三、根据公式(2)求出的红、绿、蓝三颜色曲面区域的灰度平均值与非曲面区域的灰度平均值确定其比值Qr，Qg，Qb，如公式(3)所示：
利用公式(3)求出的红、绿、蓝三颜色真实曲面区域的灰度平均值与非曲面区域的灰度平均值的比值确定红、绿、蓝三个颜色的最大修正权值Wmaxr，Wmaxg，Wmaxb；
步骤四、根据逐级递变加权收缩算法的原理，以递变的方式由曲面区域边缘逐级向曲面区域中心进行加权收缩，得到曲面区域内各像素点的红、绿、蓝三颜色校正系数最终修正值；具体方法如下：
(1)、为了确保曲面区域边缘和非曲面区域边缘校正后不出现明显过渡现象和马赛克现象，所以对选定曲面区域边缘的校正数据应用逐级加权递变收缩算法进行处理。不同位置的同级权值相同，且每一级的权值都不一样，逐级增大或者逐级减小。
根据人眼对LED显示屏白场的亮度敏感度特性可知，当白场亮度相差3％时，可以被人眼分辨出来。为了确保红、绿、蓝三个颜色修复后合成的白场亮度偏差在人眼可接受范围内，红、绿、蓝各自逐级亮度改变不能超过1％，所以三个颜色各自的逐级权值最大增加1％。设权值最小级为1，将曲面区域的红绿蓝平均亮度值Lor’，Log’，Lob’和非曲面区域的平均亮度值Lpr’，Lpg’，Lpb’的比值设为最大级权值wmaxr，wmaxg，wmaxn(保留小数点后两位)，所以权值范围为1～wmaxr，1～wmaxg，1～wmaxb，权值逐级变化大小Δw＝0.01。
根据逐级递变加权收缩算法的原理，以递变的方式逐级向真实曲面区域中心进行加权收缩，每次收缩权值为0.01，范围从最小权值1到最大权值Wmax，根据公式(5)得到红、绿、蓝三个颜色各自的权值递变级数Xr，Xg，Xb；
(2)、为了确保区域的所有边界都不出现过渡现象，边界的四个方向需要同时向中间按照各自的递变步进量收缩。根据公式(6-1)、(6-2)可以求出红、绿、蓝三个颜色各自的每级行递变的数据量为Hr’，Hg’，Hb’，列递变的数据量为Wr’,，Wg’，Wb’：
逐级递变加权收缩算法的收缩方式如图5所示。
(3)、根据红、绿、蓝三个颜色各自的最大修正权值的大小、递变级数和每一级的行、列权值递变的数据量，按照图5所示的收缩方式进行计算，分别得到红、绿、蓝三个颜色各自的灰度修正值。
若曲面区域表现为中间暗两边亮，则最大权值Wmax为小于1的数值，此时Wmax-1≤0，利用公式(7-1)、(7-2)、(7-3)计算曲面区域内各像素点的红、绿、蓝三颜色校正系数最终修正值；
Lr”(xm,yn)＝Lr'(xm,yn)×(1+kr×0.01) (7-1)
Lg”(xm,yn)＝Lg'(xm,yn)×(1+kg×0.01) (7-2)
Lb”(xm,yn)＝Lb'(xm,yn)×(1+kb×0.01) (7-3)
式(7-1)中(kr-1)×Wr′≤m≤W-(kr-1)×Wr′，(kr-1)×Hr′≤n≤H-(kr-1)×Hr′，kr＝1,2......Xr；
式(7-2)中(kg-1)×Wg'≤m≤W-(kg-1)×Wg',(kg-1)×Hg'≤n≤H-(kg-1)×Hg'，kg＝1,2......Xg；
式(7-3)中(kb-1)×Wb'≤m≤W-(kb-1)×Wb',(kb-1)×Hb'≤n≤H-(kb-1)×Hb'，kb＝1,2......Xb；
式(7-1)、(7-2)、(7-3)中xm(m＝0,1,2.....W)和yn(n＝0,1,2....H)；
若曲面区域表现为中间亮两边暗，则最大权值Wmax为大于1的数值，此时Wmax-1≥0，递变收缩值从大到小，曲面区域中间灰度降低最大。所以此时三个颜色各自的修正值如公式(8-1)、(8-2)、(8-3)所示；
Lr”(xm,yn)＝Lr'(xm,yn)×(1-kr×0.01) (8-1)
Lg”(xm,yn)＝Lg'(xm,yn)×(1-kg×0.01) (8-2)
Lb”(xm,yn)＝Lb'(xm,yn)×(1-kb*0.01) (8-3)
式(8-1)中(kr-1)×Wr′≤m≤W-(kr-1)×Wr′，(kr-1)×Hr′≤n≤H-(kr-1)×Hr′，kr＝1,2......Xr；
式(8-2)中(kg-1)×Wg'≤m≤W-(kg-1)×Wg',(kg-1)×Hg'≤n≤H-(kg-1)×Hg'，kg＝1,2......Xg；
式(8-3)中(kb-1)×Wb'≤m≤W-(kb-1)×Wb',(kb-1)×Hb'≤n≤H-(kb-1)×Hb'，kb＝1,2......Xb；
式(8-1)、(8-2)、(8-3)中xm(m＝0,1,2.....W)和yn(n＝0,1,2....H)是以曲面区域为基准的W×H二维区域内的点。
其中Lr”(xm,yn)、Lg”(xm,yn)、Lb”(xm,yn)是曲面区域内红绿蓝三颜色(m,n)点校正系数最终修正值；Lr’(xm,yn)、Lg’(xm,yn)、Lb’(xm,yn)是曲面区域内红绿蓝三颜色(m,n)点的原始校正系数值(即校正系数图中各像素点红、绿、蓝三颜色的灰度数据。)
