CN106531060A - Led显示装置亮色度校正方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种LED显示装置亮色度校正方法及相对应的亮色度校正装置。所述亮色度校正方法包括步骤：获取LED显示装置的多组原始亮色度值；(ii)利用相关于亮色度校正系数、原始亮色度和目标亮色度的目标函数并将所述亮色度校正系数的取值范围作为约束条件，获取在每一组所述原始亮色度值和设定的目标亮色度值代入所述目标函数时目标函数值最小时对应的亮色度校正系数；以及(iii)将获取的亮色度校正系数上传并存储至LED显示装置的控制***硬件。本发明通过利用约束条件计算目标函数最小时对应的各个颜色分量校正系数以在三维上寻找出所能达到的最邻近点，从而使得所能实现的颜色尽可能的接近目标亮色度值，使得显示效果更好。

Description

LED显示装置亮色度校正方法及装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种LED显示装置亮色度校正方法以及一种LED显示装置亮色度校正装置。
背景技术
21世纪以来，显示行业得到空前发展，LED显示屏也已遍布所有城市的中心广场、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，然而由于当前LED显示屏制造工艺水平较低，使得生产出来的LED灯管自身存在较大的亮色度差异(例如同一生产批次LED，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显示屏处理方式主要利用相机、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。其中，计算校正系数是其中的重要环节之一，假设用XYZT代表红绿蓝的目标亮色度值，XYZO代表红绿蓝的原始亮色度值，Coef为对应的校正系数，则XYZT＝Coef*XYZO，从而Coef＝XYZT*(XYZO)-1。
实际中，校正目标值的色域会要求尽量损失小，但LED灯点能够实现的目标值只能位于其自身原始色域三角形内部。否则该LED灯点无法达到目标值，其会对校正后效果有一定影响，如均匀性有所下降。
如图1所示，色域三角形C1为LED原始色坐标R(红)、G(绿)、B(蓝)对应的原始色域三角形，色域三角形C2为设定的LED目标色坐标对应的目标色域三角形，也即目标色域三角形C2的至少一个顶点(例如图1中的一个顶点，当然也可能是两个甚至是三个顶点)位于原始色域三角形C1之外；可以看出该LED的绿色色坐标G通过校正并不能达到目标值。
现有技术中针对LED无法实现色度校正目标值的问题，其在色域上寻找离目标值最近的所能达到的色坐标。如图2所示，RGB为LED红绿蓝的原始色坐标，E点为其要实现的绿色色坐标目标值；D点为该LED可实现的绿色色坐标，其离绿色色坐标目标值最为接近，也即为绿色色坐标目标值在原始色域三角形上一边的垂足。
然而，前述现有技术只是在色坐标上寻找离目标值最近的灯点，其是在两维上处理，并没有考虑到亮度分量这个维度。
发明内容
因此，本发明通过考虑到LED的亮色度值，在三维上寻找所能达到的最邻近点，从而使得所能实现的颜色尽可能的接近目标亮色度值，进而使得显示效果更好。
具体地，本发明实施例提出一种LED显示装置亮色度校正方法，其包括步骤：(i)获取LED显示装置的多组原始亮色度值；(ii)利用相关于亮色度校正系数、原始亮色度和目标亮色度的目标函数并将所述亮色度校正系数的取值范围作为约束条件，获取在每一组所述原始亮色度值和设定的目标亮色度值代入所述目标函数时目标函数值最小时对应的亮色度校正系数；以及(iii)将获取的亮色度校正系数上传并存储至所述LED显示装置的控制***硬件。
在本发明的一个实施例中，所述LED显示装置亮色度校正方法在步骤(i)之前还包括步骤：利用图像采集设备采集所述LED显示装置基色的亮色度数据。
在本发明的一个实施例中，所述LED显示装置亮色度校正方法在步骤(ii)之前还包括步骤：设定所述目标亮色度值、并使所述目标亮色度值中的色度值所对应的目标色域三角形和所述多组原始亮色度值中的一组或部分组原始亮色度值中的色度值所对应的原始色域三角形满足关系：所述目标色域三角形的至少一个顶点位于所述原始色域三角形之外。
在本发明的一个实施例中，在步骤(ii)中，所述目标函数为亮色度校正系数和原始亮色度的乘积再和目标亮色度之差构成的矩阵与该矩阵的转置矩阵的乘积。
在本发明的一个实施例中，所述目标函数中的原始亮色度和目标亮色度均由CIE颜色空间的多个分量表示。
