CN115064117B - 虚拟像素显示屏亮度校正方法、系统、装置以及显示系统 - Google Patents

Abstract

虚拟像素显示屏亮度校正方法、系统、装置以及显示系统，涉及虚拟显示技术领域，解决了现有校正技术的校正效率低以及显示效果差的问题，可应用于虚拟像素显示屏的校正，使得显示亮度均一性提升。校正方法包括：采集发光管阵列中没有复用的两个子像素的亮度值，计算对应的校正系数矩阵Cr和Cb；将每个像素中复用的子像素两个灯点一同点亮，并进行采集，提取复用子像素的亮度值；对点亮后的成像图片进行处理，得到每个像素的复用成像区域，获取复用成像区域的中心坐标（Cx，Cy）；根据复用成像区域的中心坐标计算复用子像素的校正系数矩阵Cg；将全部校正系数矩阵上传至控制系统，实现虚拟像素显示屏的校正控制。

Description

虚拟像素显示屏亮度校正方法、系统、装置以及显示系统

技术领域

本发明涉及虚拟显示技术领域，具体涉及一种虚拟像素显示屏亮度校正技术。

背景技术

虚拟像素就是指显示屏上的物理像素点数和实际显示的像素点数是1：N（N=2×2）的关系，它能显示的图像像素比显示屏的实际像素多是长宽像素各2倍。实像素显示屏红绿蓝灯点数量相同，虚拟像素由于存在像素复用的情况，红绿蓝灯点数量并不是完全相同。以绿灯复用为例说明，此时显示屏上的子像素排布如图1所示，绿灯的数量是红灯和蓝灯的各两倍，校正时就涉及到绿灯虚像素和实像素各自分别采集，分别上传控制系统虚、实两个校正系数矩阵的问题。

目前对虚拟像素显示屏的亮度校正技术，根据控制系统的不同分为以下两种：（1）控制系统支持4个校正系数矩阵，则可以对复用子像素的实像素和虚像素分别点亮采集，加上没有复用的两个子像素的校正系数，共计上传4个校正系数矩阵实现亮度校正；（2）控制系统仅支持3个校正系数矩阵，则需要对复用子像素的虚像素或者绿灯实像素点亮其中一颗灯点进行采集校正，虚像素和实像素使用相同校正系数矩阵，加上没有复用的两个子像素的校正系数，共计上传3个校正系数矩阵实现亮度校正。但上述校正方法存在以下缺点：第一种方式由于需要对复用子像素的实像素和虚像素分别点亮采集，校正时间较长，校正效率低，尤其对于超大LED屏来说校正效率明显下降；第二种方式由于一组像素中只考虑了被复用子像素的虚或实当中一颗灯点的亮度差异情况，且会导致虚实像素一同点亮时屏幕一致性下降，出现马赛克或者麻点的现象，十分影响显示效果。

因此，如何同时实现校正效率和显示效果的提升就成为了本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为了同时实现校正效率和显示效果的提升，本发明提出了一种虚拟像素显示屏亮度校正方法。

本发明的技术方案如下：

一种虚拟像素显示屏亮度校正方法，所述显示屏上按行列等间距均匀排布红绿蓝发光管组成发光管阵列，每一个2×2发光管阵列都包含红绿蓝三种子像素，所述方法包括如下步骤：

S1、采集发光管阵列中没有复用的两个子像素的亮度值，计算对应的校正系数矩阵Cr和Cb；

S2、将每个像素中复用的子像素两个灯点一同点亮，并进行采集，提取复用子像素的亮度值；

S3、对点亮后的成像图片进行处理，得到每个像素的复用成像区域，获取复用成像区域的中心坐标（Cx，Cy）；

S4、根据复用成像区域的中心坐标计算复用子像素的校正系数矩阵Cg；

S5、将全部校正系数矩阵上传至控制系统，实现虚拟像素显示屏的校正控制。

优选地，步骤S3中所述成像图片的处理具体为采用图像处理算法进行去噪和二值化处理。

优选地，步骤S3中所述复用成像区域的中心坐标的获取方法为：

根据成像区域获得该区域轮廓坐标，将区域轮廓坐标中直线距离最大两坐标连线中点作为该复用像素区域的中心，得到复用成像区域的中心坐标（Cx，Cy）。

优选地，所述校正系数矩阵Cg包括虚子像素校正系数矩阵Cgv和实子像素校正系数矩阵Cgr，所述步骤S4进一步包括：

根据复用成像区域的中心坐标计算复用子像素的中心坐标；

根据复用子像素的中心坐标求得各自亮度积分值，计算得到虚子像素校正系数矩阵Cgv和实子像素校正系数矩阵Cgr。

优选地，所述复用子像素的中心坐标计算方法为：

虚子像素中心坐标：（Vx，Vy）=(Cx+dis/4M，Cy-dis/4M)，

实子像素中心坐标：（Rx，Ry）=(Cx-dis/4M，Cy+dis/4M)，

其中，dis=2×p×M，dis表示两个像素光斑的间距，M表示采集模式，即单次点亮时每M个子像素点中点亮一个子像素点，p表示显示屏两个子像素点间距。

优选地，所述步骤S4进一步包括：

以当前复用成像区域为基准分别向左、向右、向上和向下外推n个像素，计算该2n×2n个像素区域内亮度积分值，作为该复用子像素的实际亮度值，再通过实际亮度值计算得到复用子像素的校正系数矩阵Cg。

