專利名稱：Led顯示屏整屏現場逐點亮度色度校準系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像顯示校正領域，具體是指一種用于LED顯示屏整屏現場逐點亮 度色度校正的系統(tǒng)及相應的校正方法。
背景技術：
LED顯示屏通過調節(jié)單個像素內的紅、綠、藍三色LED發(fā)光二級管的不同發(fā)光 比例來達到重現自然界眾多色彩的效果。對比液晶、等離子屏、投影等顯示器件，具有 色彩還原性好、亮度高、壽命長、響應時間短、節(jié)能環(huán)保、尺寸可任意調節(jié)等優(yōu)點，目 前已廣泛應用于機場、車站、碼頭、商場、地標建筑、會議、展覽、演出、市政廣場、 體育場館等眾多公共場合。 但由于LED顯示屏的基本發(fā)光元件LED發(fā)光二級管生產時固有的亮度及顏色波 長的離散性，即使通過篩選也難以達到人眼接受的完全一致，導致目前多數顯示屏出廠 時即存在亮度不均勻及顏色不均勻的花斑現象。 一些高端廠家采用出廠前對組成屏的每 個單模塊進行亮度及色度嚴格的均一化校正，可大幅消除花斑現象，但存在校正設備價 格昂貴、對調校環(huán)境要求苛刻、調校效率低等缺點。 現有的對LED顯示屏的調校方法還存在另一較大不足出廠后，隨著使用時 間的推移，顯示屏上的眾多LED及模組因各自衰減特性不同，花斑及亮暗塊現象會逐漸 加重。加之顯示模組及箱體的機械移位、模組熱脹冷縮變形、灰塵等因素影響而產生的 橫豎亮暗線和區(qū)域不均勻等現象疊加，顯示屏與初期相比在顯示效果方面將會有較大下 降。依照上述原方法，只有將顯示屏所有模塊依此拆下，回廠翻工、重新調整。費時、 費力， 一般可行性不大。 申請?zhí)枮?00810065151.X,名稱為一種LED顯示屏顯示校正系統(tǒng)及校正方法 的發(fā)明專利所公開的LED顯示屏校正系統(tǒng)及方法，基本與以上述方法思路相同。
目前，還有一種成本較低的、僅對LED顯示屏發(fā)光點間的亮度差異進行校 正的方法。采用此種僅亮度校正的方法的LED顯示屏，在顯示紅、綠、藍單飽和色 時一致性效果較好。但當屏顯示人體膚色、天空、白色墻壁等淺色圖像時就會出現 較明顯的色斑。原因是人眼對顏色差異隨著色飽和度降低而越發(fā)敏感。申請?zhí)枮?200810240296.9，名稱為一種現場調整LED顯示屏的裝置、系統(tǒng)及方法的發(fā)明專利中公 開的校正裝置、系統(tǒng)及方法基本與以上方法相同。此發(fā)明采用對LED大屏分成若干小區(qū) 域，分別采集各區(qū)域的LED亮度數據并處理的方法。但對各區(qū)域采集數據時，由于采集 設備的采集角度、位置都將有所不同，這必然引起一個區(qū)域邊緣到另一個區(qū)域邊緣校正 數據的跳變，最終顯示屏會顯現以采集區(qū)域為單位的明顯橫豎條紋。另外，當待測LED 顯示屏像素間距較小、像素點較密時，相鄰點間的干擾將使得此方法難以實施。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的缺陷提供一種能夠實現LED整屏現場逐點亮度色度一次性校正，可實時看到校正效果的校正系統(tǒng)及校正方法，且所 需設備成本盡量低，操作方便。 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案實現首先，提供LED顯示屏 整屏現場逐點亮度色度校準系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括LED顯示屏光學參數采集設備，與LED顯 示屏光學參數采集設備順次連接的顯示屏校正參數處理設備、顯示屏信號輸入控制及參 數傳輸設備；顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設備還與顯示屏校正運算及屏體控制設備 連接且二者同時控制LED顯示屏屏體的顯示。 具體的，所述LED顯示屏光學參數采集設備包括用于獲取LED顯示屏顯示紅、 綠、藍單色時原始LED亮度色度相對差異圖像信息的單反數碼相機及用于獲取LED顯示 屏顯示紅、綠、藍、白單色時實際的亮度和顏色值的亮色測量儀。 所述顯示屏校正參數處理設備采用裝有校正參數取樣及處理轉換軟件和顯示屏 控制軟件的計算機。 