CN115527484A

CN115527484A - 一种用于led显示屏的校正系统

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Publication number: CN115527484A
Application number: CN202211182302.6A
Authority: CN
Inventors: 黄雅臻; 王曜邦; 刘家玮
Original assignee: Xiamen Lingyang Huaxin Technology Co ltd
Current assignee: Xiamen Lingyang Huaxin Technology Co ltd
Priority date: 2022-09-27
Filing date: 2022-09-27
Publication date: 2022-12-27

Abstract

本申请涉及显示技术领域，公开了一种用于LED显示屏的校正系统，包括：光学量测装置，用于测量初始伽马编码在LED显示屏上所显示的亮色度数据，并回传至处理器；处理器，用于通过自动化迭代计算方式找出各灰阶最接近目标亮色度的最佳伽马编码，并将记录着各灰阶最佳伽马编码的伽马表输出至伽马表存储器，还用于在整个量测过程中对LED温度变化进行控制；LED驱动装置，用于将输入原始影像的灰阶值与伽马表存储器内的伽马表进行映射，得到对应的伽马编码并输出至LED显示屏。该系统可快速完成校正，有效改善因为LED温飘造成的量测失准问题，优化受LED本身物理限制的渐层效果，提升LED显示屏的色彩准确性。

Description

一种用于LED显示屏的校正系统

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种用于LED显示屏的校正系统。

背景技术

发光二极管(light-emitting diode，LED)为一种电致发光的半导体元件，在上电后，电流经过LED元件会使LED产生不同颜色的光线。由于LED具有高亮度发光效率好、省电环保、寿命长、可靠度高、模组化拼接显示利于多元化应用场景，使得近年来LED显示屏被大量运用在许多户外广告、室内展场、电影棚拍、电视背光、照明等。

在实际应用中一般利用调节LED发光亮度的精细程度来控制灰度等级，也就是灰阶阶数。当灰阶阶数越多，则能组合显示的颜色数量就相对越多，使得画面的细腻程度和色彩表现也会更好。目前市面上全彩LED显示屏已逐渐追求16位元以上的色深等级，而每颗LED发光亮度主要是对LED顺向电流的占空比进行开关周期的调整，透过视觉感知亮度与占空比的线性关系输出各灰阶的亮度。然而人眼对于在黑暗中亮度的变化较在明亮中更为敏锐，使得人眼感知的亮度与灰阶之间呈对数曲线关系，表示相较于高亮度，在低亮度时需要有更多灰阶来表现亮度的变化才能符合人眼感知特性。由于LED灯物理特性有低亮到高亮色偏问题、温度漂移造成色亮度变动问题、颜色位元数越来越高、亮度跳阶、反转等问题，使得人力校正LED显示屏费时费力，校正后的品质不稳定。此外，红绿蓝三色发光强度不同，灰阶渐层易出现各种色带断层或色偏现象。

另外，LED电致发光的过程除了产生光也会产生热，当输出的亮度越高产生的热也越多，温度上升除了影响LED寿命外，也会引起LED亮度快速改变和色偏的问题，使得光学量测装置每次量测的资料差异极大，造成自动化调校失准。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于LED显示屏的校正系统，可以在短时间快速完成校正，有效改善因为LED温飘造成的量测失准问题，优化受LED本身物理限制的渐层效果，提升LED显示屏的色彩准确性。其具体方案如下：

一种用于LED显示屏的校正系统，包括：光学量测装置、伽马表存储器、LED驱动装置以及处理器；其中，

所述光学量测装置，用于测量初始伽马编码在所述LED显示屏上所显示的亮色度数据，并回传至所述处理器；

所述处理器，用于通过自动化迭代计算方式找出各灰阶最接近目标亮色度的最佳伽马编码，并将记录着各灰阶最佳伽马编码的伽马表输出至所述伽马表存储器；还用于在整个量测过程中对LED温度变化进行控制；

所述伽马表存储器，用于存储所述伽马表；

所述LED驱动装置，用于将输入原始影像的灰阶值与所述伽马表存储器内的所述伽马表进行映射，得到对应的伽马编码，并输出至所述LED显示屏，以使所述LED显示屏显示校正后的灰阶影像。

优选地，在本发明实施例提供的上述校正系统中，所述处理器包括白点坐标校正模组、自适性低灰阶伽马亮色度优化模组、伽马校正模组、自动化加速模组和抑制LED温升的光学量测模组；其中，

所述白点坐标校正模组，用于对各色进行白点坐标校正；

所述自适性低灰阶伽马亮色度优化模组，用于对低灰阶进行自适性低灰阶伽马亮色度优化处理，计算各色各灰阶的目标亮度值；

所述伽马校正模组，用于根据目标亮度值对各色进行伽马校正；

所述自动化加速模组，用于迭代计算找出各灰阶最接近目标亮色度的最佳伽马编码；

所述抑制LED温升的光学量测模组，用于控制LED插黑或点亮时间以及改变灰阶量测顺序，以稳定在整个量测过程中LED的温度变化。

优选地，在本发明实施例提供的上述校正系统中，所述白点坐标校正模组，具体用于找出最高灰阶对应最大亮度时的各色最大亮度与色度，代入目标白点坐标后经过XYZ色彩空间的色彩转换矩阵得到各色亮度增益比，将各色最大亮度乘上各色亮度增益比计算各色最大目标亮度。

