一种显示屏色度校正方法

技术领域：

本发明属于光电子学和信息显示技术领域，特别涉及一种显示屏色度校正方法。

背景技术：

LED显示屏由于发光管芯制造工艺的特殊性，组装成屏后会出现麻点或者亮暗块问题，需要经过逐点校正技术解决，经过逐点校正的显示屏能够亮度和颜色一致。业内目前通用的逐点校正设备为CMOS或CCD相机，通过捕获光信号转换成电信号，存储成数字图像，经过后期算法提取图像中LED灯点差异，从而计算逐点校正系数，控制系统根据系数大小，进行差异化控制，从而实现逐点亮色度校正。目前采用数字相机(CCD或者CMOS)存在一定的问题，那就是相机暗噪声的存在，暗噪声是指暗电流的不确定性所引入的噪声。其会导致相机采集数据的失真。暗噪声往往随着温度升高成指数倍增长，有效消除暗噪声的方法为给相机增加制冷，但是增加制冷的成本过高，不适合工程普及使用，并且不能完全消除暗噪声，依旧存在噪声点。暗噪声对色度校正效果影响尤其大，尤其是蓝色校正后的效果，由于色度校正原理为补色，为了使蓝色一致，往往在其中添加一定数量的红色及绿色。由于暗噪声的存在，采集蓝色中三刺激中的XZ值分量会存在一定的波动，表现为添加辅分量后的蓝色整屏呈现出许多的红色“麻点”，这种“麻点”会严重影响视觉感受，因此亟需一种消除色度校正后蓝色“麻点”现象的校正方法。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种能够消除蓝色“麻点”现象的显示屏色度校正方法。

为了解决以上技术问题，本发明的显示屏色度校正方法如下：利用相机在显示屏高灰度级下采集各像素对应Y分量的相对亮度数据并进行逐点校正，获得各像素的初始亮度校正系数矩阵；在相同的高灰度级下，利用相机采集经过初始亮度校正的显示屏各像素对应X分量和对应Z分量的相对亮度数据；将各像素对应Y分量的相对亮度数据平均值乘以比例系数k作为校正后的亮度数据，k为0.75-0.85；利用每颗像素对应X分量和Z分量的相对亮度数据及设定的校正后的亮度数据组建各像素的原始三刺激值矩阵；将每颗像素的公共目标矩阵与原始三刺激值矩阵的逆矩阵相乘得到各像素色度校正系数矩阵；将各像素的初始亮度校正系数矩阵与色度校正系数矩阵的对应元素相乘得到最终校正系数矩阵；用各像素最终校正系数矩阵对显示屏进行逐点色度校正。

进一步，对各像素对应X分量和对应Z分量的相对亮度数据进行滤波处理得到滤波后的对应X分量和Z分量的相对亮度数据；将滤波后的相对亮度数据平均值乘以比例系数k作为校正后的亮度数据。

进一步，选择带有CIE1931-XYZ滤光片的相机，用其中的Y滤光片在显示屏高灰度级下采集各像素对应Y分量的相对亮度数据。

进一步，还可以选择黑白相机，在其镜头前设置Y滤光片，在显示屏高灰度级下采集各像素对应Y分量的相对亮度数据。

进一步，针对像素(i，j)，其对应Y分量的相对亮度数据包括对应Y分量的红、绿、蓝相对亮度值RYij、GYij、BYij，该像素的初始亮度校正系数矩阵CBij＝[rij，gij，bij]；rij，gij，bij分别表示该像素的红、绿、蓝亮度校正系数；i代表像素所在行数，j代表像素所在列数，i＝1,2…M，j＝1,2…N，M、N分别为显示屏像素的总行数和总列数。

进一步，针对像素(i，j)，其对应X分量的相对亮度数据包括对应X分量的红、绿、蓝相对亮度值RXij、GXij、BXij，滤波后的对应X分量的红、绿、蓝相对亮度值为RXdesij、GXdesij、BXdesij。

进一步，针对像素(i，j)，其对应Z分量的相对亮度数据包括对应Z分量的红、绿、蓝相对亮度值RZij、GZij、BZij，滤波后的对应Z分量的红、绿、蓝相对亮度值为RZdesij、GZdesij、BZdesij。

进一步，针对像素(i，j)，其对应Z分量的相对亮度数据包括对应Z分量的绿、蓝相对亮度值GZij、BZij，滤波后的对应Z分量的绿、蓝相对亮度值为GZdesij、BZdesij。

所述显示屏各像素设定的校正后的亮度数据包括校正后的红、绿、蓝亮度值RYdes、GYdes、BYdes；RYdes＝RYavg*k、GYdes＝GYavg*k、BYdes＝BYavg*k；RYavg、GYavg、BYavg分别为所有像素对应Y分量的红、绿、蓝相对亮度值的平均值。

所述像素(i，j)的原始三刺激值矩阵为XYZ_origij：

像素(i，j)的色度校正系数矩阵为CCij；

CCij＝[XYZ_tar]*[XYZ_orig]ij

XYZ_tar为设定的公共目标矩阵，

有益效果：本发明使用带有CIE1931-XYZ滤光片的相机，用其中的Y滤光片采集显示屏亮度数据并进行初始亮度校正得到逐点初始亮度校正系数矩阵，然后上传初始校正系数矩阵到接收卡中，在开启初始亮度校正的基础上，采集红、绿、蓝的其余6个色度分量并进行滤波处理，利用滤波后的色度分量计算逐点色度校正系数矩阵。将初始校正系数矩阵与逐点色度校正系数矩阵相乘得到整屏最终校正系数矩阵，上传至控制系统，消除了蓝色“麻点”现象。常用色度校正采集9个分量，本发明同样也采集9个分量，不会额外增加采集时间，同时提升了显示效果。

