CN112967669A - 一种提高led显示屏灰度一致性的校正方法 - Google Patents

一种提高led显示屏灰度一致性的校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法如下：在高灰度级下对LED显示屏进行逐点亮度一次校正；计算校正后LED显示屏在各灰度级下的均匀性，将均匀性小于均匀性阈值时对应的灰度级记为不均匀灰度级；分别拍摄逐点亮度一次校正后LED显示屏红、绿、蓝图像，根据不均匀灰度级下各模块设定区域的亮度积分值计算各模块的修正系数；将各模块内每个像素的亮度一次校正系数分别乘以该像素所在模块在不均匀灰度级下的修正系数，得到该像素的最终校正系数；利用各像素的最终校正系数完成LED显示屏灰度一致性的校正。本发明大大缩小了硬件存储资源，提高了计算速度，保证了模块之间的亮度一致性。

Description

一种提高LED显示屏灰度一致性的校正方法
技术领域
本发明属于LED显示屏光学采集校正技术领域，涉及一种提高LED显示屏灰度一致性的校正方法。
背景技术
传统的LED显示屏光学采集校正方法通常是对LED显示屏在高灰度级下进行一次逐点校正，然而在某些情况下，尤其是低电流低灰度时，经过一次逐点校正后，在不同灰度级下校正后的显示屏一致性会呈现明显的不同。此时对某些不满意的灰度级可以在该灰度级下进行二次逐点校正。由于COB LED显示屏制作工艺的限制，管芯不能经过充分混编，一般一个COB模块使用一张蓝膜上的芯片固晶，模块内部发光芯片变化规律相同，这样就会导致不一致现象在COB LED显示屏上多表现为以模块尺寸为单位的亮暗差异。若采用现有的二次逐点校正技术，则会大大浪费硬件存储资源，并且计算速度慢，不适合工程上应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够大大缩小硬件存储资源，提高计算速度的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法。
为了解决上述技术问题，本发明的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法如下：
在高灰度级下对LED显示屏进行逐点亮度一次校正，得到各像素点的红、绿、蓝亮度一次校正系数；计算校正后LED显示屏在各灰度级下的均匀性；将均匀性小于均匀性阈值uh时对应的灰度级记为不均匀灰度级；
在部分或全部不均匀灰度级下分别拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像，并计算各不均匀灰度级下各模块设定区域的亮度积分值；针对任一不均匀灰度级Gt，设其中LED显示屏上第i行、第j列模块的红、绿、蓝亮度积分值分别为MRi，j(Gt)、MGi，j(Gt)、MBi，j(Gt)；根据公式(1)、(2)、(3)计算不均匀灰度级Gt下各模块的修正系数；
CRi，j(Gt)＝MRtarget(Gt)/MRi，j(Gt)；MRtarget(Gt)＝min(MRi，j(Gt))
CGi，j(Gt)＝MGtarget(Gt)/MGi，j(Gt)；MGtarget(Gt)＝min(MGi，j(Gt))
CBi，j(Gt)＝MBtarget(Gt)/MBi，j(Gt)；MBtarget(Gt)＝min(MBi，j(Gt))
其中CRi，j(Gt)、CGi，j(Gt)、CBi，j(Gt)分别为不均匀灰度级Gt下第i行、第j列模块的红、绿、蓝修正系数；MRtarget(Gt)、MGtarget(Gt)、MBtarget(Gt)分别为不均匀灰度级Gt下各模块设定区域亮度积分值中的最小值；
在不均匀灰度级Gt下，将各模块内每个像素的红、绿、蓝亮度一次校正系数分别乘以该像素所在模块的在该不均匀灰度级Gt下的红、绿、蓝修正系数，得到该像素在不均匀灰度级Gt下的红、绿、蓝最终校正系数；利用各不均匀灰度级下各模块的红、绿、蓝最终校正系数对各模块所有像素进行二次亮度校正，完成LED显示屏灰度一致性的校正。
优选的，所有不均匀灰度级下LED显示屏上各模块的红、绿、蓝修正系数存储于修正系数列表中。
其中uh＝90％～97％。
进一步，将灰度级大于等于灰度级阈值Lh的不均匀灰度级分为多个灰度区间，在每个灰度区间内选取一个不均匀灰度级，设第k个灰度区间选取的不均匀灰度级为Gkt，k＝1,2，…，在不均匀灰度级Gkt下分别拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像；计算不均匀灰度级Gkt下各模块设定区域的亮度积分值；设其中LED显示屏上第i行、第j列模块的红、绿、蓝亮度积分值分别为MRi，j(Gkt)、MGi，j(Gkt)、MBi，j(Gkt)；计算不均匀灰度级Gkt下各模块的红、绿、蓝修正系数；