所述顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設備包括用于對圖像進行Gamma變換并 對圖像數據分割處理的可編程邏輯控制電路及與其連接的用于接收顯示圖像信號并解碼 的DVI解碼電路、用于信號輸出的千兆網輸出電路和SRAM存儲電路；還包括單片機電 路，單片機電路接收顯示屏校正參數處理設備發(fā)出的校正參數數據并初步處理后輸出給 可編程邏輯控制電路。 所述顯示屏校正運算及屏體控制設備包括千兆網輸入電路及與其連接的用于圖 像二次分割、逐點校正運算和灰度產生及顯示控制、輸出緩沖的可編程邏輯控制電路； 還包括單片機電路及與其連接的Flash RAM和SRAM存儲電路，單片機電路接收千兆網 輸入電路導入的信號并結合校正參數數據初步處理后傳送給可編程邏輯控制電路。
配合上述校正系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一套LED顯示屏整屏現場逐點亮度色度校 準的方法，該方法步驟如下 (l)控制LED顯示屏，點亮所述LED顯示屏上紅、綠、藍色LED中的一種顏色 LED的均勻間隔分布的陣列，控制第一采集設備，從LED顯示屏正面適當距離處獲取包 含所述LED顯示屏點亮部分單點的原始紅、綠、藍值即RGB值信息的圖像數據，所述單 點是指LED顯示屏一個像素中同顏色LED的集合； (2)重復步驟(1)，直到點亮所述LED顯示屏上所有同一種顏色的LED，并由所 述控制第一采集設備逐次獲取對應的圖像數據； (3)控制LED顯示屏，依次點亮LED顯示屏其他兩種顏色LED的均勻間隔分布 的陣列，反復重復以上步驟l、步驟2，直到點亮所述LED顯示屏上的所有LED，并控制 第一采集設備逐次獲取對應的圖像數據； (4)控制LED顯示屏，依次分別點亮LED顯示屏上的紅、綠、藍LED，控制第 二采集設備，從LED顯示屏正面適當距離處獲取所述LED顯示屏顯示紅、綠、藍色彩及 紅、綠、藍同時點亮合成的白單色時實際的亮度和顏色值即Yxy(測量)值；
(5)采用顯示屏校正參數處理設備，輸入以上步驟(l)、步驟(2)、步驟(4)產生 的原始數據組，并實現對數據組自動讀入排隊并依次處理，以設定的間距為參考自動對 每幅數據進行找點取樣，在每個取樣范圍內將所有有效數據累加，最終將所有數據合成 為一組以紅、綠、藍單點為單位的包含全屏所有像素的數據表，每個單點對應一組RGB值； (6)將每個單點RGB值，通過色彩空間轉換方式，轉為亮度、色坐標數據，即 Yxy(單點)值，并計算出各單色的平均值，即Yxy(平均)值，將Yxy(平均)值與步驟(4) 得到的Yxy(測量)值相減，得到系統(tǒng)偏差A Yxy(系統(tǒng))值； (7)根據視頻顯示領域標準的單色及白場坐標，并參考待測顯示屏LED衰減程 度，設定整屏校正后的單色及白場目標值，即Yxy(目標)值； (8)將步驟(6)得到的每個Yxy(單點)值與步驟(7)的Yxy(目標)值做色彩差值 運算，其間還需消除系統(tǒng)偏差AYxy(系統(tǒng))值，最終得到每個單點的校正系數ARGB;
(9)通過操作所述的顯示屏校正參數處理設備和顯示屏信號輸入控制及參數傳輸 設備，將步驟(8)得到的校正系數ARGB發(fā)送并存儲至所述的顯示屏校正運算及屏體控制 設備； (10)所述的顯示屏校正運算及屏體控制設備自動將已完成Gamma變換的實時數 字圖像信號與上述的校正系數ARGB做矩陣乘法運算，生成校正后的圖像信號，輸出至 顯示屏； (11)所述LED顯示屏依據所述校正后的圖像信號進行顯示。 需要說明的是，所述步驟(1)需在待校正的LED顯示屏體周圍無強烈光照的情況 或夜晚環(huán)境下進行。 與現有技術比較，本發(fā)明的有益效果在于 l)所述系統(tǒng)能夠實現LED顯示屏現場整屏一次調校完成，減少了加工成本、設 備成本，可立即看到效果，徹底解決LED顯示屏出廠后產生的花斑及亮暗塊現象，及因 模組及箱體的機械移位、模組熱脹冷縮變形、灰塵等因素影響而產生的橫豎亮暗線和區(qū) 域不均勻等現象； 2)所述系統(tǒng)可實現逐點亮度、色度同步校正，做到LED顯示屏所有像素均一， 保證LED顯示屏在所有顏色下都均勻一致； 3)兩個采集設備結合使用，使校正后的顯示屏精確符合目標值的亮度顏色要 求，保證了校正效果； 4)本發(fā)明采用將顯示屏發(fā)光點均勻分成若干幅點數、形狀相同，位置間錯的均 勻間隔分布的陣列的方式采集數據的方法，在不超過第一采集設備的一次采集點數的最 大范圍下，避免了原有的分區(qū)域現場采集數據時，因區(qū)域邊緣校正數據的跳變引起的以 采集區(qū)域為單位的明顯橫豎條紋和因像素間距減小引起的相鄰點間的干擾，進一步保證 了校正效果。


