CN114582278A - Led显示屏亮度校正系数调整方法、装置及校正系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED显示屏亮度校正系数调整方法、装置及校正系统，属于LED显示屏校正领域，获取LED显示屏的灯点亮度数据；对获取的灯点亮度数据进行正态分布最大似然估计，得到正态分布参数μ和σ的最大似然估计值，形成正态分布模型；查询标准正态分布表，并与正态分布模型进行对比，得到每个灯点对应亮度值的调整比例；根据每个灯点对应亮度值的调整比例和初始校正系数计算得到其对应的亮度校正系数，完成校正系数的调整。本发明的有益效果是：当灯点亮度与电流值呈非线性关系时，只需要一次采集灯点亮度数据即可完成亮度校正，不需要对LED显示屏亮度数据进行多次采集和校正，校正效果好。

Description

LED显示屏亮度校正系数调整方法、装置及校正系统

技术领域

本发明涉及LED显示屏校正领域，具体而言，涉及一种基于正态分布的LED显示屏亮度校正系数调整方法、装置及校正系统。

背景技术

LED显示屏箱体的线性度是指屏幕的光枪测试的亮度值和上位机软件送给箱体的灰阶数值（R/G/B）之间的比值是否为常量，若一个LED显示屏的线性度很好，则该显示屏灰阶数值（R/G/B）之间的比值基本是常量，此时灯点亮度与电流值呈线性或近似线性。但现有部分LED显示屏，其灰阶数值（R/G/B）之间的比值是随R/G/B数值的变化而变化的，进而处于一种非线性的状态。

当前校正系数的计算或调整方法是常见的逐点校正方法，只适用于灯点亮度与电流值呈线性或近似线性时，未考虑非线性的情况，对于非线性情况下按原有方法计算或调整校正系数，如图1所示，存在亮度不一样的亮块和暗块，会出现校正效果提升较小，甚至校正效果变差。

为了克服逐点校正方法存在的问题，相关人员做了大量的工作，如公告号为CN105096816B的发明专利公开了一种LED显示屏亮度校正方法及移动通信终端，移动通信终端中的校正软件对成像质量分析用颜色图像进行分析处理以计算得到相机模块在曝光量符合要求下的参数目标值；并发送命令至LED显示屏控制系统以控制LED显示屏显示校正用颜色画面；控制相机模块在调整参数至参数目标值后对校正用颜色画面进行拍摄而得到校正用颜色图像；以及对校正用颜色图像进行分析处理以得到LED显示屏的多个LED灯点的原始亮度值、以及利用多个LED灯点的原始亮度值与目标亮度值之间的差异计算出多个LED灯点的亮度校正系数并将亮度校正系数上传至LED显示屏控制系统。其中目标亮度值可以是通过对同颜色多个LED灯点的原始亮度值先进行正态分布分析以去除亮度值过低的LED灯点再对剩余LED灯点的原始亮度值求平均得到，或者将亮度平均值适当调整一定百分比后作为目标亮度值。这种计算方式得到的目标亮度值对LED显示屏的亮度有一定的校正效果，但是对非线性LED显示屏效果提升仍不明显，而且适用范围窄，特别对于亮度值过低、亮度平均值高于或低于绝大多数LED灯点亮度时。

