CN104900188B - Led显示屏均匀性校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED显示屏均匀性校正方法，包括步骤：(i)将目标LED显示屏的灰阶范围从初始值调整至目标值，以增大所述目标LED显示屏的刷新率，其中所述目标值小于所述初始值；(ii)在步骤(i)后，控制所述目标LED显示屏显示校正用画面；(iii)采集所述校正用画面以得到校正用图像；(iv)根据所述校正用图像生成所述目标LED显示屏的校正系数、并将所述校正系数传送至所述目标LED显示屏的硬件进行存储；以及(v)在存储所述校正系数后，将所述目标LED显示屏的灰阶范围从所述目标值恢复至所述初始值。因此，本发明可以缩短校正所需的曝光时间，从而可缩短校正时间，提高校正效率。

Description

LED显示屏均匀性校正方法

技术领域

本发明涉及LED显示校正技术领域，特别涉及一种LED显示屏均匀性校正方法。

背景技术

21世纪以来，彩色显示行业得到空前发展，LED显示屏也已遍布各个城市的中心广场、商业大厦。LED显示屏以其特有的色彩鲜艳、可视性高、功耗低等优点备受人们好评，然而由于LED制造工艺水平较为低下，使得生产出来的LED灯自身存在较大的亮色度差异(例如同一生产批次LED灯，其亮度可能相差近50％，色度可能相差15～20nm)，而多个不同生产批次LED灯拼接的显示屏，其亮色度差异就更加严重。这些亮色度差异对于人眼视觉来说是不可容忍的，所以新生产的或经年使用的LED显示屏需要进行有效的亮色度调节。

目前LED显示屏行业内针对存在亮色度差异的LED显示屏处理方式之一是采用基于机器视觉的校正，也即利用图像采集设备(如相机)、色度仪等测量设备结合逐点校正***对显示屏进行校正，消除LED灯点之间的亮色度差异，达到显示屏亮色度的高度均匀一致性。

在校正过程中，校正人员使用图像采集设备采集LED显示屏所显示的基色(如红、绿、蓝)图像，只有当图像采集设备的曝光时间远大于LED的刷新时间时，拍摄到的图像才是正常的，比如曝光时间为刷新时间的200倍；而如果图像采集设备的曝光时间没有远大于LED的刷新时间，就会导致采集到的图像会有刷新线，从而导致使用该采集图像进行校正后的效果不理想。传统去除刷新线的方法为使图像采集设备的曝光时间延长至远大于LED屏体的刷新时间，以使采集得到的图像没有刷新线，以保证不影响校正效果。

然而，图像采集设备的曝光时间长，会导致校正时间长，降低了校正效率，同时也会使得外界影响(噪声影响)变大。

发明内容

因此，为克服现有技术中的不足，本发明提出一种LED显示屏均匀性校正方法。

具体地，本发明实施例提供的一种LED显示屏均匀性校正方法，包括步骤：(i)将目标LED显示屏的灰阶范围从初始值调整至目标值，以增大所述目标LED显示屏的刷新率，其中所述目标值小于所述初始值；(ii)在步骤(i)后，控制所述目标LED显示屏显示校正用画面；(iii)采集所述校正用画面以得到校正用图像；(iv)根据所述校正用图像生成所述目标LED显示屏的校正系数、并将所述校正系数传送至所述目标LED显示屏的硬件进行存储；以及(v)在存储所述校正系数后，将所述目标LED显示屏的灰阶范围从所述目标值恢复至所述初始值。

在本发明的一个实施例中，上述步骤(ii)中的控制所述目标LED显示屏显示校正用画面包括：控制所述目标LED显示屏按照预设顺序显示多个不同颜色的画面，且所述多个不同颜色的画面分别为单色画面或纯色画面。

在本发明的一个实施例中，上述步骤(iii)中利用图像采集设备采集所述校正用画面，且所述图像采集设备的曝光时间被设定至满足所采集的图像不出现刷新线的最小曝光时间。

在本发明的一个实施例中，上述步骤(iv)中的校正系数为亮度校正系数或亮色度校正系数。

在本发明的一个实施例中，上述LED显示屏均匀性校正方法采用逐点亮度校正或逐点亮色度校正。

此外，本发明实施例另一方面提供的LED显示屏均匀性校正方法包括步骤：减小目标LED显示屏的灰阶范围；调节图像采集设备的曝光时间至满足所采集的图像不出现刷新线；利用所述图像采集设备对具有减小灰阶范围的所述目标LED显示屏进行图像采集、并根据所采集的图像生成所述目标LED显示屏的亮度校正系数或亮色度校正系数；以及在生成所述亮度校正系数或亮色度校正系数后，增大所述目标LED显示屏的灰阶范围。

