CN110060625B - 一种led显示屏采集渐晕补偿方法 - Google Patents

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Abstract

一种LED显示屏采集渐晕补偿方法，涉及LED校正技术领域，解决现有显示屏采集校正过程由于相机的渐晕使校正后显示屏的显示均匀性遭到破坏的问题，本发明利用LED自身的亮度波动特性，采用迭代采集方法，经过对多次采集数据进行处理消除亮度波动对相机采集渐晕的影响，从而得到相机采集渐晕曲面，并进行补偿，本发明所述的补偿方法能够得到准确的，真实的显示屏亮度差异，确保校正后的显示效果。本发明可保证在相机同一光圈焦距情况下采集数据的真实性，能够实现绝对亮度均匀校正。本发明能够根据不同显示屏进行应用，具有通用性，且操作简单，适合工程应用。

Description

一种LED显示屏采集渐晕补偿方法
技术领域
本发明涉及LED校正技术领域，具体涉及一种LED显示采集渐晕补偿方法。
背景技术
随着LED显示技术的不断发展，LED显示屏向着超高密度，超小间距，超大尺寸方向逐步发展，对显示屏的显示均匀性提出了更高的要求。由于LED发光亮度具有离散型，所以要想确保LED的显示均匀性必须对其应用校正技术，使每个显示像素在应用采集校正技术后亮度一致。而采集校正技术得以实现的重要因素是能够准确获得LED显示屏每个显示像素的亮度，所以如何准确获得显示屏显示像素的亮度成为均匀性得以保证的重要因素之一。
目前主要通过相机采集来获得显示屏显示像素的亮度，而相机由于其本身的光学特性存在着渐晕现象，主要体现为采集的数据中间大，四周小；采集的图像中间亮，四周暗，严重影响显示屏显示像素亮度获取的准确性，使校正后的显示屏出现中间暗，四周亮的现象，影响显示均匀性。同时，由于LED显示屏自身的亮度离散性，每个显示像素存在亮度差异，该亮度差异与相机的渐晕混合叠加在一起，增加了相机渐晕补偿的难度，使显示屏校正后的均匀性愈加得到破坏。
为了解决上述问题，目前主要方法是单独对相机利用积分球和均匀白板进行标定，但是，这种标定方式只适合固定的光圈和固定焦距，当相机的焦距和与显示屏的相对距离发生改变时，需要重新标定，而积分球的价格高，标定一次过程复杂，不具备通用型且不适合工程实际应用。所以如何能够准确得到相机采集的渐晕曲线并对相机采集的渐晕进行补偿，是采集校正的一个难题。
发明内容
本发明为解决现有显示屏采集校正过程由于相机的渐晕使校正后显示屏的显示均匀性遭到破坏的问题，提供一种LED显示屏采集校正中的相机渐晕补偿方法。
一种LED显示屏采集渐晕补偿方法，该方法由以下步骤实现：
步骤一、设定k个显示屏，每个显示屏显示的像素数量为m×n，选择其中一个显示屏与相机进行定位调试，使相机光轴与所述显示屏的法线重合，且显示屏位于相机取景框的正中间；分别固定相机与显示屏，调整相机的光圈与焦距，使相机清晰的采集显示屏的每一个显示像素，固定相机的光圈与焦距；所述k≥10，m为显示屏行像素数量，n为显示屏列像素数量；
步骤二、所述相机对步骤一所述的k个显示屏的像素依次进行采集，获得每个显示屏的每个显示像素的亮度数据Li(m×n)，分别对k个所述的亮度数据进行高斯二维滤波，获得高斯二维滤波后的亮度数据LGi(m×n)；
将k个经高斯二维高斯滤波的亮度数据LGi(m×n)的同一坐标位置的像素进行叠加，获得叠加后同一坐标位置的像素和Lsum(m×n)；
步骤三、对步骤二获得的叠加后同一坐标位置的像素和Lsum(m×n)进行像素进行归一化，获得相机采集的渐晕曲面Lo(m×n)，用下式表示为：
Figure BDA0002090097490000021
式中，max(Lsum(m×n))为Lsum(m×n)的最大值。
步骤四、将步骤三获得的渐晕曲面Lo(m×n)取倒数，获得相机渐晕补偿曲面Lo'(m×n)，再将所述相机渐晕补偿曲面Lo'(m×n)分别与k个显示屏的显示像素的亮度数据Li(m×n)对应位置像素相乘，获得相机渐晕补偿后的亮度采集值，实现相机的渐晕补偿。
本发明的有益效果：本发明所述的方法根据LED固有的离散特性，利用多次采集叠加方法得到相机渐晕的近似曲面，然后求得补偿曲面，从而实现渐晕补偿。本发明校正之前的积分球标定法节约了成本，并能够根据不同显示屏进行应用，具有通用性，且操作简单，适合工程应用。
本发明的方法利用LED自身的亮度波动特性，采用迭代采集方法，经过对多次采集数据进行处理消除亮度波动对相机采集渐晕的影响，从而得到相机采集渐晕曲面，并进行补偿，得到准确的，真实的显示屏亮度差异，确保校正后的显示效果。本发明可保证在相机同一光圈焦距情况下采集数据的真实性，能够实现绝对亮度均匀校正。
附图说明
图1为相机与显示屏的位置关系示意图；
图2为相机采集的数据效果图；
图3为本发明所述的LED显示屏采集渐晕补偿方法中相机采集渐晕图通过叠加后得到的相机采集渐晕曲面效果图；