优选地，在本发明实施例提供的上述校正系统中，所述自适性低灰阶伽马亮色度优化模组，具体用于对低灰阶原始亮度曲线到标准伽马亮度曲线之间的过渡区进行平滑化处理，得到平滑的伽马亮度曲线，并计算自适性低灰阶过渡区从起点灰阶到终点灰阶之间各灰阶对应的目标伽马值，根据计算出的目标伽马值与各色最大目标亮度计算各色各阶的目标亮度值。

优选地，在本发明实施例提供的上述校正系统中，所述自适性低灰阶伽马亮色度优化模组，具体用于利用圆公式或椭圆公式计算自适性低灰阶过渡区从起点灰阶到终点灰阶之间各灰阶对应的目标伽马值。

优选地，在本发明实施例提供的上述校正系统中，所述自适性低灰阶伽马亮色度优化模组，具体还用于通过圆弧与切线之间的关系确定自适性低灰阶过渡区的起点灰阶，通过节点内插或实际迭代量测找到离设定的标准伽马值最近的最小灰阶作为自适性低灰阶过渡区的终点灰阶，具体还用于直接使用者所设定的起点灰阶值与终点灰阶值。

优选地，在本发明实施例提供的上述校正系统中，所述自动化加速模组，具体用于通过迭代双线性插值公式计算每次的伽马编码值所量测到的实际亮度，直到实际亮度与目标亮度之间的误差达标、实际亮度对应的实际伽马值和目标伽马值之间的误差达标，以及实际色度与目标色度之间的误差达标，以找出各灰阶最接近目标亮色度的最佳伽马编码值。

优选地，在本发明实施例提供的上述校正系统中，所述自动化加速模组，具体还用于利用对全灰阶采用节点灰阶取样以降低量测和运算全灰阶所需的时间，只对节点灰阶进行量测与运算，将节点灰阶之间的伽马编码值通过内插公式计算出节点灰阶之间各灰阶的伽马编码值。

优选地，在本发明实施例提供的上述校正系统中，所述伽马表存储器设置在所述LED驱动装置内部。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种用于LED显示屏的校正系统，包括：光学量测装置、伽马表存储器、LED驱动装置以及处理器；其中，光学量测装置，用于测量初始伽马编码在LED显示屏上所显示的亮色度数据，并回传至处理器；处理器，用于通过自动化迭代计算方式找出各灰阶最接近目标亮色度的最佳伽马编码，并将记录着各灰阶最佳伽马编码的伽马表输出至伽马表存储器，还用于在整个量测过程中对LED温度变化进行控制；伽马表存储器，用于存储伽马表；LED驱动装置，用于将输入原始影像的灰阶值与伽马表存储器内的伽马表进行映射，得到对应的伽马编码，并输出至LED显示屏，以使LED显示屏显示校正后的灰阶影像。

本发明提供的上述校正系统，光学量测装置测量初始伽马编码在LED显示屏上所显示的亮色度数据，并回传到处理器，利用处理器通过自动化迭代计算找到各灰阶最接近目标亮色度的最佳伽马编码，最终输出记录着各阶最佳伽马编码的伽马表到伽马表储存器，LED驱动装置将依据伽马表内的伽马编码输出经校正后的灰阶影像到LED显示屏，并且处理器会控制整个量测过程中LED的温度变化，这样可短时间快速完成校正，有效改善因为LED温飘造成的量测失准问题，降低自动化的运算时间，优化受LED本身物理限制的渐层效果，大幅提升LED显示屏的色彩准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的用于LED显示屏的校正系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的用于LED显示屏的校正系统的具体结构示意图；