附圖1是本發(fā)明原理組成示意框圖； 附圖2是顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設備組成示意框圖；附圖3是顯示屏校 正運算及屏體控制設備組成示意框圖； 附圖4-8為本發(fā)明所述LED顯示屏整屏現場逐點亮度色度校準的方法的實施例 演示圖。
具體實施例方式
為了便于本領域技術人員的理解，下面將結合具體實施例及附圖對本發(fā)明所述 系統(tǒng)和方法的原理作進一步詳細描敘 如附圖1所示，本發(fā)明所述系統(tǒng)包括LED顯示屏光學參數采集設備、顯示屏校 正參數處理設備、顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設備及顯示屏校正運算及屏體控制設 備。 其中，所述現場LED顯示屏光學參數采集設備分兩部分采集設備一選擇用于 獲取顯示屏顯示紅、綠、藍單色時，原始LED亮度色度相對差異圖像信息的單反數碼相 機；采集設備二選擇用于獲取顯示屏顯示紅、綠、藍、白單色時實際的亮度和顏色值的 亮色測量儀，此設備的測量值的目的是對所述采集設備一獲得的圖像信息進行修正。原 因是我們很難由所述采集設備一如數碼相機的曝光時間、光圈、光衰減系數等參數得 到圖像精確的亮度和顏色絕對值。 采集設備一、和采集設備二所采集數據輸入到顯示屏校正參數處理設備。所述 顯示屏校正參數處理設備是裝有校正參數取樣及處理轉換軟件和顯示屏控制軟件的計算 機。該計算機可用于從上述采集設備一獲取的單色原始圖像信息進行自動取樣，及從采 集設備二獲取的測量值為基準進行數據轉換，形成LED顯示屏可接受的逐點校正參數數 據。 顯示屏校正參數處理設備處理采集到的數據及原有參考數據得到校正數據，并 輸送給顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設備。如圖3，所述顯示屏信號輸入控制及參數傳 輸設備由硬件電路和嵌入的軟件組成，硬件電路包括DVI解碼電路、可編程邏輯電路、 SRAM電路、單片機電路、千兆網輸出電路組成，軟件包括嵌入可編程邏輯控制器件和 單片機內的程序。所述顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設備是用于數字視頻信號輸入、 圖像Gamma變換、圖像數據分割、屏體控制參數和校正數據傳輸的LED屏前級控制設 備。該設備還接收顯示圖像信號，并將顯示圖像信號和校正參數數據綜合后輸送給顯示 屏校正運算及屏體控制設備。 所述顯示屏校正運算及屏體控制設備是用于圖像數據二次分割、逐點校正矩陣 乘法運算、灰度顯示控制、信號輸出的LED顯示屏控制設備。如圖4，此設備由硬件 電路和嵌入的軟件組成，硬件電路包括千兆網輸入、輸出電路、可編程邏輯控制電路、 Flash RAM/SRAM存儲電路、單片機電路，軟件包括嵌入可編程邏輯器件和單片機內的 程序。 所述的顯示屏校正運算及屏體控制設備自動將已完成Gamma變換的實時數字圖 像信號與計算得到的校正系數ARGB做矩陣乘法運算，生成校正后的圖像信號，輸出至 顯示屏顯示，實現校正。 實際應用中，采集設備采集信號時，需在待校正LED顯示屏體周圍無強烈光照 的陰天或夜晚等環(huán)境下進行。 下面為本發(fā)明基于上述校正系統(tǒng)執(zhí)行的校正方法的具體執(zhí)行實施例。
本實施例中，待測LED顯示屏為512*384大小的LED顯示屏，如圖4所示。其 中，紅色LED編號從R1/1到R512/384,綠色LED編號從G1/1到R512/384,藍色LED 編號從B1/1到B512/384，每個編號分數線左邊是列數，右邊是行數。
所述采集設備一使用分辨率高的單反數碼相機，為減小圖像邊角變形，配長焦 鏡頭；為增加曝光時間以減小測量誤差，配光衰減標準鏡片；為方便相機固定，配標準 三腳架。所述采集設備二使用標準手持式亮色測量儀。 所述顯示屏校正參數處理設備，使用裝有相關校正軟件及相關接口的計算機。
