CN113241037B - 一种led屏单点亮度校正方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED屏单点亮度校正方法及系统，校正方法包括如下步骤：测量待校正LED显示屏中所有像素的亮度，得到第一亮度矩阵；找出第一亮度矩阵中的最低亮度；调整每个LED灯的输入电流，使得像素亮度与第一亮度矩阵中最低亮度相同，并将调整电流值写入LED显示屏的EPROM。本发明保证整屏亮度和色度的一致性，提升图像品质至更高档次，并且LED小屏幕拼合成大屏幕时，拼合处不会有梯度线；经过分区域取平均值、平滑处理后，保证亮度分布符合标准偏差要求，同一级LED屏的亮度相差很小，且亮度分布均匀，拼接后的大LED屏，在拼接处不会出现梯度线。

Description

一种LED屏单点亮度校正方法及系统

技术领域

本发明涉及屏幕显示技术领域，具体涉及一种LED屏单点亮度校正方法及系统。

背景技术

LED显示屏是利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成的大面积显示屏幕。有性能稳定、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高、高度集成、即插即用、无需视频拼接器和视频处理器、兼容各种音视频输入输出设备等特点而广受用户欢迎。

在目前的LED技术中，各家显示屏制造公司都会选择专门生产LED发光颗粒的公司进行采购，但即使选用同一品牌厂家，同一型号同一批次的LED，拿到的一批LED灯的亮度和色度都各不相同。这一问题导致了大屏幕颜色偏移、不一致的色纯度和质量低劣的伪白色，因此无法达到真正的白平衡。为了消除这一问题，厂家将采购LED芯片批次的工作尽可能做细，来分区或分解成具有近似颜色和亮度的区块。这种处理有一定的帮助，但仍有不足。即便是使用同一批次同一档次的LED灯，恒流驱动电路也存在着较大的差异，并呈离散性分布，由于LED的离散性，同一种颜色每颗LED的亮度都不同，导致其每个像素的亮度有很大的差异。在同档同批筛选后的产品中，最亮和最暗LED之间的亮度差有时甚至能高达10％～15％。驱动电路的差异也导致LED像素的亮度差达到6％，不进行修正也将影响到整屏亮度一致性。

将LED屏拼接在一起形成大屏幕时，拼接处的亮度会发生较大的跳变，形成明显的拼接线。如果将单个LED屏的亮度都调整到每个像素都相同，然后将相同亮度的LED拼接在一起，可以消除拼接线，但这种方式必须屏幕的亮度完全相同，才不会产生拼接线，实际工业生产中很难做到将亮度完全相同的LED屏进行拼接，并大量生产。

发明内容

本发明第一方面提出一种LED屏单点亮度校正方法，步骤包括：

测量待校正LED显示屏中所有像素的亮度，得到第一亮度矩阵；

找出第一亮度矩阵中的最低亮度；

调整每个LED灯的输入电流，使得LED显示屏中像素亮度与第一亮度矩阵中最低亮度相同，并将调整电流值写入LED显示屏的EPROM。

本发明第一方面提出一种LED屏单点亮度校正方法包括如下步骤：

测量待校正LED显示屏中所有像素的亮度，得到第一亮度矩阵；

在第一亮度矩阵中划分出多个区域，计算各区域内的平均亮度值，并将所述平均亮度值作为该区域内各点的亮度值，得到第二亮度矩阵；

使用第一平滑算子对第二亮度矩阵进行平滑处理，得到第三亮度矩阵；

计算所述第三亮度矩阵中所有元素的标准偏差值，将所述标准偏差值与预设阈值比较，所述标准偏差值小于所述预设阈值，调整每个LED灯的输入电流，使得LED屏幕像素亮度与所述第三亮度矩阵中各个元素亮度相同，并将调整电流值写入LED显示屏的EPROM；

所述标准偏差值大于所述预设阈值，用第二平滑算子对所述第三亮度矩阵进行平滑处理，得到第四亮度矩阵，调整每个LED灯的输入电流，使得LED屏幕像素亮度与所述第四亮度矩阵中各个元素亮度相同，并将调整电流值写入LED显示屏的EPROM；

计算单个LED显示屏的所述第三亮度矩阵或所述第四亮度矩阵的加权亮度平均值，根据预设的分级方法，将显示屏进行分级；

将同一级别的显示屏拼接形成LED大显示屏。

进一步的，所述第一平滑算子为：

所述第二平滑算子为：

进一步的，所述标准偏差值根据下式计算：

其中，

x₁,x₂,...,x_n为所述第三亮度矩阵中各元素的亮度值，n为矩阵中元素的个数。

进一步的，所述在第一亮度矩阵中划分出多个区域的方法为：

所述第一亮度矩阵的大小为x×y,先将所述第一亮度矩阵平均划分为多个m×n大小的不重叠区域，得到x/m×y/n个区域后，剩下的区域平均划分为多个(x-x/m×m)×n大小的不重叠区域，最后剩下的区域作为1个区域。