因此，如何确保在各项复杂情形下，尤其是灯点亮度与电流值呈非线性时，LED显示屏亮度校正效果的稳定性是本领域人员亟待解决的问题。

发明内容

为克服现有技术中LED显示屏校正系数的计算和调整方法存在的校正效果差、适用范围窄等问题，本发明提供了一种LED显示屏亮度校正系数调整方法，包括如下步骤：

步骤一，获取LED显示屏的灯点亮度数据；这里只需要获取一次灯点亮度数据即可；

步骤二，对获取的灯点亮度数据进行正态分布最大似然估计，得到正态分布参数μ和σ的最大似然估计值，形成正态分布模型；

步骤三，查询标准正态分布表，并与步骤二中的正态分布模型进行对比，得到每个灯点对应亮度值的调整比例；

步骤四，根据每个灯点对应亮度值的调整比例和初始校正系数计算得到其对应的亮度校正系数，完成校正系数的调整。

当LED显示屏线性度较差，处于非线性状态下时，传统方法校正LED显示屏亮度，需要对非线性LED显示屏灯点亮度数据进行多次采集和多次校正，才能达到预期校正效果。本发明对采集到灯点亮度的分布进行正态分布的最大似然估计，然后查询标准正态分布表得到每个灯点对应的调整比例，与预先设置的调整步长相乘得到系数调整值，完成校正系数的调整，即使是非线性LED显示屏也只需要一次采集灯点亮度数据即可完成亮度校正，不需要对LED显示屏亮度数据进行多次采集和校正，校正效果好，适用范围广。

之前现有技术需要借用光枪等亮度采集工具采集如0到65535个灰阶的对应效果，而本发明校正方法只需要采集1次灰阶的对应效果即可，不需要用精密的亮度采集工具获取屏幕亮度与校正系数的变化关系，降低了亮度校正成本。

优选地，步骤二中，获取LED显示屏中小于或等于预设的灰阶设定值的灯点亮度数据L，对灯点亮度数据

进行正态分布最大似然估计，得到正态分布

，均值

和方差

的计算公式如下：

其中，N为所有灯点的亮度数据L的数量。

优选地，所述灰阶设定值为LED显示屏中亮度最大的灰阶，即使用0到255灰阶中的255灰阶。采用最亮的灰阶获取到的亮度数据最多，这样得到的正态分布也最能反映LED屏幕的真实亮度数据。当然，灰阶设定值也可不是LED显示屏中亮度最大的灰阶，可以是接近最大灰阶的较大灰阶，如大于其中绝大多数灰阶的灰阶值，这样同样能获取到绝大多数的LED显示屏灯点亮度数据。

优选地，步骤三中，将得到的正态分布

转换为标准正态分布

，即将μ转化成0，将σ²转化成1，转换后的灯点亮度数据计算公式如下：

。

优选地，步骤三中，通过查询标准正态分布分布表获取LED显示屏中每个灯点亮度数据L'对应的概率

，即灯点亮度数据为L'时，查表得其对应的概率P，也即是其在正态分布图中左边区域对应的面积。并基于概率P得到系数调整比例

；当P=0.5时，此时的概率P为标准正态分布均值，通过查表可得到灯点亮度数据对应的概率，与标准正态分布均值0.5的比较，可确定出当前灯点的亮度与均值的差异大小；当s为负值时，即需要调低亮度值；当s为正值时，需要调高亮度值。假设P是在正态分布的右边，也即概率P大于0.5，此时得到的s就为负值，此时需要调低亮度值，反之则需要调高亮度值。

这里采用正态分布进行调整主要是由于灯点亮度数据的分布为随机事件，一般其标准亮度为设定而得到，概率最大，而其他亮度的出现由各种较为随机的原因造成，影响灯点亮度的因素有无穷多个，而每个因素的影响又是无穷小，基本遵循正态分布的规律，所以采用正态分布进行调整能达到较好的效果。

优选地，步骤四中，将每个灯点对应的调整比例与预先设置的调整步长相乘得到每个灯点的系数调整值；并将每个灯点的对应系数调整值与初始校正系数相加，完成校正系数的调整。

优选地，所述初始校正系数采用逐点校正得到的线性校正系数。

优选地，调整步长取值为5-20。通过调整步长和系数调整比例的乘积可确定出初始校正系数与概率均值（相当于亮度均值）对应的校正系数的差异，

。由于得到的系数调整比例s是以LED显示屏灯点亮度的均值为参照而得到的，即初始校正系数C，这里需要在初始校正系数的基础上进行调整得到最终的亮度校正系数C'，当s为0时，灯点亮度数据无须调整，当s为负值时（说明灯点的亮度值过高），需要调低亮度值，也即在初始校正系数的基础上减去