CRi，j(Gk)＝MRtarget(Gkt)/MRi，j(Gkt)；MRtarget(Gkt)＝min(MRi，j(Gkt))
CGi，j(Gk)＝MGtarget(Gkt)/MGi，j(Gkt)；MGtarget(Gkt)＝min(MGi，j(Gkt))
CBi，j(Gk)＝MBtarget(Gkt)/MBi，j(Gkt)；MBtarget(Gkt)＝min(MBi，j(Gkt))
其中GRi，j(Gk)、CGi，j(Gk)、CBi，j(Gk)分别为第k个灰度区间下LED显示屏上第i行、第j列模块的红、绿、蓝修正系数；MGtarget(Gkt)、MGtarget(Gkt)、MBtarget(Gkt)分别为不均匀灰度级Gkt下各模块设定区域亮度积分值中的最小值；将不均匀灰度级Gkt下各模块的红、绿、蓝修正系数作为第k个灰度区间内对应模块所有像素的红、绿、蓝修正系数。
进一步，针对灰度级小于灰度级阈值Lh的不均匀灰度级，在全部不均匀灰度级下分别拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像，并计算各不均匀灰度级下LED显示屏各模块的红、绿、蓝修正系数。
所述各模块设定区域为模块的整个区域。
优选的，所述各模块设定区域为模块的中心区域、左上角区域、右上角区域、左下角区域或者右下角区域。
优选的，各模块设定区域像素数目为模块像素总数目的50％-85％。
在部分或全部不均匀灰度级下拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像各一张。
为了减少噪声或者环境光影响，在部分或全部不均匀灰度级下使用相机拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像各N张，计算不均匀灰度级Gt下每种颜色N张图像各模块设定区域亮度积分值的均值或者中间值作为该颜色各模块设定区域的亮度积分值,N≥3。
优选的，在暗室条件下拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像，可以得到更好的校正效果。
本发明根据LED显示屏在某些灰度级下按模块出现的不均匀现象提出一种提高LED显示屏灰度一致性的校正方法。针对发光芯片在小电流下的亮度变化不一致问题，该方法可以大大避免低灰逐点采集时亮度低，采集困难的问题，且同一模块内像素点使用同一个修正系数，大大缩小了硬件存储资源，提高了计算速度。本发明利用高灰度逐点校正系数可以消除每个像素点之间的亮度差异，保证了高灰度时模块内部和模块之间的亮度一致性。当低灰时，采用的模块修正系数消除了每个模块之间的差异，保证了模块之间的亮度一致性。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法流程图。
图2为所有像素点点亮后显示绿色时的相机拍摄图像。
图3为LED显示屏模块矩阵示意图。
图4为只点亮LED显示屏每个模块中心区域显示绿色时的相机拍摄图像。
图5为只点亮LED显示屏每个模块中心区域像素点示意图。
图6为只点亮LED显示屏每个模块左上角区域像素点示意图。
具体实施方式
实施例一；LED显示屏灰度级为256级，模块为20×20的像素矩阵；设均匀性阈值uh＝为90％；在1～150灰度级下，LED显示屏的均匀性小于90％，在151～255灰度级下，LED显示屏的均匀性大于等于90％。
本发明的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法如下：
步骤一、在最高灰度级(但不限于最高灰度级,可以在200～256范围内)下对显示屏进行逐点亮度一次校正，得到各像素的红、绿、蓝亮度一次校正系数；其中LED显示屏上第p行、第q列像素点的红、绿、蓝亮度次校正系数分别表示为LRp，q、LGp，q、LBp，q；1≤p≤h，1≤q≤w，h为LED显示屏纵向像素点个数，w为LED显示屏横向像素点个数；计算校正后LED显示屏在各灰度级下的均匀性；将均匀性小于均匀性阈值uh时对应的1～150灰度级记为不均匀灰度级，均匀性阈值uh＝90％；则不均匀灰度级集合为G＝[G1，G2...Gt...G150]，Gt为任一不均匀灰度级；
步骤二、使用相机分别拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像，并计算各不均匀灰度级下LED显示屏各模块中心区域(15×15像素矩阵)的亮度积分值；针对任一不均匀灰度级Gt，设其中LED显示屏上第i行、第j列模块的红、绿、蓝亮度积分值分别为MRi，j(Gt)、MGi，j(Gt)、MBi，j(Gt)；1≤i≤m，1≤j≤n，m为LED显示屏纵向模块个数，n为LED显示屏横向模块个数；根据公式(1)、(2)、(3)计算不均匀灰度级Gt下各模块的红、绿、蓝修正系数；