在本发明的一个实施例中，所述CIE颜色空间的多个分量为CIE XYZ颜色空间的三刺激值或CIE Lab颜色空间的L、a及b分量。
在本发明的一个实施例中，所述目标函数中的亮色度校正系数的取值范围为大于或等于0且小于或等于1。
此外，本发明实施例还提出一种LED显示装置亮色度校正装置，其包括：原始亮色度值获取模块、亮色度校正系数获取模块以及亮色度校正系数上传模块。其中，原始亮色度值获取模块，用于获取测量得到的LED显示装置的多组原始亮色度值；亮色度校正系数获取模块，用于利用相关于亮色度校正系数、原始亮色度和目标亮色度的目标函数并将所述亮色度校正系数的取值范围作为约束条件，获取在每一组所述原始亮色度值和设定的目标亮色度值代入所述目标函数时目标函数值最小时对应的亮色度校正系数；以及亮色度校正系数上传模块，用于将获取的亮色度校正系数上传并存储至所述LED显示装置的控制***硬件。
在本发明的一个实施例中，所述设定的目标亮色度值中的色度值所对应的目标色域三角形和所述多组原始亮色度值中的一组或部分组原始亮色度值中的色度值所对应的原始色域三角形满足关系：所述目标色域三角形的至少一个顶点位于所述原始色域三角形之外。
在本发明的一个实施例中，所述目标函数为亮色度校正系数和原始亮色度的乘积再和目标亮色度之差构成的矩阵与该矩阵的转置矩阵的乘积，以及所述目标函数中的亮色度校正系数的取值范围为大于或等于0且小于或等于1。
由上可知，本发明实施例通过利用约束条件计算目标函数最小时对应的各个颜色分量校正系数以在三维上寻找出所能达到的最邻近点，从而使得所能实现的颜色尽可能的接近目标亮色度值，使得显示效果更好
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。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为现有技术中的一种原始色域三角形和目标色域三角形的关系示意图。
图2为现有技术中的一种寻找离色坐标目标值最邻近的可实现色坐标的原理图。
图3为本发明实施例的一种LED显示装置亮色度校正方法的步骤流程图。
图4为本发明实施例的一种LED显示装置亮色度校正装置的功能模块图。
具体实施方式
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。
作为举例，本发明下述实施例中对于RGB全彩LED显示装置例如RGB全彩LED显示屏的整体校正流程可分为：采集数据、设定目标值、生成并上传校正系数三个步骤。
一、采集数据
使用图像采集设备采集LED显示屏屏体基色(红、绿、蓝)的原始数据以得到多组原始亮色度值，此处每一组原始亮色度值可以是对应单个LED灯点的一组亮色度测量值，也可以是对应某个亮色度均匀性较好的显示区域(例如亮色度均匀性较好的单个LED灯板、单个LED箱体甚至是单个LED显示分区)的多个LED灯点的一组亮色度测量值。此外，获取原始数据的方法有多种：通过分光型色度计一次次测得亮色度值Lxy，精度最高，但效率相对较低；或者通过带XYZ滤片的工业相机获得亮色度值Lxy，精度较高，效率较高，但是带XYZ滤片的工业相机价格较贵；或者通过普通的彩色数码相机获得亮色度值Lxy，也即先通过彩色数码相机获取各LED灯点的RGB数值，然后转换RGB数值为XYZ数值，进而得到亮色度值Lxy。其中，RGB数值到XYZ数值的转换方法可为：模型法、查表法(LUT，Look up Table)、神经网络法等。
其中，模型法是通过建立一些数学模型，实现之间的线性或非线性变换。例如S-curve模型、Masking模型、GOG(Gain-Offset-Gamma)模型或多项式模型等。查表法是建立一个一维或三维(3D-LUT)的查找表，其采用内插或外插的算法，找出之间的对应关系，落在采样网格顶点上的点取值为顶点值，不在顶点上的点采用周围最近的顶点值通过插值算法获得。神经网络方法就是利用人工神经网络非线性变换的特性，建立起(正向网络)的映射关系。适当的选取网络结构和训练样本集的空间分布，可以得到较高的精度。
二、设定目标值