进一步的，所述加权亮度平均值计算方法如下：

计算第三亮度矩阵或第四亮度矩阵的整个矩阵元素的平均值z₁，第一行和最后一行元素的平均值z₂和z₃，第一列和最后一列元素的平均值z₄和z₅，矩阵中两个斜对角元素的平均值z₆和z₇，通过下式计算得到最终的加权亮度平均值z_aver

其中k_i为亮度平均值z_i的加权系数。

本发明第三方面提出一种LED屏单点亮度校正系统，包括：LED显示屏逐点校正模块、LED显示屏控制计算机及控制计算机上的LED显示控制模块；所述LED显示屏逐点校正模块包括逐点校正控制单元和高精度成像单元；所述高精度成像单元在暗环境内对LED显示屏上的LED灯的亮度值进行测量，所述逐点校正控制单元读取亮度值测量结果，执行如上述LED屏亮度校正方法；控制计算机上的LED显示控制模块执行所述逐点校正控制单元的控制命令，调整每个LED灯输入电流值，进而调整屏幕上所有像素的亮度，并将输入电流调整值保存到LED显示屏的EPROM中。

本发明中各实施例的技术方案可进行组合，实施例中的技术特征亦可进行组合形成新的技术方案。

本发明的有益效果：

1)调整每个LED灯的输入电流，使得LED屏幕上所有像素亮度与最低亮度相同，保证整屏亮度和色度的一致性，提升图像品质至更高档次；

2)经过分区域取平均值、平滑处理，保证亮度分布符合标准偏差要求，同一级LED屏的亮度相差很小，且亮度分布均匀，拼接后的大LED屏幕，在拼接处不会出现梯度线，在各个独立的LED小屏幕内部的亮度也分布均匀，视觉上不突兀。

附图说明

图1是本发明的LED屏单点亮度校正方法前的亮度与电流图；

图2是本发明的LED屏单点亮度校正方法后的亮度与电流图；

图3是本发明的LED屏单点亮度校正方法前的色度偏差图；

图4是本发明的LED屏单点亮度校正方法后的色度偏差图；

图5是本发明的LED屏单点亮度校正方法前的屏幕视觉图；

图6是本发明的LED屏单点亮度校正方法后的屏幕视觉图；

图7是本发明实施例2的LED屏单点亮度校正方法流程图；

图8是本发明的LED屏单点亮度校正系统工作原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)或“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”是用于区别类似的对象或便于本发明的结构描述，而不必用于描述特定的顺序或先后次序以及限制本发明的结构技术特征。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为弥补满足屏幕的观看效果，除使用经过仔细分档筛选的LED灯以及相应驱动芯片外，必须采用单点亮度校正技术，即通过调整流入每个LED的电流来控制像素亮度，最终实现整屏LED一致的亮度，从而将图像品质提升至更高档次。

在单点校正方法中，在暗环境内对每个LED屏幕的LED灯的颜色和亮度值进行测量，并将测量结果保存在该LED屏幕上的EPROM(可擦可编程只读存储器芯片)中。微处理器能够读取这些数据，并正确地搭配每个独立的LED芯片的亮度级和颜色，从而给出最佳的各色均匀性和白平衡。

实施例1

单点校正工作是从显示单元组装完成后开始的，通过光感照相设备测量每颗LED的亮度，指定整个系统中亮度值最暗的像素为基本LED点，其他所有像素均与其进行对比，改变输入电流实现改变亮度，同时达到整屏亮度一致目的。

本实施例公开的LED屏单点亮度校正方法包括以下步骤：

测量待校正LED显示屏中所有像素的亮度，得到第一亮度矩阵；

找出第一亮度矩阵中的最低亮度；

调整每个LED灯的输入电流，使得LED显示屏中所有像素亮度与第一亮度矩阵中最低亮度相同，并将调整电流值写入LED显示屏的EPROM。

如图1所示，其中x轴为LED，y轴为以mcd表示的LED亮度和以mA表示的LED驱动电流值。在未进行点校正前，每个LED灯的电流值相同，所测得的面板中每个LED之间的亮度差可高达±8％。这样大的亮度差在高端显示器中是无法接受的。如图2所示，通过LED单点亮度色度校正，每个LED灯的电流不再相同，每个LED灯的亮度基本相同。

如图3、图4所示，校正前，通过精确技术采样，各LED的色度偏差范围超过±20％以上，即偏差值最大差距高达40％以上。因此，直接使用LED组装的显示屏，必然出现色度亮度不均匀的马赛克现象。