的值；当s为正值时（说明灯点的亮度值过低），需要调高亮度值，也即在初始校正系数的基础上加上

的值；灯点亮度调整的幅度，即亮度校正系数C'本身是与系数调整比例s呈正相关的，故需要引入用于表征系数调整比例s和亮度值之间的关系的常量调整步长step，经过训练学习和测试，调整步长在5-20之间。

优选地，将调整后的校正系数发送至屏幕进行亮度校正。

本发明还提供了一种LED显示屏亮度校正装置，包括灯点亮度数据获取模块、亮度校正系数计算模块、亮度校正系数下发模块和初始校正系数计算模块，其中：

所述灯点亮度数据获取模块，所述灯点亮度数据获取模块用于获取LED显示屏的灯点的亮度数据；

所述亮度校正系数计算模块，其输入端与所述灯点亮度数据获取模块输出端和所述初始校正系数计算模块输出端相连接，其输出端与所述亮度校正系数下发模块输入端相连接，所述亮度校正系数计算模块用于通过获取的灯点亮度数据和初始校正系数计算出每个灯点的亮度校正系数；所述亮度校正系数计算策略为：

对获取的灯点亮度数据进行正态分布最大似然估计，得到正态分布参数μ和σ的最大似然估计值，形成正态分布模型；查询标准正态分布表，并与正态分布模型进行对比，得到每个灯点对应亮度值的调整比例；根据每个灯点对应亮度值的调整比例和初始校正系数计算得到其对应的亮度校正系数；

所述初始校正系数计算模块，其输入端与所述灯点亮度数据获取模块输出端相连接，所述初始校正系数计算模块用于对灯点亮度数据进行逐点校正得到初始校正系数；

所述亮度校正系数下发模块，其输入端与所述亮度校正系数计算模块输出端相连接，所述亮度校正系数下发模块用于将所有灯点对应的亮度校正系数向接收卡下发。

本发明还提供了一种LED显示屏亮度校正系统，包括上述的校正装置，以及发送设备、接收卡、LED显示屏和相机，其中：

所述相机，其输出端与校正装置输入端相连接，所述相机用于依次拍摄预设灰阶设定值以及小于所述灰阶设定值的各个灰阶之下的LED显示屏亮度数据；

所述校正装置，其输出端与发送设备输入端相连接，所述校正装置用于获取所述LED显示屏中每个灯点对应的亮度校正系数；

所述发送设备，其输出端与所述接收卡输入端相连接，所述发送设备用于将校正装置得到的亮度校正系数发送到接收卡；

所述接收卡，其输出端与LED显示屏输入端相连，所述接收卡用于接收所述亮度校正系数，并在所述LED显示屏上进行运用。

采用本发明技术方案产生的有益效果如下：

（1）当LED显示屏线性度较差，处于非线性状态下时，传统方法校正LED显示屏亮度，需要对非线性LED显示屏灯点亮度数据进行多次采集和多次校正，才能达到预期校正效果。本发明对采集到灯点亮度的分布进行正态分布的最大似然估计，然后查询标准正态分布表得到每个灯点对应的调整比例，与预先设置的调整步长相乘得到系数调整值，完成校正系数的调整，即使是非线性LED显示屏也只需要一次采集灯点亮度数据即可完成亮度校正，不需要对LED显示屏亮度数据进行多次采集，校正效果好，适用范围广。

（2）之前现有技术需要借用光枪等亮度采集工具采集如0到65535个像素的对应效果，而本发明校正方法只需要采集0至255灰阶即可，不需要用精密的亮度采集工具获取屏幕亮度与校正系数的变化关系，降低了亮度校正成本。

（3）将采用本发明算法的校正方法应用于非线性屏幕时，校正效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是非线性情况下原有方法校正效果的亮度图；

图2本发明较佳之校正系数调整方法流程图；

图3是采用本发明校正方法得到的校正效果亮度图；

图4是本发明较佳之显示屏校正系统；

图5是本发明较佳之显示屏校正装置。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本实施方式通过采集到的灯点亮度的分布进行正态分布的最大似然估计，然后通过查询标准正态分布表得到每个灯点对应的调整比例，与预先设置的调整步长相乘得到系数调整值，完成校正系数的调整。具体实施方式如下：

