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LED显示屏相机采集影像渐晕的修正
发布时间:2017-03-22 04:23:58作者:admin浏览量:608
摘要:为了克服相机影像渐晕在LED显示屏逐点一致化校正过程中带来的不均匀性缺陷,从相机影像发生渐晕时的灰 度分布规律出发,提出了一种基于图像平滑滤波算法的修正方法=介绍了 CCD对I.ED显示屏进行数据采集和成像的 原理》在分析其成像稳定性的基础上,描述了空域平滑滤波的原理,并选取模板对CCD采集得到的LED像素亮度空间 分布做邻域平均平滑处理,得到T代表相机影像渐晕分布的曲面。最后.介绍了利用该曲面实现影像复原的算法。实验 结果表明:经过对相机影像渐晕修正以后,可以使LED显示屏的显示均匀性偏差由12.9%缩小到0.73%,克服了修正 前LED显示屏“中心暗、四周亮”的缺陷,达到了理想的校正效果„
关键词:LED显示屏;渐晕修正;图像平潸;显示均匀性
作为多媒体设施的显示终端,led显示屏用 于完成高质量的动态视频图像显示,而显示均匀 性是衡量LED显示屏显示质量好坏的一个重要 指标。由于LED是自发光体显示设备,其发光管 亮度、色度等特性的离散性,决定了 LED显示屏 在显示均匀方面具有先天的缺陷,主要表现为“麻 点”和“马赛克”现象。
筛选是克服发光管离散性的一个有效方法, 通过选择色坐标处于同一档次,亮度偏差也在同 一档次的管子,在随机分布的情况下,可以使色差 和亮度差达到人眼可以容忍的范围内。目前,高 档的显示屏通常是把发光管进一步筛选到更细的 范围,再辅以“炒管”或“混编”等生产工艺,以确保 发光管在整屏范围内随机分布,从而达到更好的 显示效果。随着CCD图像传感器在光电测量领 域的应用,部分技术领先的企业还通过快速的光 色参数测量和逐点一致化校正技术来使LED显 示屏实现更加理想的显示效果。但评估发现,经 过这种技术处理的LED显示屏,虽然在显示效果 上完美地消除了经筛选以后残余的“麻点”缺陷, 但在显示均匀性方面都表现出一种“中心暗、四周 亮”的缺点,其差异甚至比校正前还要大。研究表 明这种差异是相机成像时发生渐晕「⑺造成的,因 此,对相机影像渐晕进行修正是实现LED显示屏 显示均匀性的基本保证。
本文介绍了 CCD的成像原理[34],并在分析 其成像稳定性的基础上,利用图像平滑算法进行 曲面拟合,从输出灰度值的分布规律出发U7],提 出基于图像平滑滤波算法[S9]的相机影像渐晕修 正方法,并在LED显示屏逐点一致化校正技术中 得以验证,取得了理想的修正效果。
每个LED像素由MX iV个CCD感光像素 组成,如图1所示。由于CCD感光像素在成像时 的注人电荷量与它的人射光强呈线性关系[1°],每 个LED像素的亮度可以等效为相应的(MX N) 个CCD感光像素亮度之和。
通过CCD图像传感器采集得到LED显示屏 上数以万计的LED像素的亮度信息,把各像素之 间的位置信息和亮度信息表征为一幅新的图像, 那么各像素之间的图像细节差异可以作为逐点一 致化校正的依据;计算得到校正系数,反馈到控制 系统,即达到校正效果。
为了减小对LED显示屏单次采集带来的随 机性误差,需要事先分析CCD图像传感器的成像 稳定性。用CCD相机对同一 LED显示屏在光 圈、焦距、位置等参数不变的前提下,连续采集n 幅图像,分别提取每个LED像素的亮度信息,记 其中某一 LED像素的亮度信息为a,(i = 0,l,…,
相机的成像稳定性很不理想。为了提高CCD 图像传感器采集数据的准确度,样本LED像素亮 度可以采取相邻多次取平均的方法,如式(2):
图3相机数据准确度的变化趋势图 Fig. 3 Variable trend of data accuracy of CCD
图4 6 = 5时p的变化趋势图
Fig. 4 Variable trend of yj, when ^ = 5
其中,纟为所取相邻采集的次数,a/为第;次采集 LED像素亮度的计算值。
样本方差是衡量一个样本波动大小的量,样 本方差越大,样本数据的波动就越大。本文用样 本方差相对于样本均值的偏离程度来衡量相机采 集数据的准确度,用式(3)表示,它随《的变化情 况如图3所示。
随着k变大,e越来越小,也就是说相机采集 数据的准确度越来越高。在保证采集准确度的前 提下,取々 = 5,以达到与采集效率的平衡。图4 为是=5时rj,的变化趋势图。
3图像平滑曲面修正算法
3.1空域平滑滤波
滤波一般指滤除一定的频率分量,是消除噪 声的常用方法,在空域进行滤波可以利用模板进 行卷积来实现。模板是一个小图像,尺寸为 («—般为奇数)。最常用的尺寸为3X3,有时候 也适用更大的,如5X5,7X7的模板[n]。
模板运算的基本思路是将某个像素的值根据 其相邻像素灰度值进行改变,主要步骤为:
(1)将模板在图中漫游,并将模板中心与图中 某个像素位置重合;
(2)将模板上各个系数与模板下各对应像素 的灰度值相乘;
(3)将所有乘积相加(为保持灰度范围,常将 结果再除以模板的系数个数);
(4)将上述运算结果(模板的输出响应)陚予
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