LED屏校正图像采集方法、校正方法、采集装置及校正系统

技术领域

本发明涉及LED屏校正技术领域，尤其涉及一种LED屏校正图像采集方法、校正方法、采集装置及校正系统。

背景技术

LED显示屏校正过程中必须使用的设备为各种类型的相机以及与相机匹配的各款镜头，上位机通过带有镜头的相机去获取校正图片，以通过校正图片计算出校正系数。

但由于各款镜头都有各自的最佳放大倍率范围，若实际使用时，镜头实际使用的放大倍率不在该镜头的最佳放大倍率范围内，则通过该镜头采集的校正图片会出现周边失焦以及畸变的问题，造成校正过程中采集的数据不准确的问题，进而影响到LED显示屏的校正效果。若最佳放大倍率范围确定好后，为了避免采集的LED显示屏上相邻两个像素显示时存在互相干扰，需要进行隔点显示，但隔点显示的隔点数每增加一个，采集的照片数量就会增加一倍，因此在保证采集数据精度的前提下，若不能确定出最小隔点数，此时采集的照片数量将会明显提高，对采集效率造成一定的影响。另外相机的CMOS的分辨率越高，采集数据的占比要求就越多，采集的图像要求越精细，若没有对采集图像进行严格要求，也会影响到校正效果。

因此，本领域人员亟需寻找一种新的技术方案来解决上述的问题。

发明内容

针对现有技术中的技术问题，本发明提供一种LED屏校正图像采集方法、校正方法、采集装置及校正系统。

本发明包括一种LED屏校正图像采集方法，包括：

根据预设的目标采集宽高计算策略以及相机的产品参数，计算相机的目标采集宽高范围；目标采集宽高范围包括目标采集宽度范围和目标采集高度范围；

按照LED显示屏的灯点间距以及目标采集宽高范围与预设的灯点间隔策略，生成若干个灯点点亮方案；每个灯点点亮方案中相邻的两个灯点至多有一个为点亮状态，任意灯点至少在一个灯点点亮方案中为点亮状态；

根据每个灯点点亮方案生成对应显示控制信息并向LED显示屏发送；

根据每个灯点点亮方案生成对应拍摄控制信息并向相机发送；

获取不同拍摄控制信息下相机对不同显示控制信息下的LED显示屏所拍摄的校正图像。

进一步的，按照LED显示屏的灯点间距以及目标采集宽高范围与预设的灯点间隔策略，生成若干个灯点点亮方案，包括：

根据预先设定的灯点所占像素点数、相邻灯点间隔像素点数，计算一张图像中LED屏体分辨率；

按照目标采集宽高范围、LED显示屏的灯点间距以及LED屏体分辨率，计算隔点数；

根据隔点数，生成若干个灯点点亮方案。

进一步的，间隔像素点数大于或等于灯点所占像素点数。

进一步的，根据预先设定的灯点所占像素点数、相邻灯点间隔像素点数，计算一张图像中LED屏体分辨率，包括：

获取相机拍摄的图像的分辨率为a*b；

计算LED屏体分辨率为A*B，A 为a/（x+t）的值向下取整所得，B为 b /（x+t）的值向下取整所得；其中，x为灯点所占像素点数，t为相邻灯点间隔像素点数。