优选地，所述n的取值范围为3≤n≤10。

一种虚拟像素显示屏亮度校正系统，用于实现如上所述的亮度校正方法，所述系统包括像素亮度采集模块、像素亮度值计算模块、校正系数生成模块以及系数上传模块；

所述像素亮度采集模块用于获取显示屏像素灯点图片；所述像素亮度值计算模块用于根据拍摄的灯点图片提取并计算每颗子像素的亮度值；所述校正系数生成模块用于根据提取的亮度值计算逐点红绿蓝子像素校正系数；所述系数上传模块用于将校正系数下发到屏幕接收卡中，以实现亮度校正。

一种虚拟像素显示屏亮度校正装置，包含如上所述的亮度校正系统。

一种虚拟像素LED显示系统，包括如上所述的亮度校正装置，还包括校正相机、虚拟像素LED显示屏以及接收卡；所述校正相机用于对所述虚拟像素LED显示屏进行三基色图片拍摄，并传输至所述校正装置，所述校正装置用于根据图片亮度信息计算并输出红绿蓝逐点校正系数，并通过所述系数上传模块发送到接收卡中，所述接收卡用于根据校正系数进行差异化控制，达到虚拟像素LED显示屏的亮度校正显示。

与现有技术相比，本发明解决了现有校正技术的校正效率低以及显示效果差的问题，具体有益效果为：

本发明通过处理虚实子像素一同点亮后的成像图片，能够快速获取一个像素点内虚实两颗灯点的亮度值，从而计算1个或者2个校正系数矩阵，实现一次点亮和采集操作即可实现校正的目的，与现有技术相比，无需虚像素、实像素分别点亮校正，提升了校正效率，这对于户内高密度显示屏以及户外大型显示屏来说，大大缩短了校正时间；同时，本发明做到了同时考虑被复用子像素的虚和实两颗灯点的亮度差异情况，避免了虚实像素一同点亮时屏幕的一致性下降问题，提升了显示效果。

附图说明

图1为绿灯复用的虚拟像素显示屏子像素排布示意图；

图2为实施例1中所述复用的子像素两个灯点一同点亮示意图；

图3为实施例2中所述处理后每个像素的复用成像区域示意图；

图4为实施例3中所述成像区域的中心坐标（Cx，Cy）位置示意图；

图5为实施例4中所述复用像素亮度积分计算形式示意图；

图6为实施例6中所述复用像素亮度积分计算形式示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清楚，下面将结合本发明的说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，以下实施例仅用于更好地理解本发明的技术方案，而不应理解为对本发明的限制。

实施例1.

一种虚拟像素显示屏亮度校正方法，所述显示屏上按行列等间距均匀排布红绿蓝发光管组成发光管阵列，每一个2×2发光管阵列都包含红绿蓝三种子像素，所述方法包括如下步骤：

S1、采集发光管阵列中没有复用的两个子像素的亮度值，计算对应的校正系数矩阵Cr和Cb；

S2、将每个像素中复用的子像素两个灯点一同点亮，如图2所示，并进行采集，提取复用子像素的亮度值；

S3、对点亮后的成像图片进行处理，得到每个像素的复用成像区域，获取复用成像区域的中心坐标（Cx，Cy）；

S4、根据复用成像区域的中心坐标计算复用子像素的校正系数矩阵Cg；

S5、将全部校正系数矩阵上传至控制系统，实现虚拟像素显示屏的校正控制。

本实施例提供的亮度校正方法将复用的子像素的虚实像素一同点亮，通过处理点亮后的成像图片，对复用子像素成像区域进行定位的方式，实现一次点亮和采集操作即可实现校正的目的，与现有技术相比，提升了校正效率，这对于户内高密度显示屏以及户外大型显示屏来说，大大缩短了校正时间。并且做到了同时考虑被复用子像素的虚和实两颗灯点的亮度差异情况，避免了虚实像素一同点亮时屏幕的一致性下降问题，提升了显示效果。

需要说明的是，本实施例对所述复用的子像素的基色不做限定，可以是红、绿、蓝三种子像素中的任一种。

实施例2.