在本发明的一个实施例中，上述曝光时间为满足所采集的图像不出现刷新线的最小曝光时间。

在本发明的一个实施例中，上述增大所述目标LED显示屏的灰阶范围为将所述目标LED显示屏的灰阶范围恢复至减小前的值。

由上述实施例可知，本发明在图像采集前减小目标LED显示屏的灰阶范围并在生成校正系数后再将目标LED显示屏的灰阶范围增大，例如恢复至初始值，如此则可以缩短校正所需的曝光时间，从而可缩短校正时间，提高校正效率。此外，本发明使得对校正设备的要求更低，可以采用曝光时间较短的设备。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本发明实施例的LED显示屏均匀性校正方法所采用的一种校正用硬件架构的示意图。

图2为本发明实施例的LED显示屏均匀性校正方法的流程图。

具体实施方式

为便于理解本发明，下面首先介绍几个基本概念：

(a)LED显示屏发光原理和脉冲宽度调制

LED(Light Emitting Diode，发发光二极管)是一种固态的半导体器件，它能够直接把电转化为光；LED的亮度取决于单位时间内LED开关次数。LED的响应时间一般只有几纳秒至几百纳秒，适合于频繁开关以及高频运作的场合，同时由于LED特定的电流/发光强度特性，因此可以通过周期性的脉冲宽度调制，也即控制输出电流占空比的方式来实现对LED亮度的调节，例如要将亮度减半，只需在50％的占空周期内提供电流就可以实现了。为确保人的肉眼感受不到PWM脉冲，PWM信号的频率必须高于100Hz，最大PWM频率取决与电源启动和响应时间。为提供最大的灵活性以及集成简易性，LED驱动芯片应能够接受高达50KHz的PWM频率。一般会选择200～300Hz的开关频率来进行PWM亮度调节，这是因为人眼难以分辨超过40Hz的频率的变化，而太高的频率又会引起白光颜色发生移位和亮度调节非线性。

(b)灰阶

灰度也就是所谓的灰阶，是指亮度的明暗程度，在LED显示行业中，特指每种基色的发光亮度。将基色的发光亮度按强度大小划分，就是灰度级。显示屏能产生的灰度级越高，显示的颜色和图像层次就越多。对于数字化的显示技术而言，灰度级是显示色彩数的决定因素。一般而言灰度级越高，显示的色彩越丰富，画面也越细腻，更易表现丰富的细节。

在数字化***中，灰度级控制的能力由灰度级数量来表示，所谓灰度级数量就是指可以进行控制的灰度级等级的多少；例如能够控制16个级别的灰度，它的灰度级数量就是16。在数字电路中，用4bit二进制数来表示16个不同的数。可以看到，用于灰度级控制的bit数量越多，能够产生的灰度级就越大，显示出来的图像就越细腻。

灰度级数量主要取决于***的数模转换位数，当然***的视频处理芯片、存储器以及传输***都要提供相应位数的支持才行。目前LED显示屏主要采用：

一、8位处理***，也即256(2的8次方)级灰度，简单理解就是从黑到白共有256种亮度变化。

二、10位处理***，也即1024(2的10次方)级灰度，简单理解就是从黑到白共有1024种亮度变

三、12位处理***，也即4096(2的12次方)级灰度，简单理解就是从黑到白共有4096种亮度变化

四、14位处理***，也即16384(2的14次方)级灰度，简单理解就是从黑到白共有16384种亮度变化

(c)LED显示屏刷新率

刷新率是指LED显示屏的屏幕上每秒钟图像重复扫描的次数，也即是指图像在屏幕上更新的速度；刷新率越高，所显示的图像(画面)稳定性就越好。

(d)LED显示屏刷新率与灰阶范围之间的关系

灰阶范围是指LED显示屏上每一颗LED的亮度分辨率，举例来说，4bit灰阶范围表示LED有16阶的亮度变化。LED亮度的灰阶是由驱动芯片上的OE宽度与SDI(Serial DataIn，串行数据输入)来控制，以LED要显示灰阶5为例，SDI必须在OE宽度为1(2的0次方)和4(2的2次方)时打开输出开关，以得到整体的LED显示灰阶为5。而灰阶9、4与11则以此类推，以不同的SDI和OE宽度的排列组合可以实现不同的LED灰阶，也就会显示出不同的LED亮度。除此之外，OE的周期越短，完成一个灰阶所需的时间也就越短，也就是单位时间内，所能得到的刷新率也就越高。通常，OE的周期大小与灰阶范围相关，灰阶范围越大(也即用于灰度级控制的bit数量越多)，则OE的周期越长，相应地刷新率也就越低；反之，灰阶范围越小，则OE的周期越短，相应地刷新率也就越高。