进一步的，按照目标采集宽高范围、LED显示屏的灯点间距以及LED屏体分辨率，计算隔点数，包括：

计算目标采集宽度范围与LED显示屏的灯点间距的比值，为横向采集灯点数；

计算横向采集灯点数与A的比值，并向下取整所得的值为隔点数。

进一步的，按照目标采集宽高范围、LED显示屏的灯点间距以及LED屏体分辨率，计算隔点数，包括：

计算目标采集高度范围与LED显示屏的灯点间距的比值，为纵向采集灯点数；

计算纵向采集灯点数与B的比值，并向下取整所得的值为隔点数。

进一步的，根据预设的目标采集宽高计算策略以及相机的产品参数，计算相机的目标采集宽高范围，包括：

根据预设的采集区间计算策略以及相机的最佳放大倍率范围、CMOS宽度、CMOS高度，计算相机的采集宽度区间与采集高度区间；

根据相机取景的宽高比以及采集宽度区间、采集高度区间计算目标采集宽度范围和目标采集高度范围。

本发明还提供一种LED屏校正方法，包括：

通过上述采集方法获取所有的校正图像；

将校正图像进行合并以及拼接，生成整屏校正图像；

根据整屏校正图像计算校正系数；

将校正系数向LED显示屏发送。

本发明还提供一种LED屏校正图像采集装置，采集装置包括目标采集宽高范围计算模块、灯点点亮方案生成模块、控制信息生成模块以及校正图像处理模块，其中：

目标采集宽高范围计算模块，与灯点点亮方案生成模块相连接，用于根据预设的目标采集宽高计算策略以及相机的产品参数，计算相机的目标采集宽高范围；目标采集宽高范围包括目标采集宽度范围和目标采集高度范围；

灯点点亮方案生成模块，与目标采集宽高范围计算模块、控制信息生成模块相连接，用于按照LED显示屏的灯点间距以及目标采集宽高范围与预设的灯点间隔策略，生成若干个灯点点亮方案；每个灯点点亮方案中相邻的两个灯点至多有一个为点亮状态，任意灯点在至少一个灯点点亮方案中为点亮状态；

控制信息生成模块，与灯点点亮方案生成模块、校正图像处理模块相连接，用于根据每个灯点点亮方案生成对应显示控制信息并向LED显示屏发送；以及根据每个灯点点亮方案生成对应拍摄控制信息并向相机发送；

校正图像处理模块，与控制信息生成模块相连接，用于获取不同拍摄控制信息下相机对不同显示控制信息下的LED显示屏所拍摄的校正图像。

本发明还提供一种LED屏校正系统，校正系统包括上述采集装置，以及LED显示屏和相机，其中：

LED显示屏，与采集装置通信连接，LED显示屏用于收取显示控制信息并进行对应显示；以及收取校正系数进行屏幕校正；

相机，与采集装置通信连接，相机用于收取拍摄控制信息，并对LED显示屏进行拍摄得到校正图像；

采集装置，与LED显示屏以及相机通信连接，采集装置中的校正图像处理模块用于将校正图像进行合并以及拼接，生成整屏校正图像，以及根据整屏校正图像计算校正系数并向LED显示屏发送。

本发明的LED屏校正图像采集方法、校正方法、采集装置及校正系统，根据相机的产品参数计算出相机的目标采集宽高范围，继而根据LED显示屏的灯点间距以及预设的灯点间隔策略，生成若干个灯点点亮方案，在对应的灯点点亮方案之下，生成显示控制信息和拍摄控制信息，由相机对LED显示屏进行拍摄，从而在达到数据精度要求的基础上得到数量尽可能少的校正图像，提高了图像采集效率，所得的校正图像能够尽量铺满CMOS像素，解决了现有技术中校正图像周边失焦以及畸变等问题，保证了后续对LED显示屏的校正效果。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明实施例的LED屏校正图像采集方法的步骤流程图（一）；

图2为本发明实施例的LED屏校正图像采集方法的步骤流程图（二）；

图3为本发明实施例的LED屏校正图像采集方法的步骤流程图（三）；

图4为本发明实施例的LED屏校正方法的步骤流程图；

图5为本发明实施例的LED屏校正图像采集装置的结构组成图；

图6为本发明实施例的LED屏校正系统的结构组成图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明提供一种LED屏校正图像采集方法、校正方法、采集装置及校正系统。