通过上述方法进行循环求解，求出曲面区域红绿蓝三颜色每个递变等级的所有像素点校正系数修正值，找到相对于校正系数图上的像素点，替换存储并上传到LED显示屏上，达到校正系数图曲面修正目的，提高显示效果。红基色修正后校正系数图如图6所示。
应当理解的是，本部分所描述的仅仅是本发明的较优选的实施方式，并不能构成对本发明保护范围的限制。例如nx，NY，Δw在具体实施方式中均取的优选值，并不应理解为对这些参数选择范围的限制。

Claims (7)

1.一种LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤一、读取LED显示屏亮度校正系统中的校正系数图并确定校正系数图上的曲面区域和非曲面区域；
步骤二、计算非曲面区域和曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值；
步骤三、将曲面区域红、绿、蓝三颜色的灰度平均值与非曲面区域红、绿、蓝三颜色的灰度平均值的比值分别作为曲面区域红、绿、蓝三个颜色的最大修正权值；
步骤四、根据逐级递变加权收缩算法的原理，以递变的方式由曲面区域边缘逐级向曲面区域中心进行加权收缩，得到曲面区域内各像素点的红、绿、蓝三颜色校正系数最终修正值。
2.根据权利要求1所述的LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法，其特征在于所述步骤一中采用下述方法确定校正系数图上的曲面区域和非曲面区域：
将校正系数图中各像素点对应的灰度数据上传到LED显示屏上并保存；观察LED显示屏上红、绿、蓝三个颜色的单色显示效果，找到存在曲面区域的位置，映射到校正系数图上的相对区域，再将该区域向四周扩散，每个方向扩散NX个像素点，0.001％N≤NX≤0.02％N，N为校正系数图上像素点的数量，得到校正系数图的曲面区域；记录曲面区域内的像素点坐标；将曲面区域以外的区域作为非曲面区域，再记录非曲面区域的像素点坐标。
3.根据权利要求1所述的LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法，其特征在于所述步骤一中采用下述方法确定校正系数图上的曲面区域和非曲面区域：
一、读取校正系数图中各像素点对应的红、绿、蓝三个颜色的灰度数据，分别画出红、绿、蓝三个颜色各自的灰度直方图；
二：针对任一颜色，设校正系数图中各像素点的灰度为Ii，i＝0,1,2.....N，N为校正系数图上像素点的数量，灰度直方图中灰度最集中区域对应的像素点灰度值为In，根据式(1)计算各像素点的相对亮度偏差Δi；
<mrow> <msub> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>I</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>I</mi> <mi>n</mi> </msub> </mfrac> <mo>,</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>2</mn> <mo>...</mo> <mi>N</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
将绝对值|Δi|大于亮度偏差理论值Δn的所有相对亮度偏差Δi提取出来并按照正负分为两个数组Ap、An存放；
三、找出数组Ap、An中各元素对应的像素点在校正系数图中的物理坐标；若同一数组中元素对应的像素点彼此相邻点的数量达不到整个校正系数图上像素点总数量的1‰,则认为是误差点，若彼此相邻点的个数超过整个校正系数图上像素点总数量的1‰，则记录这些像素点的位置坐标，将这些像素点所在的区域作为虚拟曲面区域G0k；将虚拟曲面区域G0k向四周扩散，每个方向扩散X个像素点，其中H'是以递变的方式逐级向曲面区域中心进行加权收缩时任一颜色每级行递变的数据量，W'是以递变的方式逐级向曲面区域中心进行加权收缩时任一颜色每级列递变的数据量，记录其物理坐标，定义该区域为过渡曲面区域G1k；将虚拟曲面区域G0k与过渡曲面区域G1k合在一起共同作为曲面区域；将曲面区域边界点以外的区域作为非曲面区域G2k。
4.根据权利要求1所述的LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法，其特征在于所述步骤二中，采用下述方法得到非曲面区域和曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值：
将曲面区域各像素点的红、绿、蓝灰度值取平均作为曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值Loqr’，Loqg’，Loqb’；将非曲面区域各像素点的红、绿、蓝灰度值取平均作为非曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值Lpr’，Lpg’，Lpb’。