本发明下述实施例即是利用LED显示屏的灰阶范围(灰阶数)与刷新率之间成反向关系的特性，也即灰阶范围越大，LED显示屏可显示的灰阶数越多，那么刷新率越低，如LED显示屏为14位处理***，也即16384(2的14次方)级灰度，它刷新率最大能达到5KHZ，但若使LED显示屏显示的灰阶数减少(极限是只有一级灰度，即屏幕常亮)，那么它的刷新率将大大提高，如50KHZ；因此，在LED显示屏均匀性校正时，就可以调整LED显示屏的灰阶范围，使其显示的灰阶数减少，这样就可以大大提高了LED显示屏的刷新率，进而可以降低图像采集的曝光时间，加速校正过程。当然，这种处理方法只是在校正过程中调整，在得到校正系数后再将LED显示屏的灰阶范围与刷新率恢复至初始状态。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参见图1，其为本发明实施例提供的LED显示屏均匀性校正方法所采用的一种校正用硬件架构的示意图。在图1中，校正***10包括图像采集设备11和校正计算机13，LED显示屏***20包括LED显示屏21和控制***23。其中，图像采集设备11例如是专业相机，用于对LED显示屏21显示的画面进行拍摄以采集图像；校正计算机11连接图像采集设备13并安装有校正软件，该校正软件用于分析图像采集设备13采集到的图像并进行分析处理后生成校正系数，生成的校正系数将会通过LED显示屏***20中的控制***23传送至LED显示屏21存储并使用。LED显示屏21通常包括多个拼接在一起的LED箱体，每个LED箱体通常包括一个或多个LED灯板以及电连接LED灯板的接收卡(或称LED显示屏控制板)。另外，LED显示屏***20可以是同步LED显示屏***或异步LED显示屏***，对于同步LED显示屏***，控制***23包括发送卡(或称视频控制器)和上位机，上位机通过发送卡连接至LED显示屏21的接收卡，在上位机兼做视频源的情形下，LED显示屏21显示的画面内容和上位机播放的内容一致，上位机一旦关机则LED显示屏21将无法播放媒体。对于异步LED显示屏***，控制***23包括异步卡(通常为一种带有ARM处理器的嵌入式控制卡，也可称为视频控制器)，异步卡连接至LED显示屏21的接收卡，异步卡整合了同步LED显示屏***中的上位机的基本功能和发送卡的功能，因此异步LED显示屏***在播放媒体时无需连接上位机。

请参见图2，其为本发明实施例的LED显示屏均匀性校正方法的流程图。如图2所示，本发明实施例的LED显示屏均匀性校正方法包括以下步骤S210、S230和S250。

步骤S210：调整目标LED显示屏的灰阶范围至目标值。具体地，由于目标LED显示屏的灰阶范围与其显示图像的刷新率具有成反向关系的特性，因此将目标LED显示屏的灰阶范围从初始值调整至目标值，以减少目标LED显示屏的灰阶范围，进而增大目标LED显示屏的刷新率为后续的校正过程做准备。此处可以理解的是，因为是减小目标LED显示屏的灰阶范围，因此所述目标值小于所述初始值。本实施例中，目标LED显示屏为RGB三基色全彩LED显示屏，但本发明并不以此为限，其也可以是单色或双色LED显示屏。

步骤S230：采集校正用画面得到校正用图像、进行图像处理、生成校正系数并上传至目标LED显示屏。具体地，可由图1中的校正计算机13发送控制指令至控制***23来控制LED显示屏21显示校正用画面，以RGB三基色全彩LED显示屏作为举例，所述校正用画面可以是按照预设顺序显示的红色、绿色和蓝色画面，也即均为单色画面；并且同一颜色画面连续显示的数量可以是一个也可以是多个；此外，在某些实施例中，除了显示单色画面，还可以进一步显示纯色画面例如白色画面。