如图5、图6所示，经过单点校正后，各LED的色度偏差范围小于±1.5％，人眼已经无法察觉此偏差范围，因此可以保证LED显示屏的色彩鲜艳均匀，消除了色度亮度不均匀的马赛克现象。

本发明的有益效果：

调整每个LED灯的输入电流，使得LED屏幕上所有像素亮度与最低亮度相同，保证整屏亮度和色度的一致性，提升图像品质至更高档次。

实施例2

如图7所示，本实施例提供一种LED屏幕单点亮度校正方法，用于将小块LED屏幕拼接成大型LED屏幕时，消除小块LED屏幕之间的亮度跳变形成的梯度拼接线，并使得整个大型LED屏幕的亮度值均衡。方法包括以下步骤：

S10：测量待校正LED显示屏中所有像素的亮度，得到第一亮度矩阵；

在暗光环境下测量待校正LED显示屏中每个LED的亮度；将每个LED的亮度组成第一亮度矩阵；

S20：在第一亮度矩阵中划分出多个区域，计算各区域内的平均亮度值，并将平均亮度值作为该区域内各点的亮度值，得到第二亮度矩阵；

在第二亮度矩阵中划分出多个区域的方法为：

假设第一亮度矩阵的大小为x×y,先将第一亮度矩阵平均划分为多个m×n大小的区域，得到x/m×y/n个m×n大小的不重叠区域后，剩下的区域平均划分为多个(x-x/m×m)×n大小的不重叠区域，最后剩下的区域作为1个区域。

在某些实施例中，也可以选择各区域内所有亮度值中的众数值，并将众数值作为该区域内各点的亮度值，得到第二亮度矩阵。

经过步骤S20的处理后，使得各区域内的亮度值分布均衡。

S30：使用第一平滑算子对第二亮度矩阵进行平滑处理，得到第三亮度矩阵；

使用3×3大小的第一平滑算子，从左到右，从上到下，每次步进1个矩阵元素，对第二亮度矩阵的亮度值进行平滑处理，得到第三亮度矩阵。由于3×3的平滑算子逐区域将第二亮度矩阵中亮度进行平均处理，使得平滑后得到第三亮度矩阵中的亮度值分布均衡。本实施例优选3×3大小的第一平滑算子，在其它实施例中也可选择2×2大小的平滑算子，本发明对此不作限制。

本实施例中3×3平滑算子为：

经过步骤S30的处理后，使得屏幕各区域之间的像素亮度值更加均衡。

S40：计算第三亮度矩阵中所有元素的标准偏差值，将标准偏差值与预设阈值比较，标准偏差值小于预设阈值，调整每个LED灯的输入电流，使得LED屏上每个像素的亮度与第三亮度矩阵中各个元素亮度相同，并将调整电流值写入LED显示屏的EPROM。

计算第三亮度矩阵的方差值，得到矩阵方差值；

其中

x₁，x₂，...,x_n为第三亮度矩阵中的元素亮度值。

矩阵方差值可以衡量整个屏幕的第三亮度矩阵中亮度的均衡程度。

S50：标准偏差值大于预设阈值，用第二平滑算子对第三亮度矩阵进行平滑处理，得到第四亮度矩阵，调整每个LED灯的输入电流，使得LED屏各像素的亮度与所述第四亮度矩阵中各个元素亮度相同，并将调整电流值写入LED显示屏的EPROM。

使用5×5大小的第一平滑算子对第一亮度矩阵的亮度值进行平滑处理，将平滑算子从左到右，从上到下，每次步进1个矩阵元素，对亮度矩阵进行平滑处理，得到平滑后的第三亮度矩阵。本实施例优选5×5大小的第二平滑算子，在其它实施例中也可选择6×6大小的平滑算子或其它更大尺寸的平滑算子，本发明对此不作限制。

本实施例中5×5平滑算子如下：

第二平滑算子与第一平滑算子相比，尺度更大，可以在更大的尺度上对LED显示屏上的像素进行平滑处理，因而第四亮度矩阵的方差值降低，使得在更大区域内的像素亮度分布更均衡。

S60：计算单个LED显示屏的所述第三亮度矩阵或所述第四亮度矩阵的加权亮度平均值，根据预设的分级方法，将显示屏进行分级；

预设的分级方法如下：

S601：计算第三亮度矩阵或第四亮度矩阵的整个矩阵元素的平均值z₁，第一行和最后一行元素的平均值z₂和z₃，第一列和最后一列的平均值z₄和z₅，矩阵中两个斜对角元素的平均值z₆和z₇，加权计算后，得到最终的加权亮度平均值。