附图说明：

图1为本发明的流程图。

图2为校正前显示屏白场效果图。

图3为采用本发明色度校正后的显示屏白场效果图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义的理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况具体理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或者仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”、“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本发明的显示屏色度校正方法具体如下：

步骤一、显示屏在高灰度级下(一般为200～255)进行全屏亮度校正。本实施例在LED显示屏255灰度级下分别显示红、绿、蓝三基色时，选择带有CIE1931-XYZ滤光片的相机，用其中的Y滤光片拍摄LED显示屏画面，获得每颗像素对应Y分量的红、绿、蓝相对亮度值并对显示屏进行初始亮度校正，得到每颗像素的初始亮度校正系数矩阵(显示屏初始亮度校正方法为常规方法)；设显示屏分辨率为M*N分辨率，M、N分别为显示屏像素的总行数和总列数，则显示屏上像素(i，j)对应Y分量的红、绿、蓝相对亮度值分别表示为RYij、GYij、BYij，该像素的初始亮度校正系数矩阵CBij＝[rij，gij，bij]；rij，gij，bij分别表示该像素的红、绿、蓝初始亮度校正系数，i代表像素所在行数，j代表像素所在列数，i＝1,2…M，j＝1,2…N。

本步骤中，还可以使用黑白cmos相机或者ccd相机，在其镜头前设置Y滤光片拍摄LED显示屏画面。

步骤二、显示屏控制系统加载并启用各像素初始亮度校正系数矩阵，显示屏在255灰度级下显示经过初始亮度校正后的红、绿、蓝三基色画面，分别使用CIE1931-XYZ相机中的X滤光片和Z滤光片拍摄显示屏图片，得到每颗像素对应X分量的红、绿、蓝相对亮度值和对应Z分量的红、绿、蓝相对亮度值；像素(i，j)对应X分量的红、绿、蓝相对亮度值表示为RXij、GXij、BXij，对应Z分量的红、绿、蓝相对亮度值表示为RZij、GZij、BZij。

由于红色LED发光特性决定，其波长多在光谱谱线上，饱和度很高，红色对应的Z分量可以假设为0，即RZij＝0，因此本步骤可以只采集5个分量。

步骤三、高斯滤波处理：使用高斯滤波函数对每颗像素对应X分量和Z分量的红、绿、蓝相对亮度值进行滤波处理，得到滤波后的对应X分量和Z分量的红、绿、蓝相对亮度值；滤波后的像素(i，j)对应X分量和Z分量的红、绿、蓝相对亮度值分别表示为RXdesij、GXdesij、BXdesij，RZdesij、GZdesij、BZdesij；对采集数据进行高斯滤波(或者现有技术中其他滤波方式)，能够消除相机暗噪声带来的数据波动问题，并且不用额外增加制冷，节省设备费用。高斯滤波为常用方法，除此之外也可以使用其余图像滤波函数，比如中值滤波等。

步骤四、设定校正后亮度值：对所有像素对应Y分量的红、绿、蓝相对亮度值分别取平均值，得到显示屏对应Y分量的红、绿、蓝相对亮度平均值RYavg、GYavg、BYavg，即：

将红、绿、蓝相对亮度平均值RYavg、GYavg、BYavg分别乘以比例系数k作为显示屏各像素校正后的红、绿、蓝亮度值RYdes、GYdes、BYdes；RYdes＝RYavg*k、GYdes＝GYavg*k、BYdes＝BYavg*k；针对任一个基色，每颗像素校正后亮度值均相同。

比例系数k采用经验值，一般选取为0.75-0.85之间。

步骤五、利用每颗像素滤波后的对应X分量和Z分量的红、绿、蓝相对亮度值及校正后的亮度值组建每颗像素的原始三刺激值矩阵，像素(i，j)的原始三刺激值矩阵表示为XYZ_origij；

步骤六、设定公共目标矩阵

RXtar＝RtY*(Rtx/Rty)，RYtar＝RtY，RZtar＝RtY*(1-Rtx-Rty)/Rty

GXtar＝GtY*(Gtx/Gty)，GYar＝GtY，GZtar＝GtY*(1-Gtx-Gty)/Gty

BXtar＝BtY*(Rtx/Rty)，BYtar＝BtY，BZtar＝BtY*(1-Btx-Bty)/Bty

步骤七、根据每颗像素的原始三刺激值矩阵XYZ_orig和公共目标矩阵XYZ_tar计算各像素色度校正系数矩阵；像素(i，j)的色度校正系数矩阵为CCij；

rrij为显示源信号为红色时，红灯的亮度系数；

rgij为显示源信号为红色时，绿灯的亮度系数；

rbij为显示源信号为红色时，蓝灯的亮度系数；

grij为显示源信号为绿色时，红灯的亮度系数；

ggij为显示源信号为绿色时，绿灯的亮度系数；

gbij为显示源信号为绿色时，蓝灯的亮度系数；

brij为显示源信号为蓝色时，红灯的亮度系数；

bgij为显示源信号为蓝色时，绿灯的亮度系数；

bbij为显示源信号为蓝色时，蓝灯的亮度系数。

步骤八、将像素(i，j)的初始亮度校正系数矩阵CBij与其色度校正系数矩阵CCij各元素分别相乘得到最终校正系数矩阵CFij。

步骤九、显示屏控制系统上传各像素最终校正系数矩阵CFij，进行差异化控制，实现显示屏逐点色度校正。