如图2所示，一种LED显示屏亮度校正系数调整方法，包括如下步骤：

步骤S1，获取LED显示屏的灯点亮度数据；这里只需要获取一次灯点亮度数据即可；获取灯点亮度数据的方式通过相机拍照后得到包含灯点亮度数据的图像；

步骤S2，对获取的灯点亮度数据进行正态分布最大似然估计，得到正态分布参数μ和σ的最大似然估计值，形成正态分布模型；

步骤S3，查询标准正态分布表，并与步骤二中的正态分布模型进行对比，得到每个灯点对应亮度值的调整比例；

步骤S4，根据每个灯点对应亮度值的调整比例和初始校正系数计算得到其对应的亮度校正系数，完成校正系数的调整。

当LED显示屏线性度较差，处于非线性状态下时，传统方法校正LED显示屏亮度，需要对非线性LED显示屏灯点亮度数据进行多次采集和多次校正，才能达到预期校正效果。本发明对采集到灯点亮度的分布进行正态分布的最大似然估计，然后查询标准正态分布表得到每个灯点对应的调整比例，与预先设置的调整步长相乘得到系数调整值，完成校正系数的调整，即使是非线性LED显示屏也只需要一次采集灯点亮度数据即可完成亮度校正，不需要对LED显示屏亮度数据进行多次采集和校正，校正效果好，适用范围广。

之前现有技术需要借用光枪等亮度采集工具采集如0到65535个灰阶的对应效果，而本发明校正方法只需要采集0至255灰阶即可，不需要用精密的亮度采集工具获取屏幕亮度与校正系数的变化关系，降低了亮度校正成本。

采用本发明校正方法进行LED显示屏亮度校正的效果参见图3，其相比于图1中采用原有方法校正，在显示效果亮度均匀性方面均得到较大提升。

作为一种优选的实施方式，步骤二中，获取LED显示屏中小于或等于预设的灰阶设定值的灯点亮度数据L，对灯点亮度数据

进行正态分布最大似然估计，得到正态分布

，均值和方差

的计算公式如下：

其中，N为所有灯点的亮度数据L的数量。

作为一种优选的实施方式，所述灰阶设定值为LED显示屏中亮度最大的灰阶，即使用0到255灰阶中的255灰阶。采用最亮的灰阶采集到的亮度数据最多，这样得到的正态分布也最能反映LED屏幕的真实亮度数据。当然，灰阶设定值也可不是LED显示屏中亮度最大的灰阶，可以是接近最大灰阶的较大灰阶，如大于其中绝大多数灰阶的灰阶值。

作为一种优选的实施方式，步骤三中，将得到的正态分布

转换为标准正态分布

，即将μ转化成0，将σ²转化成1，转换后的灯点亮度数据计算公式如下：

。

作为一种优选的实施方式，步骤三中，通过查询标准正态分布分布表获取LED显示屏中每个灯点亮度数据L'对应的概率

，当P=0.5时，对应出现的灯点亮度数据最多，也即其出现概率最大，默认其为标准灯点亮度，处于正态分布图的峰值处。当灯点亮度数据为L'时，查表得其对应的概率P，即是其在正态分布图中左边区域对应的面积。其中，通过查表可得到灯点亮度数据对应的概率，通过与标准正态分布均值0.5的比较，可确定出当前灯点的亮度与均值的差异，并基于概率P得到系数调整比例；当s为负值时，需要调低亮度值；当s为正值时，需要调高亮度值。假设p是在正态分布的右边，也即P的概率大于0.5，此时得到的s就为负值，此时需要调低亮度值，反之则需要调高亮度值。

这里采用正态分布进行调整主要是由于灯点亮度数据的分布为随机事件，一般其标准亮度为设定而得到，概率最大，而其他亮度的出现由各种较为随机的原因造成，影响灯点亮度的因素有无穷多个，而每个因素的影响又是无穷小，基本遵循正态分布的规律，所以采用正态分布进行调整能达到较好的效果。