图3为现有的标准伽马亮度曲线图；

图4为现有的原始亮度曲线相接标准伽马亮度曲线图；

图5为本发明实施例提供的经自适性低灰阶伽马优化后的亮度曲线图；

图6为本发明实施例提供的产生自适性低灰阶伽马亮度曲线图；

图7为本发明实施例提供的通过切线与圆计算过渡区各灰阶目标伽马值的示意图；

图8为本发明实施例提供的通过切线与椭圆计算过渡区各灰阶目标伽马值的示意图；

图9为本发明实施例提供的自动化加速模组迭代计算的流程图；

图10为现有的LED起亮灰阶随时间温度变化的程度示意图；

图11为现有的LED起亮灰阶随时间亮度变化的程度示意图；

图12为现有的LED最高灰阶随时间温度变化的程度示意图；

图13为现有的LED最高灰阶随时间亮度变化的程度示意图；

图14为本发明实施例提供的温控灰阶映对表进行光学量测的顺序示意图。

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。

本发明提供一种用于LED显示屏的校正系统，如图1所示，包括：光学量测装置1、伽马表存储器2、LED驱动装置3、处理器4；其中，

光学量测装置1，用于测量初始伽马编码在LED显示屏5上所显示的亮色度数据，并回传至处理器4；

处理器4，用于通过自动化迭代计算方式找出各灰阶最接近目标亮色度的最佳伽马编码，并将记录着各灰阶最佳伽马编码的伽马表输出至伽马表存储器2；

伽马表存储器2，用于存储伽马表；

LED驱动装置3，用于将输入原始影像的灰阶值与伽马表存储器2内的伽马表进行映射，得到对应的伽马编码，并输出至LED显示屏5，以使LED显示屏5显示校正后的灰阶影像。

在本发明实施例提供的上述用于LED显示屏的校正系统中，光学量测装置1测量初始伽马编码在LED显示屏5上所显示的亮色度数据，并回传到处理器4，利用处理器4通过自动化迭代计算找到各灰阶最接近目标亮色度的最佳伽马编码，最终输出记录着各阶最佳伽马编码的伽马表到伽马表储存器2，LED驱动装置3将依据伽马表内的伽马编码输出经校正后的灰阶影像到LED显示屏5，并且处理器会控制整个量测过程中LED的温度变化，这样可短时间快速完成校正，有效改善因为LED温飘造成的量测失准问题，降低自动化的运算时间，优化受LED本身物理限制的渐层效果，大幅提升LED显示屏5的色彩准确性。

需要说明的是，伽马(Gamma)是数位显示器上低亮灰阶过渡到高亮灰阶的平滑程度，伽马编码(Gamma Code)可根据人类对光线或黑白的感知能力进行灰阶对亮度变化程度的分配；不同的环境光使用的伽马也有所不同，一般在环境光高光的情况下需使用较高的亮度才能看得清楚，此时伽马值需要下降一些，而在低亮环境下则需要较高伽马值才能有更多的灰阶来表现亮度细腻的变化。

本发明可适用于各类LED显示屏，包括脉宽驱动LED显示屏、脉冲驱动LED显示屏、直流驱动LED显示屏，故本发明中的伽马表所纪录的伽马编码值正是对应LED驱动方式的编码值，例如脉宽驱动式的LED使用的伽马编码值即为占空比。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述校正系统中，如图2所示，伽马表存储器2可以设置在LED驱动装置3内部，即LED驱动装置3具有伽马表存储器2。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述校正系统中，如图2所示，处理器4可以包括白点坐标校正模组、自适性低灰阶伽马亮色度优化模组、伽马校正模组、自动化加速模组和抑制LED温升的光学量测模组；其中，

白点坐标校正模组，用于对各色进行白点坐标校正；

自适性低灰阶伽马亮色度优化模组，用于对低灰阶进行自适性低灰阶伽马亮色度优化处理，计算各色各灰阶的目标亮度值；

伽马校正模组，用于根据目标亮度值对各色进行伽马校正；

自动化加速模组，用于迭代计算找出各灰阶最接近目标亮色度的最佳伽马编码；

抑制LED温升的光学量测模组，用于控制LED插黑或点亮时间以及改变灰阶量测顺序，以稳定在整个量测过程中LED的温度变化。

在实际应用中，白点(White Point)是以色坐标定义LED要显示的白色为何种目标白色。根据LED显示屏的类型若为单色屏，则不做白点坐标校正只做伽马亮度校正和自适性低灰阶伽马亮度校正，伽马表内格式只记录灰阶各阶最佳伽马编码PWM_W(S)；若为三色屏，则可做白点坐标校正、伽马校正和自适性低灰阶伽马亮色度校正，伽马表内格式记录各色各阶对应的最佳伽马编码PWM_R(S)、PWM_G(S)、PWM_B(S)。本发明通过白点坐标校正、伽马校正和自适性低灰阶伽马亮色度校正，可大幅节省人力与时间，并利于每片显示屏的校正管理。

具体地，本发明在白点坐标校正模组、自适性低灰阶伽马亮度色优化模组、伽马模组、自动化加速模组所用的参数，可以包括标准伽马值stdGma、总共的灰阶数量K、总共的节点数量N、最大占空比值PWM_max、最小占空比值PWM_min、第一灰阶亮度L_w(1)＝L_min、最高灰阶亮度L_w(K-1)＝L_max、目标白点坐标(tW_x，tW_y)、伽马值最大误差errGma_max、亮度最大误差errL_max以及色度最大误差errC_max。本发明校正的颜色数则依据LED显示屏是RGB LED或白光LED类型。