加权亮度平均值的计算方法如下：

其中k_i为亮度平均值z_i的加权系数，其中k₁的权值最大，优选为0.82，k₂，k₃，...，k₇为0.03。

S602：将屏幕亮度值平均分为l个区间，加权亮度平均值落入相应的区间，则标记该LED屏幕的等级为该区间。

S70：选择同级别的LED屏幕，将同一级别的显示屏拼接形成LED大显示屏。

本发明的有益效果：

经过分区域取平均值、平滑处理后，保证亮度分布符合标准偏差要求，同一级的LED屏的亮度相差很小，且亮度分布均匀，拼接后的大LED屏在拼接处不会出现直线状的梯度线，在各个独立的LED小屏幕内部的亮度也分布均匀，视觉上不突兀。

实施例3

如图8所示，本实施例提供一种LED屏幕单点亮度校正系统，包括LED显示屏逐点校正模块、LED显示屏控制计算机及控制计算机上的LED显示控制模块；LED显示屏逐点校正模块包括逐点校正控制单元和高清度成像单元；高精度成像单元在暗环境内对LED显示屏上的LED灯的亮度值进行测量，逐点校正控制单元读取亮度值测量结果，执行实施例1或2中LED屏亮度校正方法。控制计算机上的LED显示控制模块执行逐点校正控制单元的控制命令，调整每个LED灯输入电流值，进而调整屏幕上所有像素的亮度，并将输入电流调整值保存到LED显示屏的EPROM中。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种LED屏单点亮度校正方法，其特征在于，包括如下步骤：

测量待校正LED显示屏中所有像素的亮度，得到第一亮度矩阵；

在第一亮度矩阵中划分出多个区域，计算各区域内的平均亮度值，并将所述平均亮度值作为该区域内各点的亮度值，得到第二亮度矩阵；

使用第一平滑算子对第二亮度矩阵进行平滑处理，得到第三亮度矩阵；

计算所述第三亮度矩阵中所有元素的标准偏差值，将所述标准偏差值与预设阈值比较，所述标准偏差值小于所述预设阈值，调整每个LED灯的输入电流，使得LED屏幕像素亮度与所述第三亮度矩阵中各个元素亮度相同，并将调整电流值写入LED显示屏的EPROM；

所述标准偏差值大于所述预设阈值，用第二平滑算子对所述第三亮度矩阵进行平滑处理，得到第四亮度矩阵，调整每个LED灯的输入电流，使得LED屏幕各像素亮度与所述第四亮度矩阵中各个元素亮度相同，并将调整电流值写入LED显示屏的EPROM；

计算单个LED显示屏的所述第三亮度矩阵或所述第四亮度矩阵的加权亮度平均值，根据预设的分级方法，将显示屏进行分级；

将同一级别的显示屏拼接形成LED大显示屏；

所述第一平滑算子为：

所述第二平滑算子为：

所述加权亮度平均值计算方法如下：

计算第三亮度矩阵或第四亮度矩阵的整个矩阵元素的平均值z₁，第一行和最后一行元素的平均值z₂和z₃，第一列和最后一列元素的平均值z₄和z₅，矩阵中两个斜对角元素的平均值z₆和z₇，通过下式计算得到最终的加权亮度平均值z_aver

其中k_i为亮度平均值z_i的加权系数。

2.根据权利要求1所述的LED屏单点亮度校正方法，其特征在于，所述标准偏差值根据下式计算：

其中，

x₁,x₂,...,x_n为所述第三亮度矩阵中各元素的亮度值，n为矩阵中元素的个数。

3.根据权利要求1所述的LED屏单点亮度校正方法，其特征在于，所述在第一亮度矩阵中划分出多个区域的方法为：

所述第一亮度矩阵的大小为x×y,先将所述第一亮度矩阵平均划分为多个m×n大小的不重叠区域，得到x/m×y/n个区域后，剩下的区域平均划分为多个(x-x/m×m)×n大小的不重叠区域，最后剩下的区域作为1个区域。

4.一种LED屏单点亮度校正系统，其特征在于，包括：LED显示屏逐点校正模块、LED显示屏控制计算机及控制计算机上的LED显示控制模块；所述LED显示屏逐点校正模块包括逐点校正控制单元和高精度成像单元；所述高精度成像单元在暗环境内对LED显示屏上的LED灯的亮度值进行测量，所述逐点校正控制单元读取亮度值测量结果，执行如权利要求1至3任意一项中的LED屏亮度校正方法；控制计算机上的LED显示控制模块执行所述逐点校正控制单元的控制命令，调整每个LED灯输入电流值，进而调整屏幕上所有像素的亮度，并将输入电流调整值保存到LED显示屏的EPROM中。

Images