首先，本发明的一种LED屏校正图像采集方法，如图1所示，包括以下步骤：

S10：根据预设的目标采集宽高计算策略以及相机的产品参数，计算相机的目标采集宽高范围。

本实施例中目标采集宽高范围包括有目标采集宽度范围和目标采集高度范围这两个范围值。具体的，如图2所示，步骤S10通过如下步骤计算出相机的目标采集宽高范围。

S101：根据预设的采集区间计算策略以及相机的最佳放大倍率范围、CMOS宽度、CMOS高度，计算相机的采集宽度区间与采集高度区间。

通过采集宽度= CMOS宽度/最佳放大倍率，以及采集高度= CMOS高度/最佳放大倍率的关系，计算出采集宽度区间与采集高度区间的取值。CMOS宽度与CMOS高度由相机本身决定，可视为已知参数。相机的最佳放大倍率是由相机镜头所决定的，用n进行表示，可视为已知参数。最佳放大倍率通过人工在最佳放大倍率范围内进行选择得出，具体可按照分区选取LED显示屏的方式确定最佳放大倍率范围，如LED显示屏选取的放大倍率不在最佳放大倍率范围内，通过对LED显示屏进行分区，从而将放大倍率缩小直至达到最佳放大倍率范围内。

S102：根据相机取景的宽高比以及采集宽度区间、采集高度区间计算目标采集宽度范围和目标采集高度范围。

本实施例中的目标采集宽度范围位于步骤S101的采集宽度区间之中，目标采集高度范围位于步骤S101的采集高度区间之中，即目标采集宽度范围小于或等于集宽度区间，目标采集高度范围小于或等于采集高度区间。相机取景的宽高比由相机特性所决定，可视为已知参数。

通过以上步骤得知目标采集宽高范围后，执行步骤S20以生成灯点点亮方案，如下：

步骤S20：按照LED显示屏的灯点间距以及目标采集宽高范围与预设的灯点间隔策略，生成若干个灯点点亮方案。

在若干个灯点点亮方案中，每个灯点点亮方案中相邻的两个灯点至多有一个为点亮状态，任意灯点至少在一个灯点点亮方案中为点亮状态。

具体的，如图3所示，步骤S20包括以下内容：

步骤S201：根据预先设定的灯点所占像素点数、相邻灯点间隔像素点数，计算一张图像的LED屏体分辨率。

在本发明实施例中，灯点所占像素点数是指一个灯点成像在图像中所占的像素点数，相邻灯点间隔像素点数是指在一个图像中成像的两个相邻的灯点之间所间隔的像素点数。设定灯点所占像素点数、相邻灯点间隔像素点数分别用x和t表示，计算相机拍摄的一张图像上LED屏体的分辨率（或以LED屏体分辨率A*B来表示）。具体为：

步骤S2011：获取相机拍摄的图像的分辨率为a*b。

a*b为图像分辨率，即相机所拍摄的一张图像包含有a*b个像素，结合前述实施例提出的相机的产品参数，本实施例的图像的分辨率也即为CMOS分辨率。

步骤S2012：计算LED屏体分辨率为A*B，A 为a/（x+t）的值向下取整所得，B为 b /（x+t）的值向下取整所得。

本步骤中对于灯点所占像素点数、相邻灯点间隔像素点数的设定，可通过实验分析的结果选取一个合适的值。例如，为了保证测量精度不大于±1%，需要每个LED灯成像在16个像素以上，即灯点所占像素点数x=16。

本发明实施例对此处灯点所占像素点数、相邻灯点间隔像素点数的取值原理进行简单说明如下：

假设CMOS对应一个LED灯点，也即在COMS存在1个像素时（CMOS像素），对应一个灯点；COMS存在2个像素时，对应一个灯点；按照相同方式直到COMS存在32个像素时，对应一个灯点。获取以上LED灯点在对应不同CMOS中的像素时所对应的亮度值（nit），通过拟合关系求出在CMOS存在不同像素时达到的亮度值，发现当CMOS存在16个像素时，亮度值达到最大（说明获取到的亮度数据最多），并在多种LED显示屏上进行验证，发现x=16适用于多种LED显示屏。同样，在以上方法中相邻灯点间隔像素点数t的值也能够得出，优选的，相邻灯点间隔像素点数t的取值应达到每个灯点与相邻灯点成像时不发生互相影响为最佳，一般地，将相邻灯点间隔像素点数t设定为x/3。