本实施例为对实施例1的进一步举例说明，其中步骤S3中所述成像图片的处理具体为采用图像处理算法进行去噪和二值化处理。

本实施例采用去噪和二值化处理方式对成像图片进行噪声消除和二值化分割，得到的每个像素的复用成像区域如图3所示，所述复用成像区域边缘清晰，便于后续坐标计算。

实施例3.

本实施例为对实施例1的进一步举例说明，其中步骤S3中所述复用成像区域的中心坐标的获取方法为：

根据成像区域获得该区域轮廓坐标，将区域轮廓坐标中直线距离最大两坐标连线中点作为该复用像素区域的中心，得到复用成像区域的中心坐标（Cx，Cy），所述成像区域的中心坐标（Cx，Cy）位置如图4所示。

具体地，计算每个区域轮廓坐标距离最大值Dmax，在距离最远的两点间画线段H，线段H的中点即为复用成像区域的中心。由于虚、实两颗子像素围绕成像区域中心坐标（Cx，Cy）对称排布，可根据成像区域中心坐标推导虚子像素和实子像素各自的中心坐标，完成各自亮度值计算，或者根据成像区域中心坐标推导该复用子像素的实际亮度值，实现点亮一次完成亮度校正。

实施例4.

本实施例为对实施例1的进一步举例说明，所述校正系数矩阵Cg包括虚子像素校正系数矩阵Cgv和实子像素校正系数矩阵Cgr，所述步骤S4进一步包括：

根据复用成像区域的中心坐标计算复用子像素的中心坐标；

根据复用子像素的中心坐标求得各自亮度积分值，计算得到虚子像素校正系数矩阵Cgv和实子像素校正系数矩阵Cgr。

本实施例所述复用像素亮度积分计算形式示意如图5所示，根据成像区域中心坐标计算虚子像素和实子像素各自的中心坐标，完成各自亮度积分值的计算，效率提升的同时也保证了校正后亮度的均匀性。

实施例5.

本实施例为对实施例4的进一步举例说明，所述复用子像素的中心坐标计算方法为：

虚子像素中心坐标：（Vx，Vy）=(Cx+dis/4M，Cy-dis/4M)，

实子像素中心坐标：（Rx，Ry）=(Cx-dis/4M，Cy+dis/4M)，

其中，dis=2×p×M，dis表示两个像素光斑的间距，M表示采集模式，即单次点亮时每M个子像素点中点亮一个子像素点，p表示显示屏两个子像素点间距。

具体地，本实施例所述坐标计算原理为：假设显示屏两个子像素点间距为p，采集模式为M，则以采集模式M显示时两个像素光斑间距dis=2×p×M；由于虚、实两颗子像素围绕成像区域中心坐标（Cx，Cy）对称排布，则虚实子像素中心与成像区域中心的水平间距均为rx=Vx-Cx=Cx-Rx=p/2，虚实子像素中心与成像区域中心的垂直间距均为ry=Ry-Cy=Cy-Vy=p/2，因此rx= ry=dis/(4×M)。

实施例6.

本实施例为对实施例1的进一步举例说明，其中步骤S4进一步包括：

以当前复用成像区域为基准分别向左、向右、向上和向下外推n个像素，计算该2n×2n个像素区域内亮度积分值，作为该复用子像素的实际亮度值，再通过实际亮度值计算得到复用子像素的校正系数矩阵Cg。

本实施例所述复用像素亮度积分计算的形式示意如图6所示，本实施例根据成像区域中心坐标，计算该复用子像素的实际亮度值，实现点亮一次完成亮度校正，提升了校正效率，且同时兼顾虚实像素的亮度差异，保证虚拟像素LED显示屏校正后均匀性。且本实施例所述校正方法适用于支持3个校正系数的控制系统，在保证校正均匀性的同时不会提升控制系统的成本。

实施例7.

本实施例为对实施例6的进一步举例说明，所述n的取值范围为3≤n≤10。

实施例8.

本实施例提供了一种虚拟像素显示屏亮度校正系统，用于实现如实施例1-7中任一项所述的亮度校正方法，所述系统包括像素亮度采集模块、像素亮度值计算模块、校正系数生成模块以及系数上传模块；

所述像素亮度采集模块用于获取显示屏像素灯点图片；所述像素亮度值计算模块用于根据拍摄的灯点图片提取并计算每颗子像素的亮度值；所述校正系数生成模块用于根据提取的亮度值计算逐点红绿蓝子像素校正系数；所述系数上传模块用于将校正系数下发到屏幕接收卡中，以实现亮度校正。

具体地，所述校正系统采用如中国专利文献CN102111624A《LED显示屏像素点亮色度信息采集方法》中记载的方法实现灯点显示拍摄。

实施例9.