具體校正步驟如下 l)在LED顯示屏正前方適當遠處，將相機正對待測LED顯示屏，調整相機角 度、焦距使待測顯示屏處于取景的最大范圍，然后將相機完全固定。 2)通過顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設備控制LED顯示屏，先點亮1/4均勻 間隔分布的紅色LED陣列，即Rl/1、 R3/l、 R5/1…R511/383，如圖5所示，圖中有深 色標記的圓圈代表點亮LED。調整相機光圈、快門等參數后拍攝上述圖像。然后，依次 點亮如圖6、圖7、圖8所示的LED，并拍照。接下來按相同方法對綠、藍LED拍照。 以上操作均由所述顯示屏校正參數處理設備即相應的計算機內的軟件自動控制完成。
3)在亮度設置不變的條件下，用采集設備二即亮色測量儀，測量LED顯示屏顯 示紅、綠、藍、白單色時實際的亮度和顏色值；并將測量值輸入到校正參數處理設備即 相應的計算機內。 4)操作所述計算機內軟件，依據以上數據計算出整屏所有單點的校正系數，通 過顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設備將校正系數傳輸至LED顯示屏側的校正運算及屏 體控制設備，并執(zhí)行之。 5)觀察LED顯示屏校正效果，如正確，則發(fā)送命令，將校正系數存儲于LED顯
示屏側的校正運算及屏體控制設備內及最終顯示單元的EEPROM IC內。 上述實例考慮到LED顯示屏為512*384大小，而將每種顏色LED分為四次LED
顯示陣列拍照。當其它待測顯示屏分辨率增大時，在均勻間隔分布的前提下，亦可按同
樣方法增加單色拍照次數到16次、25次等，實現在相機的最大采集范圍內對LED顯示屏
整屏的拍照。 通過以上實施例對本發(fā)明進行了進一步揭示，但是本發(fā)明的范圍并不局限于
此。以上各元件及設備可用所屬技術領域人員了解的相似或等同元件來替換。 需要說明的是，在不脫離本發(fā)明構思前提下，對本發(fā)明所述方法及系統(tǒng)所做的
任何顯而易見的變化及等同替換均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
LED顯示屏整屏現場逐點亮度色度校準系統(tǒng)，包括LED顯示屏光學參數采集設備，其特征在于還包括與LED顯示屏光學參數采集設備順次連接的顯示屏校正參數處理設備、顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設備；顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設備還與顯示屏校正運算及屏體控制設備連接且二者同時控制LED顯示屏屏體的顯示。
2. 根據權利要求1所述的LED顯示屏整屏現場逐點亮度色度校準系統(tǒng)，其特征在 于所述LED顯示屏光學參數采集設備包括用于獲取LED顯示屏顯示紅、綠、藍單色時 原始LED亮度色度相對差異圖像信息的采集設備一及用于獲取LED顯示屏顯示紅、綠、 藍、白單色時實際的亮度和顏色值的采集設備二。
3. 根據權利要求2所述的LED顯示屏整屏現場逐點亮度色度校準系統(tǒng)，其特征在 于所述采集設備一采用單反數碼相機，采集設備二采用亮色測量儀。
4. 根據權利要求1所述的LED顯示屏整屏現場逐點亮度色度校準系統(tǒng)，其特征在 于所述顯示屏校正參數處理設備采用裝有校正參數取樣及處理轉換軟件、顯示屏控制 軟件的計算機。
5. 根據權利要求1所述的LED顯示屏整屏現場逐點亮度色度校準系統(tǒng)，其特征在 于所述顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設備包括用于對圖像進行Gamma變換并對圖像 數據分割處理的可編程邏輯控制電路及與其連接的用于接收顯示圖像信號并解碼的DVI 解碼電路、用于信號輸出的千兆網輸出電路和SRAM存儲電路；還包括單片機電路，單 片機電路接收顯示屏校正參數處理設備發(fā)出的校正參數數據并初步處理后輸出給可編程 邏輯控制電路。
6. 根據權利要求1所述的LED顯示屏整屏現場逐點亮度色度校準系統(tǒng)，其特征在 于所述顯示屏校正運算及屏體控制設備包括千兆網輸入、電路及與其連接的用于圖像 二次分割、逐點校正運算和灰度產生及顯示控制、輸出緩沖的可編程邏輯控制電路；還 包括單片機電路及與其連接的Flash RAM和SRAM存儲電路，單片機電路接收千兆網輸 入電路導入的信號并結合校正參數數據初步處理后傳送給可編程邏輯控制電路。