5.根据权利要求1所述的LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法，其特征在于所述步骤二中，采用下述方法计算非曲面区域和曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值：
设曲面区域像素点的红、绿、蓝灰度值分别为Loqr(xi,yi)，Loqg(xi,yi)，Loqb(xi,yi)，xi∈W，yi∈H，其中W为校正系数图上曲面区域像素点的列数，H为校正系数图上曲面区域像素点的行数；非曲面区域像素点的红、绿、蓝灰度值分别为Lpr(xi,yi)，Lpg(xi,yi)，Lpb(xi,yi)，xi∈Wa，yi∈Ha，且其中Wa为校正系数图上像素点的列数，Ha为校正系数图上像素点的行数；将曲面区域和非曲面区域所有像素点的红、绿、蓝灰度值分别从小到大排列，两端各舍掉NY个像素点的灰度值,1％N≤NY≤1.5％N，N＝Wa×Ha；根据公式(2)计算非曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值Lpr’，Lpg’，Lpb’和曲面区域像素点红、绿、蓝三颜色的灰度平均值Loqr’，Loqg’，Loqb’：
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6.根据权利要求4或5所述的LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法，其特征在于所述步骤三中，根据公式(3)、(4)确定红、绿、蓝三个颜色的最大修正权值Wmaxr，Wmaxg，Wmaxb；
<mrow> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>=</mo> <msup> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>q</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>/</mo> <msup> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>g</mi> </msub> <mo>=</mo> <msup> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>q</mi> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>/</mo> <msup> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>=</mo> <msup> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>q</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>/</mo> <msup> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
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7.根据权利要求1所述的LED显示屏亮度校正后的均匀性修复方法，其特征在于所述步骤四中，确定曲面区域内各像素点的红、绿、蓝三颜色校正系数最终修正值的方法如下：
(1)根据逐级递变加权收缩算法的原理，以递变的方式逐级向曲面区域中心进行加权收缩，每次收缩权值为Δw，0.005-≤Δw≤0.015，设最小权值为1，最大权值为Wmax，则根据式(5)得到红、绿、蓝三个颜色各自的权值递变级数Xr，Xg，Xb；
<mrow> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>X</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>=</mo> <mo>|</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>w</mi> <mrow> <mi>max</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>w</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>X</mi> <mi>g</mi> </msub> <mo>=</mo> <mo>|</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>w</mi> <mrow> <mi>max</mi> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>w</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>X</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>=</mo> <mo>|</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>w</mi> <mrow> <mi>max</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>w</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