优选地，另一种确定灯点所占像素点数x取值的方式为：灯点成像总是近似于一个正方形，故用同一个LED显示屏、分别用CMOS的4个像素、9个像素、16个像素、25个像素、36个像素、49个像素（分别为2的平方、3的平方、4的平方、5的平方、6的平方、7的平方、）在同一状态下采集10次图像，每次采集的数据算出最大值与最小值的差，用该差值除以最大值算出误差百分比，所得数值如下表1的实验数据所示：

表1 实验数据

所以，将x的取值可设定为16、25、36等，为了保证测量数据误差百分比尽量低，同时保证更高的采集效率，优选的，将x的取值设定为16。

根据步骤S2012计算出LED屏体分辨率为A*B后，执行步骤S202。

步骤S202：按照目标采集宽高范围、LED显示屏的灯点间距以及LED屏体分辨率，计算隔点数。

本发明实施例所计算的隔点数为正整数，是一个灯点点亮方案下位于一行（或列）中处于点亮状态下的两个相邻的灯点之间所间隔的处于未点亮状态的灯点的数量。不同型号的LED显示屏在采集校正图像时所计算的隔点数各有不同。

计算隔点数的第一个方法为：

步骤S2021a：目标采集宽度范围与LED显示屏的灯点间距的比值，为横向采集灯点数。

LED显示屏的灯点间距可设定为p，由LED显示屏的特性决定，属于已知参数。通过目标采集宽度范围除以p，计算出横向可采集到的灯点数。

步骤S2022a：计算横向采集灯点数与A的比值，并向下取整所得的值为隔点数。

计算隔点数的另一个方法为：

步骤S2021b：计算目标采集高度范围与LED显示屏的灯点间距的比值，为纵向采集灯点数。

步骤S2022b：计算纵向采集灯点数与B的比值，并向下取整所得的值为隔点数。

以上，通过目标采集宽度范围或目标采集高度范围计算出隔点数后，执行步骤S203。

步骤S203：根据隔点数，生成若干个灯点点亮方案。

假设横向采集灯点数与纵向采集灯点数均为3（即共3*3=9个灯点），隔点数值为1，将9个灯点分别命名为A、B、C、D、E、F、G、H、I，排列方式如下：

ABC

DEF

GHI

则以横向为采集方向，这9个灯点所生成的灯点点亮方案如下两个（用X表示当前位置灯点不亮）：（一）：

AXC

XEX

GXI

和（二）：

XBX

DXF

XHX

在（一）中以灯点A为准，横向的第二个灯点B为间隔灯点，灯点C与A相隔灯点B，灯点G与A相隔一个灯点，所以灯点C和G与灯点A为相同状态，灯点I和灯点C、灯点G均相隔一个灯点，所以与灯点C、灯点G状态相同。（二）中以灯点B为准，同理的，灯点D、F、H与灯点B状态相同。

以纵向为采集方向，分别以A灯点和D灯点为准，生成两个灯点点亮方案。亮灭状态可参考（一）、（二）所列。所以，依据本发明实施例所计算出的隔点数，以：灯点点亮方案=校正图像数量=（隔点数+1）

通过灯点点亮方案可以实现每个灯点点亮方案中相邻的两个灯点至多有一个为点亮状态，任意灯点至少在一个灯点点亮方案中为点亮状态。需要说明的是，以上示例仅用以对方案进行说明，并不是对保护范围的限定。