CRi，j(Gt)＝MRtarget(Gt)/MRi，j(Gt)；MRtarget(Gt)＝min(MRi，j(Gt)) (1)
CGi，j(Gt)＝MGtarget(Gt)/MGi，j(Gt)；MGtarget(Gt)＝min(MGi，j(Gt)) (2)
CBi，j(Gt)＝MBtarget(Gt)/MBi，j(Gt)；MBtarget(Gt)＝min(MBi，j(Gt)) (3)
其中CRi，j(Gt)、CGi，j(Gt)、CBi，j(Gt)分别为不均匀灰度级Gt下LED显示屏上第i行、第j列模块的红、绿、蓝修正系数；MRtarget(Gt)、MGtarget(Gt)、MBtarget(Gt)分别为不均匀灰度级Gt下LED显示屏红、绿、蓝图像各模块设定区域亮度积分值中的最小值；
步骤三、在不均匀灰度级Gt下，针对第i行、第j列模块，根据公式(4)、(5)、(6)计算各模块内所有像素在不均匀灰度级Gt下的红、绿、蓝最终校正系数；
FRi，j_e，f(Gt)＝LRe，f×CRi，j(Gt) (4)
FGi，j_e，f(Gt)＝LGe，f×CGi，j(Gt) (5)
FBi，j_e，f(Gt)＝LBe，f×CBi，j(Gt) (6)
Figure BDA0002957596640000051
分别为第i行、第j列模块中第e行、第f列像素的红、绿、蓝最终校正系数；
LRe，f、LGe，f、LBe，f分别为第i行、第j列模块中第e行、第f列像素的红、绿、蓝亮度一次校正系数；
步骤四、利用步骤三得到的各不均匀灰度级下所有像素的红、绿、蓝最终校正系数对LED显示屏各像素进行二次亮度校正，完成LED显示屏灰度一致性校正。
本实施例中，为了准确定位模块位置做到准确提取模块亮度值，需要每个模块部分点亮，这里可以点亮中心区域，也可以如图4所示，只点亮每个模块左上角区域，或者如图5所示，只点亮右上角区域，或者右下角区域或者左下角区域，这样每个模块亮度值由该区域代表，且区域和区域之间分开明显，便于后期图像处理算法的质心定位。这里不限于上述点亮方式。不同的点亮方式只是为了更好的区分不同模块区域。
上述模块设定区域像素不适合过少，因为太少的像素不足以代表该模块的亮度。推荐模块内设定区域像素数目为该模块像素总数目的50％-85％。
实施例二
LED显示屏灰度级为256级，模块为20×20的像素矩阵；设均匀性阈值uh＝为95％；在1～200灰度级下，LED显示屏的均匀性小于95％，在201～255灰度级下，LED显示屏的均匀性大于等于95％。
本发明的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法如下：
步骤一、在各最高灰度级(但不限于最高灰度级)下对显示屏进行逐点亮度一次校正，得到各像素的红、绿、蓝亮度一次校正系数；其中LED显示屏上第p行、第q列像素点的红、绿、蓝亮度次校正系数分别表示为LRp，q、LGp，q、LBp，q；1≤p≤h，1≤q≤w，h为LED显示屏纵向像素点个数，w为LED显示屏横向像素点个数；计算校正后LED显示屏在各灰度级下的均匀性；将均匀性小于均匀性阈值uh时对应的1～200灰度级记为不均匀灰度级，均匀性阈值uh＝95％；则不均匀灰度级集合为G＝[G1，G2...Gt...G200]，Gt为任一不均匀灰度级；
步骤二、将151～200之间的不均匀灰度级分为10个灰度区间，在每个灰度区间内选取任一个不均匀灰度级，设第k个灰度区间选取的不均匀灰度级为Gkt，k＝1,2，…，在不均匀灰度级Gkt下用相机分别拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像；计算不均匀灰度级Gkt下红、绿、蓝图像各模块整个区域的亮度积分值；设其中LED显示屏上第i行、第j列模块的红、绿、蓝亮度积分值分别为MRi，j(Gkt)、MGi，j(Gkt)、MBi，j(Gkt)；计算不均匀灰度级Gkt下各模块的红、绿、蓝修正系数；
CRi，j(Gk)＝MRtarget(Gkt)/MRi，j(Gkt)；MRtarget(Gkt)＝min(MRi，j(Gkt))
CGi，j(Gk)＝MGtarget(Gkt)/MGi，j(Gkt)；MGtarget(Gkt)＝min(MGi，j(Gkt))
CBi，j(Gk)＝MBtarget(Gkt)/MBi，j(Gkt)；MBtarget(Gkt)＝min(MBi，j(Gkt))
其中GRi，j(Gk)、CGi，j(Gk)、CBi，j(Gk)分别为第k个灰度区间下LED显示屏上第i行、第j列模块的红、绿、蓝修正系数；MGtarget(Gkt)、MGtarget(Gkt)、MBtarget(Gkt)分别为不均匀灰度级Gkt下红、绿、蓝图像各模块整个区域亮度积分值中的最小值；将不均匀灰度级Gkt下各模块的红、绿、蓝修正系数作为第k个灰度区间内对应模块所有像素的红、绿、蓝修正系数。