图4为本发明所述的LED显示屏采集渐晕补偿方法中的相机采集渐晕图的补偿曲面效果图；
图5为本发明所述的LED显示屏采集渐晕补偿方法中经过渐晕补偿后的LED显示屏每个显示像素的亮度数据效果图；
图6为本发明所述的LED显示屏采集渐晕补偿方法的流程图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图6说明本实施方式，一种LED显示屏采集渐晕补偿方法，具体通过以下步骤实现：
步骤一、设同一型号待校正显示屏数量为k，i＝1,2,3.....k，k≥10，每个显示屏显示像素数量为m×n，m为显示屏行像素数量，n为显示屏列像素数量。将每个显示屏进行编号，设其中一块显示屏为B，调好该块显示屏与相机的相对位置，使显示屏的发现与相机光轴重合，且显示屏位于相机取景框的正中间。固定相机位置，调好相机的光圈和焦距，固定相机的光圈和焦距。
步骤二、将k块显示屏分别放在第一块显示屏Bi的位置处，依次采集得到每块显示屏的每个显示像素的亮度数据Li(m×n)，分别对k个Li(m×n)进行高斯二维滤波，消除高频噪声，二维高斯函数如公式(1)所示:
Figure BDA0002090097490000031
其中x∈m，y∈n，(x,y)是Li(m×n)中的任意一点的坐标。G(x,y)是二维高斯卷积核。设经过二维高斯滤波后的亮度数据为LGi(m×n)。
将k个显示屏经过二维高斯滤波的LGi(m×n)的同一坐标位置的像素进行叠加，如公式(2)所示：
Figure BDA0002090097490000032
其中Lsum(m×n)为LGi(m×n)的同一坐标位置的像素和。
步骤三、对Lsum(m×n)所有像素进行归一化，得到相机采集的渐晕曲面Lo(m×n)，如公式(3)所示：
Figure BDA0002090097490000033
步骤四、将Lo(m×n)取倒数得到渐晕补偿曲面，如公式(4)所示：
Figure BDA0002090097490000041
其中Lo'(m×n)为相机渐晕补偿曲面。
步骤五、再将相机渐晕补偿曲面Lo'(m×n)分别与k个显示屏的Li(m×n)对应位置像素相乘，得到相机渐晕补偿后的亮度采集值，如公式(5)所示：
L'i(m×n)＝Lo'(m×n)×Li(m×n) (5)
具体实施方式二、结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式为具体实施方式一所述的一种LED显示屏采集渐晕补偿方法的实施例：
步骤一、如图1所示，总共对k(k≥10)块像素为320×320的正方形显示屏需要进行采集校正，取其中一块显示屏B与相机进行定位调试，相机光轴垂直于显示屏，并与显示屏法线重合，调整好相机光轴与显示屏法线距离为2米，位置固定不动，显示屏位置也固定不动。然后调整相机的光圈和焦距，使相机能够清晰的采集显示屏的每一个显示像素，固定光圈和焦距。
步骤二、如图2，将k块显示屏依次放在B显示屏相同位置，用相机依次对k块显示屏进行采集，获得每块显示屏的每个像素亮度数据Li(320×320)。
步骤三、分别对k个Li(320×320)进行高斯二维滤波，消除高频噪声，二维高斯函数如公式(1)所示:
Figure BDA0002090097490000042
其中x∈m，y∈n，(x,y)是Li(320×320)中的任意一点的坐标。G(x,y)是二维高斯卷积核。设经过二维高斯滤波后的亮度数据为LGi(320×320)。将k个显示屏经过二维高斯滤波的LGi(320×320)的同一坐标位置的像素进行叠加，如公式(2)所示：
Figure BDA0002090097490000043
其中Lsum(320×320)为LGi(320×320)的同一坐标位置的像素和。
步骤四、如图3所示，将Lsum(320×320)进行归一化，得到相机采集渐晕曲面。如公式(3)所示：
Figure BDA0002090097490000051
其中Lo(320×320)为相机采集渐晕曲面，渐晕曲面大小为320×320，与显示屏像素数量一致。
步骤五、如图4所示，将Lo(m×n)取倒数得到渐晕补偿曲面，如公式(4)所示：
Figure BDA0002090097490000052
其中Lo'(320×320)为相机渐晕补偿曲面。
步骤六、再将相机渐晕补偿曲面Lo'(320×320)分别与k个显示屏的Li(320×320)对应位置像素相乘，得到相机渐晕补偿后的亮度采集值，即真实的亮度数据。如公式(5)所示：
L'i(320×320)＝Lo'(320×320)×Li(320×320) (5)
本实施方式所述的方法利用LED显示屏每个显示像素的亮度离散特性，通过对多个显示屏进行依次独立的数据采集，并对所有采集数据对应显示像素进行叠加求和来获得相机采集渐晕曲线，并对其进行补偿，适于工程应用。