第一笔开始灰阶为最高灰阶(如S_max＝K-1＝255)，设定最高灰阶亮度为此时的目标亮度tL(K-1)＝L_max，若为RGB LED类型，则通过自动化加速模组内的迭代计算伽马编码与亮度之间的关系以找到匹配此灰阶最佳目标亮度的R,G,B伽马编码(如PWM_R(K-1)、PWM_G(K-1)、PWM_B(K-1))，并且量测其伽马编码得到R、G、B、W的实际色亮度(x,y,L)，分别为(R_x(K-1),R_y(K-1),L_R(K-1))、(G_x(K-1),G_y(K-1),L_G(K-1))、(B_x(K-1)、B_y(K-1),L_B(K-1))、(W_x(K-1),W_y(K-1),L_W(K-1))；将R、G、B、W的实际色亮度值输入到白点坐标校正模组进行计算，得到R,G,B各色分光比gnR,gnG,gnB，推算出各色最大目标亮度tL_color(K-1)＝L_color(K-1)×分光比；若为白光LED型，则每次输入W的伽马编码到自动化加速模组快速找到匹配此灰阶最佳目标亮色度的伽马编码(如PWM_W(S))。依据标准伽马公式输入经过白点坐标校正后各色最大目标亮度tL_color(K-1)、目前灰阶S、最大灰阶S_max、标准伽马stdGma，将可计算出每阶等同被白点坐标校正后的目标亮度tL(S)，从而建立出经白点校正后的标准伽马亮度曲线。接着进行自动化加速模组内的伽马编码值迭代计算找到匹配此灰阶最佳目标亮色度的R,G,B伽马编码(如PWM_R(K-1)、PWM_G(K-1)、PWM_B(K-1))，持续迭代该阶白点坐标校正计算出各色各阶的目标亮度值直到找到各灰阶最接近目标亮色度的最佳伽马编码；再将最佳伽马编码和其亮色度值纪录到存储器。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述校正系统中，白点坐标校正模组，具体可以用于找出最高灰阶对应最大亮度时的各色最大亮度与色度，代入目标白点坐标后经过XYZ色彩空间的3x3色彩转换矩阵得到亮度增益比gnR、gnG、gnB，将各色最大亮度乘上各色亮度增益比计算各色最大目标亮度。

具体地，在得到R、G、B、W的实际色亮度(R_x(K-1),R_y(K-1),L_R(K-1))、(G_x(K-1),G_y(K-1),L_G(K-1))、(B_x(K-1)、B_y(K-1),L_B(K-1))、(W_x(K-1),W_y(K-1),L_W(K-1))后，可以根据目标白点坐标(tW_x,tW_y)以及上述实际量测出的R、G、B、W色亮度值进行最高阶白点坐标校正运算。目标白点坐标对应的XYZ矩阵计算为：

以及实际的XYZ色彩转换矩阵aM：

推算出实际的XYZ色彩转换反矩阵aM-¹，计算色彩增益比矩阵gnM如下式：

将R、G、B的色彩增益比值乘上最高阶实际亮度(即各色最大亮度)得到白点调整完后的最高阶目标亮度(即各色最大目标亮度)为tL_R(K-1)＝gnR×L_R(K-1)、tL_G(K-1)＝gnG×L_G(K-1)、tL_B(K-1)＝gnB×L_B(K-1)，其中K为总共的灰阶数，K-1为最高灰阶。

另外，本发明的白点坐标校正模组还可以用于建立经白点坐标校正后的R、G、B标准伽马亮度曲线，依据下式(即标准伽马公式)计算输入的标准伽马stdGma和最大目标亮度tL_R(K-1)、tL_G(K-1)、tL_B(K-1)，得到各阶的目标亮度tL_R(S)、tL_G(S)、tL_B(S)，如下式所示：

color∈R，G，B，s＝1～K-1。

上述经白点坐标校正后的R、G、B标准伽马亮度曲线的建立方式并不受限于标准伽马公式，也可以通过使用者自定义亮度曲线作为标准伽马亮度曲线。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述校正系统中，自适性低灰阶伽马亮色度优化模组，具体可以用于对低灰阶原始亮度曲线到标准伽马亮度曲线之间的过渡区进行平滑化处理，得到平滑的伽马亮度曲线，并计算自适性低灰阶过渡区从起点灰阶到终点灰阶之间各灰阶对应的目标伽马值，根据计算出的目标伽马值tGma(S)与各色最大目标亮度计算各色各阶的目标亮度值