针对0～150之间的所有不均匀灰度级，使用相机分别拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像，并计算各不均匀灰度级下LED显示屏各模块整个区域的亮度积分值；针对任一不均匀灰度级Gt，设其中LED显示屏上第i行、第j列模块的红、绿、蓝亮度积分值分别为MRi，j(Gt)、MGi，j(Gt)、MBi，j(Gt)；1≤i≤m，1≤j≤n，m为LED显示屏纵向模块个数，n为LED显示屏横向模块个数；根据公式(1)、(2)、(3)计算不均匀灰度级Gt下各模块的红、绿、蓝修正系数；
GRi，j(Gt)＝MRtarget(Gt)/MRi，j(Gt)；MRtarget(Gt)＝min(MRi，j(Gt)) (1)
GCi，j(Gt)＝MGtarget(Gt)/MGi，j(Gt)；MGtarget(Gt)＝min(MGi，j(Gt)) (2)
CBi，j(Gt)＝MBtarget(Gt)/MBi，j(Gt)；；MBtarget(Gt)＝min(MBi，j(Gt)) (3)
其中CRi，j(Gt)、CGi，j(Gt)、CBi，j(Gt)分别为不均匀灰度级Gt下LED显示屏上第i行、第j列模块的红、绿、蓝修正系数；MRtarget(Gt)、MGtarget(Gt)、MBtarget(Gt)分别为不均匀灰度级Gt下LED显示屏红、绿、蓝图像各模块设定区域亮度积分值中的最小值；步骤三、在不均匀灰度级Gt下，针对第i行、第j列模块，根据公式(4)、(5)、(6)计算各模块内所有像素在不均匀灰度级Gt下的红、绿、蓝最终校正系数；
FRi，j_e，f(Gt)＝LRe，f×CRi，j(Gt) (4)
FGi，j_e，f(Gt)＝LGe，f×CGi，j(Gt) (5)
FBi，j_e，f(Gt)＝LBe，f×CBi，j(Gt) (6)
Figure BDA0002957596640000071
分别为第i行、第j列模块中第e行、第f列像素的红、绿、蓝最终校正系数；
LRe，f、LGe，f、LBe，f分别为第i行、第j列模块中第e行、第f列像素的红、绿、蓝亮度一次校正系数；
步骤四、利用步骤三得到的各不均匀灰度级下所有像素的红、绿、蓝最终校正系数对LED显示屏各像素进行二次亮度校正，完成LED显示屏灰度一致性校正。
全屏所有像素点均点亮的方式每个模块由该模块内所有像素点的亮度加和代表，这样计算的模块亮度值更加准确，但是对于超大屏幕相机拍摄会造成枕型畸变和边缘畸变，影响模块物理定位的准确性。这种全屏点亮的方式更加适合面积小、相机畸变小且相机倾斜度小的情况。
应当理解的是，上面仅给出了优选的实施例，这些实施例并不能构成对本发明保护范围的限制。所述领域技术人员可以根据上面实施例作出很多简单变形的形式。例如，还可以使用相机拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像各N张，计算不均匀灰度级Gt下每种颜色N张图像各模块设定区域亮度积分值的均值或者中间值作为该颜色各模块设定区域的亮度积分值；N此处≥3。因此，可以理解的是，凡是在本发明权利要求1技术方案基础上作出的任何简单变形形式都应在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高LED显示屏灰度一致性的校正方法，其特征在于该方法如下：
在高灰度级下对LED显示屏进行逐点亮度一次校正，得到各像素点的红、绿、蓝亮度一次校正系数；计算校正后LED显示屏在各灰度级下的均匀性；将均匀性小于均匀性阈值uh时对应的灰度级记为不均匀灰度级；
在部分或全部不均匀灰度级下分别拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像，并计算各不均匀灰度级下各模块设定区域的亮度积分值；针对任一不均匀灰度级Gt，设其中LED显示屏上第i行、第j列模块的红、绿、蓝亮度积分值分别为MRi，j(Gt)、MGi，j(Gt)、MBi，j(Gt)；根据公式(1)、(2)、(3)计算不均匀灰度级Gt下各模块的修正系数；
CRi，j(Gt)＝MRtarget(Gt)/MRi，j(Gt)；MRtarget(Gt)＝min(MRi，j(Gt))
CGi，j(Gt)＝MGtarget(Gt)/MGi，j(Gt)；MGtarget(Gt)＝min(MGi，j(Gt))
CBi，j(Gt)＝MBtarget(Gt)/MBi，j(Gt)；MBtarget(Gt)＝min(MBi，j(Gt))