本发明中，优选的，间隔像素点数大于或等于灯点所占像素点数。

S30：根据每个灯点点亮方案生成对应显示控制信息并向LED显示屏发送。

S40：根据每个灯点点亮方案生成对应拍摄控制信息并向相机发送。

本实施例中拍摄控制信息应至少包括拍摄时间以及拍摄图片的数量等，拍摄数量根据前述步骤灯点点亮方案所得的隔点数计算出。

S50：获取不同拍摄控制信息下相机对不同显示控制信息下的LED显示屏所拍摄的校正图像。

LED显示屏根据接收到的显示控制信息将对应的灯点进行点亮，于此同时，相机在LED显示屏执行显示控制信息时对应执行拍摄控制信息，从而拍摄到对应的校正图像。

本发明的LED屏校正图像采集方法，隔点数的值是在考虑了相机的目标采集宽高范围以及LED显示屏的灯点间距的前提下计算得出的，通过对计算结果向下取整，得到满足数据精度要求前提下的最小隔点数值，从而得到了张数尽可能少的校正图像，且所得的校正图像能够尽量铺满CMOS像素，进而提高了图像采集效率，保证了后续对LED显示屏的校正效果。其次，本发明还包括一种LED屏校正方法，如图4所示，包括以下步骤：

步骤S1：获取所有的校正图像。

通过前述实施例一种LED屏校正图像采集方法，获取到不同拍摄控制信息下相机对不同显示控制信息下的LED显示屏所拍摄的校正图像。

步骤S2：将校正图像进行合并以及拼接，生成整屏校正图像。

将拍摄的同一区域的校正图像进行合并，使得合并后的图像显示该区域内的所有灯点，由于相机目标采集宽高范围与LED显示屏的尺寸相差较大，所以采用分区拍摄的方式，故还需要将不同区域的图像进行拼接，最终得到一张整屏校正图像。

步骤S3：根据整屏校正图像计算校正系数。

本步骤校正系数的计算可借鉴现有的校正方法进行计算，本实施例不做具体的限定。

步骤S4：将校正系数向LED显示屏发送。

LED显示屏根据校正系数对屏幕进行校正，实现本发明的设计目的。

本发明还包括一种LED屏校正图像采集装置，如图5所示，采集装置10包括目标采集宽高范围计算模块101、灯点点亮方案生成模块102、控制信息生成模块103以及校正图像处理模块104，其中：

目标采集宽高范围计算模块101，与灯点点亮方案生成模块102相连接，用于根据预设的目标采集宽高计算策略以及相机的产品参数，计算相机的目标采集宽高范围；目标采集宽高范围包括目标采集宽度范围和目标采集高度范围。具体的，目标采集宽高范围计算模块101根据预设的目标采集宽高计算策略以及相机的产品参数，计算相机的目标采集宽高范围，包括：根据预设的采集区间计算策略以及相机的最佳放大倍率范围、CMOS宽度、CMOS高度，计算相机的采集宽度区间与采集高度区间；根据相机取景的宽高比以及采集宽度区间、采集高度区间计算目标采集宽度范围和目标采集高度范围。

灯点点亮方案生成模块102，与目标采集宽高范围计算模块101、控制信息生成模块103相连接，用于按照LED显示屏的灯点间距以及目标采集宽高范围与预设的灯点间隔策略，生成若干个灯点点亮方案；每个灯点点亮方案中相邻的两个灯点至多有一个为点亮状态，任意灯点在至少一个灯点点亮方案中为点亮状态。具体的，灯点点亮方案生成模块102生成若干个灯点点亮方案包括：根据预先设定的灯点所占像素点数、相邻灯点间隔像素点数，计算一张图像中LED屏体分辨率；按照目标采集宽高范围、LED显示屏的灯点间距以及LED屏体分辨率，计算隔点数；根据隔点数，生成若干个灯点点亮方案。

控制信息生成模块103，与灯点点亮方案生成模块102、校正图像处理模块104相连接，用于根据每个灯点点亮方案生成对应显示控制信息并向LED显示屏发送；以及根据每个灯点点亮方案生成对应拍摄控制信息并向相机发送。