Claims (3)

1.一种LED显示屏采集渐晕补偿方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：
步骤一、设定k个显示屏，每个显示屏显示的像素数量为m×n，选择其中一个显示屏与相机进行定位调试，使相机光轴与所述显示屏的法线重合，且显示屏位于相机取景框的正中间；分别固定相机与显示屏，调整相机的光圈与焦距，使相机清晰的采集显示屏的每一个显示像素，固定相机的光圈与焦距；所述k≥10，m为显示屏行像素数量，n为显示屏列像素数量；
步骤二、所述相机对步骤一所述的k个显示屏的像素依次进行采集，获得每个显示屏的每个显示像素的亮度数据Li(m×n)，分别对k个所述的亮度数据进行二维高斯滤波，获得二维高斯滤波后的亮度数据LGi(m×n)；
将k个显示屏经二维高斯滤波的亮度数据LGi(m×n)的同一坐标位置的像素进行叠加，获得叠加后同一坐标位置的像素和Lsum(m×n)；
步骤三、对步骤二获得的叠加后同一坐标位置的像素和Lsum(m×n)进行像素进行归一化，获得相机采集的渐晕曲面Lo(m×n)，用下式表示为：
Figure FDA0002561617370000011
式中，max(Lsum(m×n))为Lsum(m×n)的最大值；
步骤四、将步骤三获得的渐晕曲面Lo(m×n)取倒数，获得相机渐晕补偿曲面Lo'(m×n)，再将所述相机渐晕补偿曲面Lo'(m×n)分别与k个显示屏的显示像素的亮度数据Li(m×n)对应位置像素相乘，获得相机渐晕补偿后的亮度采集值，实现相机的渐晕补偿。
2.根据权利要求1所述的一种LED显示屏采集渐晕补偿方法，其特征在于：步骤二中，对k个所述的亮度数据Li(m×n)进行二维高斯滤波，获得二维高斯滤波后的亮度数据LGi(m×n)；
二维高斯函数用下式表示为：
Figure FDA0002561617370000012
式中，x≤m，y≤n，(x,y)是Li(m×n)中的任意一点的坐标，G(x,y)是二维高斯卷积核；
将k个显示屏经二维高斯滤波的LGi(m×n)的同一坐标位置的像素进行叠加，用下式表示为：
Figure FDA0002561617370000021
其中Lsum(m×n)为LGi(m×n)的同一坐标位置的像素和。
3.根据权利要求1所述的一种LED显示屏采集渐晕补偿方法，其特征在于：步骤四中，将渐晕曲面Lo(m×n)取倒数，获得渐晕补偿曲面，用下式表示为：
Figure FDA0002561617370000022
其中Lo'(m×n)为相机渐晕补偿曲面；
再将相机渐晕补偿曲面Lo'(m×n)分别与k个显示屏的Li(m×n)对应位置像素相乘，获得相机渐晕补偿后的亮度采集值，用公式表示为：
Figure FDA0002561617370000023
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