由于各个LED灯点的亮色度值不一致，为了使得校正后屏体均匀一致，所以每个LED灯点都必须校正到一个统一的亮色度值，即目标亮色度值。一般而言，目标亮色度值和校正前的亮色度值(或称原始亮色度值)相比，亮色度会有一定比例的衰减，这样才能使各个LED灯点通过补色达到目标亮色度值，具体的目标亮色度值的设定方法可参考西安诺瓦电子科技有限公司在2015年02月10日申请的申请号为201510070021.5、发明名称为“LED显示屏亮色度校正方法及亮色度校正系数生成装置”的发明专利申请说明书中记载的公共亮度目标值和公共色度目标值的设定方法，但本发明并不以此为限。简而言之，对于所设定的目标亮色度值，只要所获取的多组原始亮色度值中的某一组或部分组原始亮色度值中的原始色度值所对应的原始色域三角形和目标亮色度值中的目标色度值对应的目标色域三角形满足关系【该目标色域三角形的至少一个顶点位于该原始色域三角形之外】均为本发明适用的情形。当然，可以理解的是，如果设定的目标亮色度值使得目标色域三角形完全位于所有原始色域三角形的内部，则同样可以使用本发明实施例提出的亮色度校正方法(尤其是后续亮色度校正系数的计算方法)，只是在该种情形下不会出现背景技术中提及的“LED色坐标通过校正并不能达到目标值”的技术问题而已。
三、生成并上传校正系数
假设用XYZT代表红绿蓝的目标亮色度值，XYZO代表红绿蓝的原始亮色度值，Coef为对应的校正系数，则得到方程式：XYZT＝Coef*XYZO。
将上述方程扩展起来如下：
其中，R_LEDin、G_LEDin及B_LEDin分别代表校正前测量得到的红色、绿色及蓝色LED的亮色度值(原始亮色度值，例如均由XYZ三刺激值表示)，R_LEDout、G_LEDout及B_LEDout分别代表需要达到的红色、绿色及蓝色LED的亮色度值(目标亮色度值，例如均由XYZ三刺激值表示)，a11为屏体显示红色时主色红色LED的校正系数(或称校正系数红色亮度分量)，a12及a13分别为屏体显示红色时补色绿色LED及补色蓝色LED的校正系数(或称校正系数红色色度分量)，a21为屏体显示绿色时主色绿色LED的校正系数(或称校正系数绿色亮度分量)，a22及a23分别为屏体显示绿色时补色蓝色LED及补色红色LED的校正系数(或称校正系数绿色色度分量)，a31为屏体显示蓝色时主色蓝色LED的校正系数(或称校正系数蓝色亮度分量)，a32及a33分别为屏体显示蓝色时补色红色LED及补色绿色LED的校正系数(或称校正系数蓝色色度分量)。
具体的，本实施例采用在三维上寻找离目标值最邻近点的方法可以在CIE XYZ颜色空间内进行，也可以在其他颜色空间内进行例如CIE Lab颜色空间等CIE颜色空间。
本实施例中，以在CIE XYZ颜色空间内寻找离目标值最邻近点作为举例，其可得到数学模型如下，在约束条件所表示的可行域内求解目标函数的最优解：
目标函数：
f＝(Coef*XYZO-XYZT)*(Coef*XYZO-XYZT)T，也即目标函数为亮色度校正系数和原始亮色度的乘积再和目标亮色度之差构成的矩阵与该矩阵的转置矩阵的乘积；其中，原始亮色度值和目标亮色度值的表示方式相关于所采用的颜色空间，例如是由CIE XYZ颜色空间的三刺激值XYZ表示，CIE Lab颜色空间的L、a及b三个分量表示等等。
约束条件：对应的校正系数各个分量大于或等于0且小于或等于1，例如上述为3×3矩阵的校正系数中的各个亮色度分量a11、a12、a13、a21、a22、a23、a31、a32及a33的取值范围均设为大于或等于0且小于或等于1；不过此处值得一提的是，校正系数并不限于所述的3×3矩阵，也可以是其他合适的矩阵例如1×9矩阵等。
以某绿色LED灯点为例：
f＝(CoefG*XYZO-XYZT)*(CoefG*XYZO-XYZT)T
＝(a21*XOR+a22*XOG+a23XOB-XT)2+(a21*YOR+a22*YOG+a23YOB-YT)2
+(a21*ZOR+a22*ZOG+a23ZOB-XT)2
其中，XOR、YOR及ZOR分别代表红色原始亮色度值R_LEDin的三刺激值中的X分量、Y分量及Z分量，XOG、YOG及ZOG分别代表绿色原始亮色度值G_LEDin的三刺激值中的X分量、Y分量及Z分量，XOB、YOB及YOB分别代表蓝色原始亮色度值B_LEDin的三刺激值中的X分量、Y分量及Z分量，XT代表R_LEDout、G_LEDout和B_LEDout的三刺激值中的X分量，YT代表R_LEDout、G_LEDout和B_LEDout的三刺激值中的Y分量，以及ZT代表R_LEDout、G_LEDout和B_LEDout的三刺激值中的Z分量，
通过上述目标函数和约束条件，计算得出目标函数值最小时对应的绿色校正系数a21、a22及a23；以此类推，也可以求解出红色和蓝色校正系数。由此可见，本实施例是每个颜色分量(红色、绿色、蓝色)的校正系数的计算是分别进行的。