校正图像处理模块104，与控制信息生成模块103相连接，用于获取不同拍摄控制信息下相机对不同显示控制信息下的LED显示屏所拍摄的校正图像。

本发明实施例的采集装置通过以下步骤实现：

S10：根据预设的目标采集宽高计算策略以及相机的产品参数，计算相机的目标采集宽高范围。

本步骤具体包括：

S101：根据预设的采集区间计算策略以及相机的最佳放大倍率范围、CMOS宽度、CMOS高度，计算相机的采集宽度区间与采集高度区间。

S102：根据相机取景的宽高比以及采集宽度区间、采集高度区间计算目标采集宽度范围和目标采集高度范围。

步骤S20：按照LED显示屏的灯点间距以及目标采集宽高范围与预设的灯点间隔策略，生成若干个灯点点亮方案。

本步骤具体包括：

步骤S201：根据预先设定的灯点所占像素点数、相邻灯点间隔像素点数，计算一张图像的LED屏体分辨率。

本步骤具体包括：

步骤S2011：获取相机拍摄的图像的分辨率为a*b。

步骤S2012：计算LED屏体分辨率为A*B，A 为a/（x+t）的值向下取整所得，B为 b /（x+t）的值向下取整所得。

步骤S202：按照目标采集宽高范围、LED显示屏的灯点间距以及LED屏体分辨率，计算隔点数。

本步骤具体包括：

步骤S2021a：目标采集宽度范围与LED显示屏的灯点间距的比值，为横向采集灯点数。

步骤S2022a：计算横向采集灯点数与A的比值，并向下取整所得的值为隔点数。

或：

步骤S2021b：计算目标采集高度范围与LED显示屏的灯点间距的比值，为纵向采集灯点数。

步骤S2022b：计算纵向采集灯点数与B的比值，并向下取整所得的值为隔点数。

步骤S203：根据隔点数，生成若干个灯点点亮方案。

S30：根据每个灯点点亮方案生成对应显示控制信息并向LED显示屏发送。

S40：根据每个灯点点亮方案生成对应拍摄控制信息并向相机发送。

S50：获取不同拍摄控制信息下相机对不同显示控制信息下的LED显示屏所拍摄的校正图像。

对于以上步骤的实施过程，可参考本发明LED屏校正图像采集方法的实施例以及附图1至3，此处不再赘述。

本发明还包括一种LED屏校正系统，如图6所示，校正系统包括上述实施例的采集装置10，以及LED显示屏20和相机30，其中：

LED显示屏20，与采集装置10通信连接，具体为LED显示屏20与控制信息生成模块103、校正图像处理模块104相连接，LED显示屏20用于收取显示控制信息并进行对应显示；以及收取校正系数进行屏幕校正；

相机30，与采集装置10通信连接，具体为相机30与控制信息生成模块103、校正图像处理模块104相连接，相机30用于收取拍摄控制信息，并对LED显示屏20进行拍摄得到校正图像；

采集装置10，与LED显示屏20以及相机30通信连接，采集装置10中的校正图像处理模块104将校正图像进行合并以及拼接，生成整屏校正图像，以及根据整屏校正图像计算校正系数并向LED显示屏20发送。

本发明实施例的LED屏校正系统，可通过以下方式实现LED屏幕的校正：

步骤S1：获取所有的校正图像。

校正图像的获取方式可参考本发明LED屏校正图像采集方法的实施例实现，此处不再赘述。

步骤S2：将校正图像进行合并以及拼接，生成整屏校正图像。

步骤S3：根据整屏校正图像计算校正系数。

步骤S4：将校正系数向LED显示屏发送。

以上步骤的实施过程，可参考本发明LED屏校正图像采集方法及LED屏校正方法的实施例以及附图1至4，此处不再赘述。

本发明实施例的LED屏校正图像采集方法、校正方法、采集装置及校正系统，根据相机的产品参数计算出相机的目标采集宽高范围，继而根据LED显示屏的灯点间距以及预设的灯点间隔策略，生成若干个灯点点亮方案，在对应的灯点点亮方案之下，生成显示控制信息和拍摄控制信息，由相机对LED显示屏进行拍摄，从而在达到数据精度要求的基础上得到数量尽可能少的校正图像，提高了图像采集效率，所得的校正图像能够尽量铺满CMOS像素，解决了现有技术中校正图像周边失焦以及畸变等问题，保证了后续对LED显示屏的校正效果。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。