color∈R，G，B，S＝1～K-1。

需要说明的是，受限于LED物理特性，LED在低亮度的起始亮度高于标准伽马亮度曲线的起始亮度，使得低灰阶无法套用标准伽马亮度曲线为目标亮度，低亮度时用的伽马编码所对应的亮度也不一定是线性方式呈现，即在低亮度的伽马编码会有精度不足以表现标准伽马亮度曲线的低亮线段的问题，表示必须重新修订标准伽马亮度曲线在低亮线段的目标伽马值，若不修正则无适用的伽马编码可被驱动，容易造成低亮度处渐层平阶、断层、色带等问题。在现有技术中业界一般对标准伽马修正方式主要在低灰阶直接使用伽马编码＝占空比＝灰阶做线性曲线映对或是低灰阶使用多段线性亮度曲线的方式，中高灰阶则是大致符合图3示出的标准伽马亮度曲线，但会造成亮度爬升斜率非连续性的改变而最终在线性曲线与标准伽马曲线相接处附近会呈现渐层亮暗带、色带的问题，如图4所示，灰阶1到18为原始占空比显示的亮度曲线，灰阶18以上则使用标准伽马亮度曲线，图4虽解决LED物理特性低亮起亮偏亮无法使用图3标准伽马亮度曲线的问题，却会看到交接处亮度曲线不平滑，亮度爬升速度不连续会造成视觉感受渐层有亮暗带的不顺感。

而本发明中的自适性低灰阶伽马亮色度优化模组能通过自动化迭代计算去寻找原始亮度曲线和标准伽马亮度曲线之间的最佳过渡区亮度曲线，最终得到图5示出的从起亮到高亮皆为平滑的伽马亮度曲线。即：本发明可以在低亮度时根据LED实际原始亮度曲线和标准伽马亮度曲线进行自适性低灰阶的伽马曲线修正，利用自动化迭代方式逼近各阶最接近目标亮度的最佳伽马编码值，得到R、G、B、W低亮到高亮最佳平滑化后的伽马亮度曲线，最终LED显示屏将显示具有细腻滑顺感的渐层效果。

如图6所示，p1为标准伽马亮度曲线的起点，p2为原始亮度曲线的起点，p4为原始亮度曲线与标准伽马曲线的交接点，p3为原始亮度曲线过渡到标准伽马亮度曲线的起点，p5为原始亮度曲线过渡到标准伽马亮度起线的终点。线段p2到p4为原始亮度曲线，此线段内各灰阶的占空比直接对应各灰阶值(PWM＝S)。LED驱动装置可点亮LED灯的占空比最小值为1，故最低灰阶S＝PWM＝1，光学量测装置量测出的LED原始亮度p2远高于标准伽马亮度p1，表示LED驱动装置无法输出可达成标准亮度所需的占空比，无法符合标准伽马亮度的占空比会持续延伸到另一个占空比，例如在图6中灰阶S＝1到16的亮度为LED驱动装置输出PWM＝1到16的原始亮度。直到灰阶16时才接上符合标准伽马公式计算出的亮度p4。线段p1到p5为标准伽马亮度曲线，此线段内各灰阶的占空比则是通过前述自动化伽马与白点坐标校正后取得，但在线段p1到p4间因LED物理特性将造成无可对应的占空比可达成的情况。通过本发明中自适性低灰阶伽马最佳化的方式可产生如线段p3到p5平滑的亮度曲线，再通过自动化伽马与白点坐标校正寻找该线段内各灰阶的占空比，使得最终的所有灰阶渐层将呈现自然连续的良好视觉效果。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述校正系统中，自适性低灰阶伽马亮色度优化模组，具体还可以用于通过圆弧与切线之间的关系确定自适性低灰阶过渡区的起点灰阶，通过节点内插或实际迭代量测找到离设定的标准伽马值tGma最近的最小灰阶S作为自适性低灰阶过渡区的终点灰阶S_end，具体还可以用于直接使用者所设定的起点灰阶值与终点灰阶值。

可以理解的是，在进行自适性低灰阶伽马亮色度优化时不需使用温控灰阶映对表，因为该模组都是在低灰阶运作，低亮下温度变化程度低不会使色亮度量测失准。当所有节点对应的灰阶都经过伽马校正模组找到最佳伽马编码并且纪录实际的色亮度值后，接着将进行自适性低灰阶伽马亮色度优化运算，计算当阶实际亮度L(S)对应的实际伽马值Gma(S)，通过节点内插或是实际迭代量测找到离标准伽马值tGma最近的最小灰阶S作为自适性低灰阶伽马亮度过渡区的终点灰阶S_end。