本实施例提供了一种虚拟像素显示屏亮度校正装置，包含如实施例8所述的亮度校正系统。

实施例10.

本实施例提供了一种虚拟像素LED显示系统，包括如实施例9所述的亮度校正装置，还包括校正相机、虚拟像素LED显示屏以及接收卡；所述校正相机用于对所述虚拟像素LED显示屏进行三基色图片拍摄，并传输至所述校正装置，所述校正装置用于根据图片亮度信息计算并输出红绿蓝逐点校正系数，并通过所述系数上传模块发送到接收卡中，所述接收卡用于根据校正系数进行差异化控制，达到虚拟像素LED显示屏的亮度校正显示。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种虚拟像素显示屏亮度校正方法，其特征在于，所述显示屏上按行列等间距均匀排布红绿蓝发光管组成发光管阵列，每一个2×2发光管阵列都包含红绿蓝三种子像素，所述方法包括如下步骤：

S1、采集发光管阵列中没有复用的两个子像素的亮度值，计算对应的校正系数矩阵Cr和Cb；

S2、将每个像素中复用的子像素两个灯点一同点亮，并进行采集，提取复用子像素的亮度值；

S3、对点亮后的成像图片进行处理，得到每个像素的复用成像区域，获取复用成像区域的中心坐标（Cx，Cy）；

S4、根据复用成像区域的中心坐标计算复用子像素的校正系数矩阵Cg；

S5、将全部校正系数矩阵上传至控制系统，实现虚拟像素显示屏的校正控制。

2.根据权利要求1所述的虚拟像素显示屏亮度校正方法，其特征在于，步骤S3中所述成像图片的处理具体为采用图像处理算法进行去噪和二值化处理。

3.根据权利要求1所述的虚拟像素显示屏亮度校正方法，其特征在于，步骤S3中所述复用成像区域的中心坐标的获取方法为：

根据成像区域获得该区域轮廓坐标，将区域轮廓坐标中直线距离最大两坐标连线中点作为该复用成像区域的中心，得到复用成像区域的中心坐标（Cx，Cy）。

4.根据权利要求1所述的虚拟像素显示屏亮度校正方法，其特征在于，所述校正系数矩阵Cg包括虚子像素校正系数矩阵Cgv和实子像素校正系数矩阵Cgr，所述步骤S4进一步包括：

根据复用成像区域的中心坐标计算复用子像素的中心坐标；

根据复用子像素的中心坐标求得各自亮度积分值，计算得到虚子像素校正系数矩阵Cgv和实子像素校正系数矩阵Cgr。

5.根据权利要求4所述的虚拟像素显示屏亮度校正方法，其特征在于，所述复用子像素的中心坐标计算方法为：

虚子像素中心坐标：（Vx，Vy）=(Cx+dis/4M，Cy-dis/4M)，

实子像素中心坐标：（Rx，Ry）=(Cx-dis/4M，Cy+dis/4M)，

其中，dis=2×p×M，dis表示两个像素光斑的间距，M表示采集模式即单次点亮时每M个子像素点中点亮一个子像素点，p表示显示屏两个子像素点间距。

6.根据权利要求1所述的虚拟像素显示屏亮度校正方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：

以当前复用成像区域为基准分别向左、向右、向上和向下外推n个像素，计算该2n×2n个像素区域内亮度积分值，作为该复用子像素的实际亮度值，再通过实际亮度值计算得到复用子像素的校正系数矩阵Cg。

7.根据权利要求6所述的虚拟像素显示屏亮度校正方法，其特征在于，所述n的取值范围为3≤n≤10。

8.一种虚拟像素显示屏亮度校正系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-7中任一项所述的亮度校正方法，所述系统包括像素亮度采集模块、像素亮度值计算模块、校正系数生成模块以及系数上传模块；

所述像素亮度采集模块用于获取显示屏像素灯点图片；所述像素亮度值计算模块用于根据拍摄的灯点图片提取并计算每颗子像素的亮度值；所述校正系数生成模块用于根据提取的亮度值计算逐点红绿蓝子像素校正系数；所述系数上传模块用于将校正系数下发到屏幕接收卡中，以实现亮度校正。

9.一种虚拟像素显示屏亮度校正装置，其特征在于，包含如权利要求8所述的亮度校正系统。

10.一种虚拟像素LED显示系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的亮度校正装置，还包括校正相机、虚拟像素LED显示屏以及接收卡；所述校正相机用于对所述虚拟像素LED显示屏进行三基色图片拍摄，并传输至所述校正装置，所述校正装置用于根据图片亮度信息计算并输出红绿蓝逐点校正系数，并通过所述系数上传模块发送到接收卡中，所述接收卡用于根据校正系数进行差异化控制，达到虚拟像素LED显示屏的亮度校正显示。

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