(2)利用公式(6-1)、(6-2)求出红、绿、蓝三个颜色各自的每级行递变的数据量为Hr’，Hg’，Hb’，列递变的数据量为Wr’,，Wg’，Wb’：
<mrow> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msup> <msub> <mi>H</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mfrac> <mi>H</mi> <msub> <mi>X</mi> <mi>r</mi> </msub> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msup> <msub> <mi>H</mi> <mi>g</mi> </msub> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mfrac> <mi>H</mi> <msub> <mi>X</mi> <mi>g</mi> </msub> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msup> <msub> <mi>H</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mfrac> <mi>H</mi> <msub> <mi>X</mi> <mi>b</mi> </msub> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
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其中W为校正系数图上曲面区域像素点的列数，H为校正系数图上曲面区域像素点的行数；
(3)若曲面区域表现为中间暗两边亮，则最大权值Wmax为小于1的数值，此时Wmax-1≤0，利用公式(7-1)、(7-2)、(7-3)分别计算曲面区域内各像素点的红、绿、蓝三颜色校正系数最终修正值；
Lr”(xm,yn)＝Lr'(xm,yn)×(1+kr×0.01) (7-1)
Lg”(xm,yn)＝Lg'(xm,yn)×(1+kg×0.01) (7-2)
Lb”(xm,yn)＝Lb'(xm,yn)×(1+kb×0.01) (7-2)
式(7-1)中(kr-1)×Wr′≤m≤W-(kr-1)×Wr′，(kr-1)×Hr′≤n≤H-(kr-1)×Hr′，kr＝1,2......Xr；
式(7-2)中(kg-1)×Wg'≤m≤W-(kg-1)×Wg',(kg-1)×Hg'≤n≤H-(kg-1)×Hg'，kg＝1,2......Xg；
式(7-3)中(kb-1)×Wb'≤m≤W-(kb-1)×Wb',(kb-1)×Hb'≤n≤H-(kb-1)×Hb'，kb＝1,2......Xb；
若曲面区域表现为中间亮两边暗，则最大权值Wmax为大于1的数值，此时Wmax-1≥0，利用公式(8-1)、(8-2)、(8-3)分别计算曲面区域内各像素点的红、绿、蓝三颜色校正系数最终修正值；
Lr”(xm,yn)＝Lr'(xm,yn)×(1-kr×0.01) (8-1)
Lg”(xm,yn)＝Lg'(xm,yn)×(1-kg×0.01) (8-2)
Lb”(xm,yn)＝Lb'(xm,yn)×(1-kb*0.01) (8-3)
式(8-1)中(kr-1)×Wr′≤m≤W-(kr-1)×Wr′，(kr-1)×Hr′≤n≤H-(kr-1)×Hr′，kr＝1,2......Xr；
式(8-2)中(kg-1)×Wg'≤m≤W-(kg-1)×Wg',(kg-1)×Hg'≤n≤H-(kg-1)×Hg'，kg＝1,2......Xg；
式(8-3)中(kb-1)×Wb'≤m≤W-(kb-1)×Wb',(kb-1)×Hb'≤n≤H-(kb-1)×Hb'，kb＝1,2......Xb；
式(7-1)、(7-2)、(7-3)、(8-1)、(8-2)、(8-3)中，xm(m＝0,1,2.....W)和yn(n＝0,1,2....H)是以曲面区域为基准的W×H二维区域内的点；其中Lr”(xm,yn)、Lg”(xm,yn)、Lb”(xm,yn)是曲面区域内各像素点红、绿、蓝三颜色的校正系数最终修正值；Lr’(xm,yn)、Lg’(xm,yn)、Lb’(xm,yn)是曲面区域内像素点红、绿、蓝三颜色的原始校正系数值，即校正系数图中各像素点红、绿、蓝三颜色的灰度数据。
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