接着依序量测并纪录伽马编码值从1到实际亮度所对应的实际伽马值等于标准伽马值才停止，定义此时伽马编码值为原始亮度曲线与标准伽马亮度曲线交接的灰阶S_jnc＝PWM_color(i)。利用原始亮度曲线、标准伽马亮度曲线、圆公式或是椭圆公式可计算出自适性低灰阶过渡区起始灰阶S_str阶、起始灰阶S_str到终点灰阶S_end之间各灰阶对应的目标伽马值tGma(S)。在灰阶1到灰阶S_str之间为原始亮度曲线，此区各灰阶的伽马编码值正好就是灰阶值，可直接纪录到伽马表内。针对过渡区依序从起始灰阶S_str到终点灰阶S_end之间依各阶目标伽马值tGma(S)计算目标亮度tL(S)，再进行自动化加速模组内的伽马编码值迭代计算找到匹配此灰阶最佳目标亮度的R、G、B伽马编码(如PWM_R(S)、PWM_G(S)、PWM_B(S))，持续迭代该阶白点坐标校正计算出各色各阶的目标亮度值直到找到各灰阶最接近目标亮度的最佳伽马编码并纪录到伽马表内。因原始亮度曲线并非真的线性，需从1灰阶逐步寻找最佳的起亮灰阶，进而找到最佳自适性低灰阶过渡区曲线，通过整个自动化伽马与白点坐标校正的运算找到各阶最佳伽马编码值并存到伽马表存储装置。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述校正系统中，自适性低灰阶伽马亮色度优化模组，具体可以用于利用圆公式或椭圆公式计算自适性低灰阶过渡区从起点灰阶到终点灰阶之间各灰阶对应的目标伽马值。

为了处理LED物理特性造成低灰阶无法使用标准伽马亮度值当成目标亮度值的问题，本发明通过计算各阶实际伽马值Gma(S)与标准伽马值stdGma之的差距找到需进行自适性低灰阶伽马曲线过渡区的终点灰阶S_end。如图7所示，横方向为灰阶S＝x，纵方向为Gamma＝y，通过圆弧与切线之间的关系

推算出自适性低灰阶伽马曲线过渡区的起始灰阶S_str＝xa。由于

又半径

圆公式为(x-xc)²+(y-yc)²＝r²，利用圆公式计算出自适性低灰阶过度区从灰阶S_str到灰阶S_end之间各灰阶对应的目标伽马值如下：

即

自适性低灰阶伽马编码亮色度优化方式为在建立自适性低灰阶伽马曲线时，从灰阶S_str到灰阶S_end之间过渡区使用的公式除了可用圆公式计算目标伽马值外，也可用椭圆公式计算目标伽马值tGma(S)。另一种情形是

利用椭圆公式

来计算出自适性低灰阶过度区从灰阶S_str到灰阶S_end之间各灰阶对应的伽马值Gma(S)，如图8所示，得到此区各灰阶目标伽马值t_Gma(S)＝Gma(S)。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述校正系统中，自动化加速模组，具体可以用于通过迭代双线性插值公式计算每次的伽马编码值所量测到的实际亮度，直到实际亮度与目标亮度之间的误差达标、实际亮度对应的实际伽马值和目标伽马值之间的误差达标，以及实际色度与目标色度之间的误差达标，以找出各灰阶最接近目标亮色度的最佳伽马编码值。

具体地，图9示出了计算双线性插值去逼近目标亮度的迭代流程，这里定义寻找当阶最佳占空比过程中光学量测装置量测第几次为第i次(或输入占空比值到显示装置第几次)，定义前次输入到显示装置的占空比值为PWM_i-1，当次输入到显示装置的占空比值为PWM_i，估算下次输入到显示装置的占空比值为PWM_i+1，前次量测到的实际亮度为L_i-1，当次量测到实际亮度为L_i，当次量测到的实际色度为(Cx_i,Cy_i)，该阶该次目标亮度为tL_i，预测下次目标亮度为当阶目标亮度tL_i+1＝tL(S)，通过双线性插值计算去预测PWM_i+1＝PWM_i-1+(tL_i-L_i-1)×(PWM_i-PWM_i-1)/(L_i-L_i-1)。每次量测更新PWM_i-1＝PWM_i，PWM_i＝PWM_i+1，L_i-1＝L_i，再量测新的PWM_i时就可得到更新的L_i当作下次要迭代的输入。根据输入目标伽马值tGma(S)和目标亮度tL(S)，以及当次实际亮度L_i对应的实际伽马值Gma_i，计算实际伽马Gma_i与目标伽马tGma(S)之间的伽马误差errGma_i、实际亮度L_i与目标亮度tL(S)之间的误差errL_i、实际色度与目标白点坐标误差errCx_i、errCy_i。通过容忍度计算看目前的伽马误差和亮色度误差是否符合伽马值最大误差errGma_max、亮度最大误差errL_max和色度最大误差errC_max限制。基于亮度误差达标但色度误差未达标，会对该次伽马编码量测到的实际色亮度进行白点坐标校正计算以重新定义出该次该阶各色的目标亮度tL_R(S)＝gnR×L_R(S)，tL_G(S)＝gnG×L_G(S)，tL_B(S)＝gnB×L_B(S)再代入进行迭代双线性插值公式预测下次待量测的伽马编码值。