之后，将得到的校正系数上传到LED显示装置的控制***硬件(例如接收卡或称扫描卡)上进行存储，即可实现对LED显示装置的亮色度校正，整个亮色度校正的步骤可归纳为图3所示。另外，值得一提的是，本发明提出的前述LED显示装置亮色度校正方法并不限于应用于RGB三基色LED显示装置的亮色度校正，也可以应用于双基色或更多基色LED显示装置的亮色度校正；并且此处的LED显示装置可以是LED显示屏、LED箱体甚至是LED灯板。
最后，参见图4，本发明实施例还提出一种LED显示装置亮色度校正装置40，其例如由执行于计算机***的软件实现并包括：原始亮色度值获取模块41、亮色度校正系数获取模块43以及亮色度校正系数上传模块45。其中，原始亮色度值获取模块41用于获取测量得到的LED显示装置的多组原始亮色度值；亮色度校正系数获取模块43用于利用相关于亮色度校正系数、原始亮色度和目标亮色度的目标函数并将所述亮色度校正系数的取值范围作为约束条件，获取在每一组所述原始亮色度值和设定的目标亮色度值代入所述目标函数时目标函数值最小时对应的亮色度校正系数；以及亮色度校正系数上传模块45用于将获取的亮色度校正系数上传并存储至所述LED显示装置的控制***硬件。至于各个功能模块41、43及45的功能细节可参见前述方法步骤中的描述，在此不再赘述。
综上所述，本发明实施例通过利用约束条件计算目标函数最小时对应的各个颜色分量校正系数以在三维上寻找出所能达到的最邻近点，从而使得所能实现的颜色尽可能的接近目标亮色度值，使得显示效果更好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种LED显示装置亮色度校正方法，其特征在于，包括步骤：
(i)获取LED显示装置的多组原始亮色度值；
(ii)利用相关于亮色度校正系数、原始亮色度和目标亮色度的目标函数并将所述亮色度校正系数的取值范围作为约束条件，获取在每一组所述原始亮色度值和设定的目标亮色度值代入所述目标函数时目标函数值最小时对应的亮色度校正系数；以及
(iii)将获取的亮色度校正系数上传并存储至所述LED显示装置的控制***硬件。
2.如权利要求1所述的LED显示装置亮色度校正方法，其特征在于，在步骤(i)之前还包括步骤：
利用图像采集设备采集所述LED显示装置基色的亮色度数据。
3.如权利要求1所述的LED显示装置亮色度校正方法，其特征在于，在步骤(ii)之前还包括步骤：
设定所述目标亮色度值、并使所述目标亮色度值中的色度值所对应的目标色域三角形和所述多组原始亮色度值中的一组或部分组原始亮色度值中的色度值所对应的原始色域三角形满足关系：所述目标色域三角形的至少一个顶点位于所述原始色域三角形之外。
4.如权利要求1所述的LED显示装置亮色度校正方法，其特征在于，在步骤(ii)中，所述目标函数为亮色度校正系数和原始亮色度的乘积再和目标亮色度之差构成的矩阵与该矩阵的转置矩阵的乘积。
5.如权利要求4所述的LED显示装置亮色度校正方法，其特征在于，所述目标函数中的原始亮色度和目标亮色度均由CIE颜色空间的多个分量表示。
6.如权利要求5所述的LED显示装置亮色度校正方法，其特征在于，所述CIE颜色空间的多个分量为CIE XYZ颜色空间的三刺激值或CIE Lab颜色空间的L、a及b分量。
7.如权利要求4至7任意一项所述的LED显示装置亮色度校正方法，其特征在于，所述目标函数中的亮色度校正系数的取值范围为大于或等于0且小于或等于1。
8.一种LED显示装置亮色度校正装置，其特征在于，包括：
原始亮色度值获取模块，用于获取测量得到的LED显示装置的多组原始亮色度值；
亮色度校正系数获取模块，用于利用相关于亮色度校正系数、原始亮色度和目标亮色度的目标函数并将所述亮色度校正系数的取值范围作为约束条件，获取在每一组所述原始亮色度值和设定的目标亮色度值代入所述目标函数时目标函数值最小时对应的亮色度校正系数；以及
亮色度校正系数上传模块，用于将获取的亮色度校正系数上传并存储至所述LED显示装置的控制***硬件。
9.如权利要求8所述的LED显示装置亮色度校正装置，其特征在于，所述设定的目标亮色度值中的色度值所对应的目标色域三角形和所述多组原始亮色度值中的一组或部分组原始亮色度值中的色度值所对应的原始色域三角形满足关系：所述目标色域三角形的至少一个顶点位于所述原始色域三角形之外。
10.如权利要求8所述的LED显示装置亮色度校正装置，其特征在于，所述目标函数为亮色度校正系数和原始亮色度的乘积再和目标亮色度之差构成的矩阵与该矩阵的转置矩阵的乘积，以及所述目标函数中的亮色度校正系数的取值范围为大于或等于0且小于或等于1。
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