其中CRi，j(Gt)、CGi，j(Gt)、CBi，j(Gt)分别为不均匀灰度级Gt下第i行、第j列模块的红、绿、蓝修正系数；MRtarget(Gt)、MGtarget(Gt)、MBtarget(Gt)分别为不均匀灰度级Gt下各模块设定区域亮度积分值中的最小值；
在不均匀灰度级Gt下，将各模块内每个像素的红、绿、蓝亮度一次校正系数分别乘以该像素所在模块的在该不均匀灰度级Gt下的红、绿、蓝修正系数，得到该像素在不均匀灰度级Gt下的红、绿、蓝最终校正系数；利用各不均匀灰度级下各模块的红、绿、蓝最终校正系数对各模块所有像素进行二次亮度校正，完成LED显示屏灰度一致性的校正。
2.根据权利要求1所述的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法，其特征在于所有不均匀灰度级下LED显示屏上各模块的红、绿、蓝修正系数存储于修正系数列表中。
3.根据权利要求1所述的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法，其特征在于uh＝90％～97％。
4.根据权利要求1所述的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法，其特征在于将灰度级大于等于灰度级阈值Lh的不均匀灰度级分为多个灰度区间，在每个灰度区间内选取一个不均匀灰度级，设第k个灰度区间选取的不均匀灰度级为Gkt，k＝1，2，…，在不均匀灰度级Gkt下分别拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像；计算不均匀灰度级Gkt下各模块设定区域的亮度积分值；设其中LED显示屏上第i行、第j列模块的红、绿、蓝亮度积分值分别为MRi，j(Gkt)、MGi，j(Gkt)、MBi，j(Gkt)；计算不均匀灰度级Gkt下各模块的红、绿、蓝修正系数；
CRi，j(Gk)＝MRtarget(Gkt)/MRi，j(Gkt)；MRtarget(Gkt)＝min(MRi，j(Gkt))
CGi，j(Gk)＝MGtarget(Gkt)/MGi，j(Gkt)；MGtarget(Gkt)＝min(MGi，j(Gkt))
CBi，j(Gk)＝MBtarget(Gkt)/MBi，j(Gkt)；MBtarget(Gkt)＝min(MBi，j(Gkt))
其中CRi，j(Gk)、CGi，j(Gk)、CBi，j(Gk)分别为第k个灰度区间下LED显示屏上第i行、第j列模块的红、绿、蓝修正系数；MGtarget(Gkt)、MGtarget(Gkt)、MBtarget(Gkt)分别为不均匀灰度级Gkt下各模块设定区域亮度积分值中的最小值；将不均匀灰度级Gkt下各模块的红、绿、蓝修正系数作为第k个灰度区间内对应模块所有像素的红、绿、蓝修正系数。
5.根据权利要求4所述的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法，其特征在于针对灰度级小于灰度级阈值Lh的不均匀灰度级，在全部不均匀灰度级下分别拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像，并计算各不均匀灰度级下LED显示屏各模块的红、绿、蓝修正系数。
6.根据权利要求1所述的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法，其特征在于所述各模块设定区域为模块的整个区域。
7.根据权利要求1所述的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法，其特征在于所述各模块设定区域为模块的中心区域、左上角区域、右上角区域、左下角区域或者右下角区域。
8.根据权利要求1所述的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法，其特征在于各模块设定区域像素数目为模块像素总数目的50％-85％。
9.根据权利要求1所述的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法，其特征在于在部分或全部不均匀灰度级下拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像各一张。
10.根据权利要求1所述的提高LED显示屏灰度一致性的校正方法，其特征在于在部分或全部不均匀灰度级下使用相机拍摄经过逐点亮度一次校正的LED显示屏红、绿、蓝图像各N张，计算不均匀灰度级Gt下每种颜色N张图像各模块设定区域亮度积分值的均值或者中间值作为该颜色各模块设定区域的亮度积分值,N≥3。
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