若符合亮色度误差限制就将目前的占空比值从已有纪录中找出最佳的占空比值输出至伽马表中储存；若亮度不符合就进行双线性内插计算得到下次的PWM_i，光学量测装置量测第i＝i+1次，直到回圈的判断条件都符合，则停止寻找此阶最佳的占空比PWM；若亮度符合但色度不符合就先通过白点坐标校正计算增益矩阵gnM，对当下该色实际亮度L_i乘上增益值去得到新的目标亮度tL(S)_i，再进行双线性内插计算得到预测的PWM_i+1，光学量测装置量测第i＝i+1次，直到回圈的判断条件都符合，则停止寻找此阶最佳的占空比PWM。本发明的自动化校正模组可以利用双线性内插计算预测最佳占空比，并通过回圈迭代量测和运算来修正每次预测占空比值是否更接近目标亮度，最终达成快速逼近最佳占空比，这样可提高实际亮度和实际白点坐标离目标需求的准确性。

需要说明的是，对具有白点坐标调整后的R、G、B标准伽马亮度曲线可找出各阶R、G、B目标色亮度所需的最佳占空比，进行如图9的迭代双线性插值计算找到对应各阶R、G、B目标亮度所需的最佳占空比PWMR(S)、PWMG(S)、PWMB(S)，并同时通过以下公式计算该阶实际伽马值GmaR(S)、GmaG(S)、GmaB(S)：

Color∈R，G，B。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述校正系统中，自动化加速模组，具体还用于利用对全灰阶采用节点灰阶取样以降低量测和运算全灰阶所需的时间，只对节点灰阶进行量测与运算，将节点灰阶之间的伽马编码值通过内插公式计算出节点灰阶之间各灰阶的伽马编码值。

需要说明的是，LED显示器常通过增加色深来提升影像品质，但灰阶阶数的增加将拉长校正时间，本发明中的自动化加速模组采用客制化量测节点的设置与伽马表中节点伽马编码进行插值还原全灰阶的方式，有效降低整体校正时间。自动化加速模组可针对各节点灰阶设定要迭代的次数进行自动化速度优化。

进一步地，由于一般自动化伽马校正并无考虑到LED升温造成光学量测装置量测失准问题，且计算过程大都是各色由低灰阶到高灰阶或是高灰阶到低灰阶连续灰阶的方式运算，随着点亮的灰阶不断上升，LED将随时间逐渐累积升温，或是点亮的灰阶不断下降造成LED随时间逐渐降温，这使得使用相同伽马编码但在不同的时间量测下会有不同的量测数据，导致光学量测装置每次量测的资料差异极大。因此，在具体实施时，处理器4运用抑制LED温升的光学量测模组来控制LED插黑或点亮时间以及改变灰阶量测顺序达到进行稳定温度的动作，使得量测的资料具有参考的准确性。

需要说明的是，一般LED伽马和白点坐标校正并未考虑到持续点亮高灰阶时造成LED温升而亮色度漂移的问题，使得量测的资料失准，造成自动化校正结果不理想。通过本发明提出抑制温升的方法来改变量测灰阶的顺序，以及控制运算过程中插黑或点亮LED时间，可改善持续点亮高灰阶引起温升所造成的上述问题。抑制LED温升的光学量测模组会在处理器进行运算时对LED显示屏设定进入黑屏来抑制温升，但也可以通过外部参数输入各阶进行运算完后持续黑屏时间的控制。

从图10和图11中看到LED起亮灰阶的温度与亮度衰退随时间几乎没有变化，而图12中最高灰阶刚点亮时的温度在室温25℃，直到时间T以前温度快速爬升，再看到图13相对可看到在时间T以前的亮度变化也较大；在时间T之后，温度变化较小，此阶段的亮度变化也较小但仍受温度影响持续下降，但对于亮色度准确性却仍有所影响。抑制温升模组主要处理在时间T后的温度变化对亮度的影响，通过改变量测的灰阶顺序进行平衡温控以达到稳度的亮度变化。

具体地，本发明在光学量测模组所用的参数可以包括节点灰阶映对表、温控灰阶映对表。本发明利用改变点亮灰阶的顺序来平衡整个量测过程中的温度，并在等待软件计算的时间内为了不让LED因为持续点亮画面而累积温度，通过控制LED插黑或点亮时间来避免此问题。光学量测模组的温控灰阶映对表如下表一，总共的灰阶数K＝256。

表一

由于LED在高亮时会造成温度上升使得LED发光效率改变，同一组占空比在不同时间点用光学量测装置量测出的亮色度会有所漂移而造成量测失准。一般量测全灰阶会从灰阶1循序增1灰阶的量到灰阶255，或是反过来从灰阶255循序降1灰阶的量到灰阶1，但这样连续的量测在高灰阶会因为不停累积温度而量测失准。在自动化校正的过程若是不停的量测高亮度(较高的灰阶)将因温度漂移上的量测失准而校正失败。本发明提出的抑制LED温升的光学量测模组主要提供使用者输入最佳的灰阶量测的顺序以降低LED温度上升所造成的亮色度漂移问题。此方式可在不增加量测时间的情况下通过直接用相对亮阶与暗阶轮流显示的方式来降低温度累积的色亮度漂移问题。见表一，将全灰阶分成16组段，第一组内第一笔为最高灰阶255，进行每16灰阶下降一直量测至第一组内最后一笔灰阶值15，第二组内为前1组最高灰阶少1阶后每16灰阶量测至前1组最低灰阶少1阶，以此类推至第16组。通过16组平均量测与每组内的低灰阶来平衡整体温度，最后量测的色亮度数据可接近显示屏恒温开机后量测的数据。图14为温控灰阶映对表进行灰阶量测顺序的示意图。温控灰阶映对表内的灰阶顺序也可依使用者事先模拟大概的LED温度变化决定表内校正灰阶量测的顺序。