承上述，在显示每一幅校正用画面后，可由图1中的图像采集设备11(例如相机)对准目标LED显示屏的目标显示区域进行画面拍摄以得到校正用图像。本实施例中，在拍摄第一幅校正用画面之前，应先调节图像采集设备11的曝光时间至目标状态，此处的目标状态优选为满足所采集的图像不出现刷新线的最小曝光时间。在得到所需的校正用图像后，可由图1中的校正计算机11安装的校正软件对校正用图像进行图像处理，例如进行显示区域定位、LED灯点定位等算法得到目标LED显示屏上的各个LED灯点的亮度信息或亮色度信息。之后，由校正计算机11上的校正软件根据得到的各个LED灯点的亮度信息或亮色度信息生成各个LED灯点的校正系数，例如是亮度校正系数，又或者是亮色度校正系数。接下来，在得到各个LED灯点的校正系数之后，各个LED灯点的校正系数可由图1中的控制***23传送至LED显示屏21中的接收卡进行存储，从而可实现对目标LED显示屏的逐点亮度校正或逐点亮色度校正。可以理解的是，为将目标LED显示屏的显示均匀性校正至满意状态，则通常会执行一次及一次以上步骤S230。

步骤S250：将目标LED显示屏的灰阶范围恢复至初始值。如前所述，因为灰度级越高(对应灰阶范围越大)、显示的色彩越丰富、画面也越细腻、更易表现丰富的细节，因此在生成校正系数后、甚至是在将生成的校正系数上传至目标LED显示屏的硬件进行存储后，将目标LED显示屏的灰阶范围从前述目标值恢复至初始值。当然，也可以不恢复至初始值，而是根据实际应用的需求将目标LED显示屏的灰阶范围从前述目标值增大至其他值。

综上所述，本发明上述实施例在图像采集前减小目标LED显示屏的灰阶范围并在生成校正系数后再将目标LED显示屏的灰阶范围增大例如恢复至初始值，如此则可以缩短校正所需的曝光时间，从而可缩短校正时间，提高校正效率。此外，本发明使得对校正设备的要求更低，可以采用曝光时间较短的设备。

至此，本文中应用了具体个例对本发明的LED显示屏均匀性校正方法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，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (8)

1.一种LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，包括步骤：

(i)将目标LED显示屏的灰阶范围从初始值调整至目标值，以增大所述目标LED显示屏的刷新率，其中所述目标值为N位灰阶范围，所述初始值为M位灰阶范围，N<M且M、N均为正整数；

(ii)在步骤(i)后，控制所述目标LED显示屏显示校正用画面；

(iii)采集所述校正用画面以得到校正用图像；

(iv)根据所述校正用图像生成所述目标LED显示屏的校正系数、并将所述校正系数传送至所述目标LED显示屏的硬件进行存储；以及

(v)在存储所述校正系数后，将所述目标LED显示屏的灰阶范围从所述目标值恢复至所述初始值。

2.如权利要求1所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，在步骤(ii)中，控制所述目标LED显示屏显示校正用画面包括：控制所述目标LED显示屏按预设顺序显示多个不同颜色的画面，且所述多个不同颜色的画面分别为单色画面或纯色画面。

3.如权利要求1所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，在步骤(iii)中，利用图像采集设备采集所述校正用画面，且所述图像采集设备的曝光时间被设定至满足所采集的图像不出现刷新线的最小曝光时间。

4.如权利要求1所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，在步骤(iv)中，所述校正系数为亮度校正系数或亮色度校正系数。

5.如权利要求1所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，所述LED显示屏均匀性校正方法采用逐点亮度校正或逐点亮色度校正。

6.一种LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，包括步骤：

减小目标LED显示屏的灰阶范围，以使得所述目标LED显示屏的灰阶范围从M位减小至N位，其中N<M且M、N均为正整数；

调节图像采集设备的曝光时间至满足所采集的图像不出现刷新线；

利用所述图像采集设备对具有减小灰阶范围的所述目标LED显示屏进行图像采集、并根据所采集的图像生成所述目标LED显示屏的亮度校正系数或亮色度校正系数；以及

在生成所述亮度校正系数或亮色度校正系数后，增大所述目标LED显示屏的灰阶范围。

7.如权利要求6所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，所述曝光时间为满足所采集的图像不出现刷新线的最小曝光时间。

8.如权利要求6所述的LED显示屏均匀性校正方法，其特征在于，增大所述目标LED显示屏的灰阶范围为将所述目标LED显示屏的灰阶范围从N位恢复至减小前的M位。