作为一种优选的实施方式，步骤四中，将每个灯点对应的调整比例与预先设置的调整步长相乘得到每个灯点的系数调整值；并将每个灯点的对应系数调整值与初始校正系数相加，完成校正系数的调整。

作为一种优选的实施方式，所述初始校正系数采用逐点校正得到的线性校正系数。

作为一种优选的实施方式，调整步长取值为5-20。通过调整步长和系数调整比例的乘积可确定出初始校正系数与概率均值（相当于亮度均值）对应的校正系数的差异，

。由于得到的系数调整比例s是以LED显示屏灯点亮度的均值为参照而得到的，即初始校正系数C，这里需要在初始校正系数的基础上进行调整得到最终的亮度校正系数C'，当s为0时，灯点亮度数据无须调整，当s为负值时（说明灯点的亮度值过高），需要调低亮度值，也即在初始校正系数的基础上减去

的值；当s为正值时（说明灯点的亮度值过低），需要调高亮度值，也即在初始校正系数的基础上加上

的值；灯点亮度调整的幅度，即亮度校正系数C'本身是与系数调整比例s呈正相关的，故需要引入用于表征系数调整比例s和亮度值之间的关系的常量调整步长step，经过训练学习和测试，调整步长在5-20之间。

作为一种优选的实施方式，将调整后的校正系数发送至屏幕进行亮度校正。

如图4所示，本发明还提供了一种LED显示屏亮度校正装置1，包括灯点亮度数据获取模块11、亮度校正系数计算模块12、亮度校正系数下发模块13和初始校正系数计算模块14，其中：

灯点亮度数据获取模块11，所述灯点亮度数据获取模块用于获取LED显示屏的灯点的亮度数据；

亮度校正系数计算模块12，其输入端与所述灯点亮度数据获取模块输出端和所述初始校正系数计算模块输出端相连接，其输出端与所述亮度校正系数下发模块输入端相连接，所述亮度校正系数计算模块用于通过获取的灯点亮度数据和初始校正系数计算出每个灯点的亮度校正系数；所述亮度校正系数计算策略为：

对获取的灯点亮度数据进行正态分布最大似然估计，得到正态分布参数μ和σ的最大似然估计值，形成正态分布模型；查询标准正态分布表，并与正态分布模型进行对比，得到每个灯点对应亮度值的调整比例；根据每个灯点对应亮度值的调整比例和初始校正系数计算得到其对应的亮度校正系数；

初始校正系数计算模块14，其输入端与所述灯点亮度数据获取模块输出端相连接，所述初始校正系数计算模块用于对灯点亮度数据进行逐点校正得到初始校正系数；

亮度校正系数下发模块13，其输入端与所述亮度校正系数计算模块输出端相连接，所述亮度校正系数下发模块用于将所有灯点对应的亮度校正系数向接收卡下发。

如图5所示，本发明还提供了一种LED显示屏亮度校正系统，包括上述的校正装置1，以及发送设备2、接收卡3、LED显示屏4和相机5，其中：

所述相机5，其输出端与校正装置输入端相连接，所述相机用于依次拍摄预设灰阶设定值以及小于所述灰阶设定值的各个灰阶之下的LED显示屏亮度数据；

所述校正装置1，其输出端与发送设备输入端相连接，所述校正装置用于获取所述LED显示屏中每个灯点对应的亮度校正系数；

所述发送设备2，其输出端与所述接收卡输入端相连接，所述发送设备用于将校正装置得到的亮度校正系数发送到接收卡；

所述接收卡3，其输出端与LED显示屏4输入端相连，所述接收卡用于接收所述亮度校正系数，并在所述LED显示屏上进行运用。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED显示屏亮度校正系数调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，获取LED显示屏的灯点亮度数据；