在本发明中，可将目标伽马计算来源依灰阶区域分为3大区，原始亮色度区(灰阶S＝PWM)、自适性低灰阶伽马亮色度优化区和标准伽马白点区，表二列出了所有R、G、B全灰阶的目标伽马值tGma(S)计算方式来源。

表二

最后将得到伽马表内记录各阶对应的PWM_R(S)、PWM_G(S)、PWM_B(S)，将此伽马表输出到显示器中的储存装置，驱动装置通过此伽马表可使画面显示最佳效果。为了加速自动化校正流程，当完成找出个节点灰阶的最佳编码值后，将各节点灰阶之间的伽马编码值利用双线性内插公式建立出完整的全灰阶R、G、B伽马表，最终可得到表三的伽马表，该表纪录各灰阶最佳占空比PWM(S)。

表三

需要指出的是，在现有技术中人力调校伽马与白点坐标为一项高时间成本的工作，例如8小时工作时间常只能手动调好1～2片LED显示屏，而在本发明中自动化校正时间约每片屏可在短时间1分钟内快速完成校正，有效解决人力调屏困难度与耗时的问题，校正完成后的亮度误差不大于2％，色度误差控制不大于3％，大幅提升LED屏色彩准确性和渐层细腻平滑的视觉效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的用于LED显示屏的校正系统进行了详细介绍，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

1.一种用于LED显示屏的校正系统，其特征在于，包括：光学量测装置、伽马表存储器、LED驱动装置以及处理器；其中，

所述伽马表存储器，用于存储所述伽马表；

2.根据权利要求1所述的校正系统，其特征在于，所述处理器包括白点坐标校正模组、自适性低灰阶伽马亮色度优化模组、伽马校正模组、自动化加速模组和抑制LED温升的光学量测模组；其中，

所述白点坐标校正模组，用于对各色进行白点坐标校正；

3.根据权利要求2所述的校正系统，其特征在于，所述白点坐标校正模组，具体用于找出最高灰阶对应最大亮度时的各色最大亮度与色度，代入目标白点坐标后经过XYZ色彩空间的色彩转换矩阵得到各色亮度增益比，将各色最大亮度乘上各色亮度增益比计算各色最大目标亮度。

4.根据权利要求3所述的校正系统，其特征在于，所述自适性低灰阶伽马亮色度优化模组，具体用于对低灰阶原始亮度曲线到标准伽马亮度曲线之间的过渡区进行平滑化处理，得到平滑的伽马亮度曲线，并计算自适性低灰阶过渡区从起点灰阶到终点灰阶之间各灰阶对应的目标伽马值，根据计算出的目标伽马值与各色最大目标亮度计算各色各阶的目标亮度值。

5.根据权利要求4所述的校正系统，其特征在于，所述自适性低灰阶伽马亮色度优化模组，具体用于利用圆公式或椭圆公式计算自适性低灰阶过渡区从起点灰阶到终点灰阶之间各灰阶对应的目标伽马值。

6.根据权利要求5所述的校正系统，其特征在于，所述自适性低灰阶伽马亮色度优化模组，具体还用于通过圆弧与切线之间的关系确定自适性低灰阶过渡区的起点灰阶，通过节点内插或实际迭代量测找到离设定的标准伽马值最近的最小灰阶作为自适性低灰阶过渡区的终点灰阶，具体还用于直接使用者所设定的起点灰阶值与终点灰阶值。

7.根据权利要求2所述的校正系统，其特征在于，所述自动化加速模组，具体用于通过迭代双线性插值公式计算每次的伽马编码值所量测到的实际亮度，直到实际亮度与目标亮度之间的误差达标、实际亮度对应的实际伽马值和目标伽马值之间的误差达标，以及实际色度与目标色度之间的误差达标，以找出各灰阶最接近目标亮色度的最佳伽马编码值。

8.根据权利要求7所述的校正系统，其特征在于，所述自动化加速模组，具体还用于利用对全灰阶采用节点灰阶取样以降低量测和运算全灰阶所需的时间，只对节点灰阶进行量测与运算，将节点灰阶之间的伽马编码值通过内插公式计算出节点灰阶之间各灰阶的伽马编码值。

9.根据权利要求1所述的校正系统，其特征在于，所述伽马表存储器设置在所述LED驱动装置内部。