7.ED顯示屏整屏現場逐點亮度色度校準方法，步驟如下(1) 控制LED顯示屏，點亮所述LED顯示屏上紅、綠、藍色LED中的一種顏色LED 的均勻間隔分布的陣列，控制采集設備一，從LED顯示屏正面適當距離處獲取包含所述 LED顯示屏點亮部分單點的原始紅、綠、藍值即RGB值信息的圖像數據，所述單點是指 LED顯示屏一個像素中同顏色LED的集合；(2) 重復步驟(1)，直到點亮所述LED顯示屏上所有同一種顏色的LED，并由所述控 制采集設備一逐次獲取對應的圖像數據；(3) 控制LED顯示屏，依次點亮LED顯示屏其他兩種顏色LED的均勻間隔分布的陣 列，反復重復以上步驟(l)、步驟(2)，直到點亮所述LED顯示屏上的所有LED，并控制 采集設備一逐次獲取對應的圖像數據；(4) 控制LED顯示屏，依次分別點亮LED顯示屏上的紅、綠、藍LED,控制采集設 備二，從LED顯示屏正面適當距離處獲取所述LED顯示屏顯示紅、綠、藍色彩及紅、 綠、藍同時點亮合成的白單色時實際的亮度和顏色值即Yxy(測量)值；(5) 采用顯示屏校正參數處理設備，輸入以上步驟(l)、步驟(2)、步驟(3)、步驟(4) 產生的原始數據組，并實現對數據組自動讀入排隊并依次處理，以設定的間距為參考自動對每幅數據進行找點取樣，在每個取樣范圍內將所有有效數據累加，最終將所有數據 合成為一組以紅、綠、藍單點為單位的包含全屏所有像素的數據表，每個單點對應一組 RGB值；(6) 將每個單點RGB值，通過色彩空間轉換方式，轉為亮度、色坐標數據，即 Yxy(單點)值，并計算出各單色的平均值，即Yxy(平均)值，將Yxy(平均)值與步驟(4) 得到的Yxy(測量)值相減，得到系統(tǒng)偏差A Yxy(系統(tǒng))值；(7) 根據視頻顯示領域標準的單色及白場坐標，并參考待測顯示屏LED衰減程度，設 定整屏校正后的單色及白場目標值，即Yxy(目標)值；(8) 將步驟(6)得到的每個Yxy(單點)值與步驟(7)的Yxy(目標)值做色彩差值運算， 其間還需消除系統(tǒng)偏差AYxy(系統(tǒng))值，最終得到每個單點的校正系數ARGB;(9) 通過操作所述的顯示屏校正參數處理設備和顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設 備，將步驟(8)得到的校正系數ARGB發(fā)送并存儲至所述的顯示屏校正運算及屏體控制設 備；(10) 所述的顯示屏校正運算及屏體控制設備自動將已完成Gamma變換的實時數字圖 像信號與上述的校正系數ARGB做矩陣乘法運算，生成校正后的圖像信號，輸出至顯示 屏；(11) 所述LED顯示屏依據所述校正后的圖像信號進行顯示。
8.根據權利要求7所述的校準方法，其特征在于所述步驟(1)需在待校正的LED顯 示屏體周圍無強烈光照的情況或夜晚環(huán)境下進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED顯示屏整屏現場逐點亮度色度的校準系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)包括LED顯示屏光學參數采集設備、顯示屏校正參數處理設備、顯示屏信號輸入控制及參數傳輸設備及顯示屏校正運算及屏體控制設備。本發(fā)明所述方法采集所述LED顯示屏點亮部分單點的原始紅、綠、藍值信息的圖像數據及顯示紅、綠、藍、白單色時實際的亮度和顏色值，確定單點校正系數實現校正。方法中采用將顯示屏發(fā)光點均勻分成若干幅點數、形狀相同、位置間錯的均勻間隔分布的陣列的方式采集數據，避免了原分區(qū)采集數據時因區(qū)域邊緣校正數據的跳變引起的以采集區(qū)域為單位的明顯橫豎條紋和因像素間距減小引起的相鄰點間的干擾，保證了校正效果。
文檔編號G09G3/32GK101692326SQ20091019200
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權日2009年9月1日
發(fā)明者何平, 劉春明, 巫輝祥, 李朝陽, 王勇 申請人:惠州市德賽智能科技有限公司