步骤二，对获取的灯点亮度数据进行正态分布最大似然估计，得到正态分布参数μ和σ的最大似然估计值，形成正态分布模型；

步骤三，查询标准正态分布表，并与步骤二中的正态分布模型进行对比，得到每个灯点对应亮度值的调整比例；

步骤四，根据每个灯点对应亮度值的调整比例和初始校正系数计算得到其对应的亮度校正系数，完成校正系数的调整。

2.根据权利要求1所述的一种LED显示屏亮度校正系数调整方法，其特征在于，步骤二中，获取LED显示屏中小于或等于预设的灰阶设定值的灯点亮度数据L，对灯点亮度数据

进行正态分布最大似然估计，得到正态分布

，均值

和方差

的计算公式如下：

其中，N为所有灯点的亮度数据L的数量。

3.根据权利要求2所述的一种LED显示屏亮度校正系数调整方法，其特征在于，所述灰阶设定值为LED显示屏中亮度最大的灰阶。

4.根据权利要求2所述的一种LED显示屏亮度校正系数调整方法，其特征在于，步骤三中，将得到的正态分布

转换为标准正态分布

，转换后的灯点亮度数据计算公式如下：

。

5.根据权利要求4所述的一种LED显示屏亮度校正系数调整方法，其特征在于，步骤三中，通过查询标准正态分布分布表获取LED显示屏中每个灯点亮度对应的概率

，并基于概率P得到系数调整比例

。

6.根据权利要求1所述的一种LED显示屏亮度校正系数调整方法，其特征在于，步骤四中，将每个灯点对应的调整比例与预先设置的调整步长相乘得到每个灯点的系数调整值；并将每个灯点的对应系数调整值与初始校正系数相加，完成校正系数的调整。

7.根据权利要求6所述的一种LED显示屏亮度校正系数调整方法，其特征在于，所述初始校正系数采用逐点校正得到。

8.根据权利要求6所述的一种LED显示屏亮度校正系数调整方法，其特征在于，调整步长取值为5-20。

9.一种LED显示屏亮度校正装置，其特征在于，包括灯点亮度数据获取模块、亮度校正系数计算模块、亮度校正系数下发模块和初始校正系数计算模块，其中：

所述灯点亮度数据获取模块，所述灯点亮度数据获取模块用于获取LED显示屏的灯点的亮度数据；

所述亮度校正系数计算模块，其输入端与所述灯点亮度数据获取模块输出端和所述初始校正系数计算模块输出端相连接，其输出端与所述亮度校正系数下发模块输入端相连接，所述亮度校正系数计算模块用于通过获取的灯点亮度数据和初始校正系数计算出每个灯点的亮度校正系数；所述亮度校正系数计算策略为：

对获取的灯点亮度数据进行正态分布最大似然估计，得到正态分布参数μ和σ的最大似然估计值，形成正态分布模型；查询标准正态分布表，并与正态分布模型进行对比，得到每个灯点对应亮度值的调整比例；根据每个灯点对应亮度值的调整比例和初始校正系数计算得到其对应的亮度校正系数；

所述初始校正系数计算模块，其输入端与所述灯点亮度数据获取模块输出端相连接，所述初始校正系数计算模块用于对灯点亮度数据进行逐点校正得到初始校正系数；

所述亮度校正系数下发模块，其输入端与所述亮度校正系数计算模块输出端相连接，所述亮度校正系数下发模块用于将所有灯点对应的亮度校正系数向接收卡下发。

10.一种LED显示屏亮度校正系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的校正装置，以及发送设备、接收卡、LED显示屏和相机，其中：

所述相机，其输出端与校正装置输入端相连接，所述相机用于依次拍摄预设灰阶设定值以及小于所述灰阶设定值的各个灰阶之下的LED显示屏亮度数据；

所述校正装置，其输出端与发送设备输入端相连接，所述校正装置用于获取所述LED显示屏中每个灯点对应的亮度校正系数；

所述发送设备，其输出端与所述接收卡输入端相连接，所述发送设备用于将校正装置得到的亮度校正系数发送到接收卡；

所述接收卡，其输出端与LED显示屏输入端相连，所述接收卡用于接收所述亮度校正系数，并在所述LED显示屏上进行运用。

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