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LED显示屏灯点定位排序法及应用

概述


LED显示屏由于其尺寸灵活、亮度高、寿命长、视角大等优点,在展会、商场、影院、地铁、演播室、医院等场所被广泛地应用。但由于LED经过长期使用后发光元件和驱动元件老化、模块和箱体存在安装误差等因素,会对亮色度均匀性造成影响,所以需要对显示屏进行校正处理。而校正过程中图像上灯点定位排序的精度将直接。


1.影响最终校正的效果

传统的亮色度检测方法同一时间只能检测一个点,对于LED显示器百万级像素点检测来说效率低下。而采用CCD(Charge Coupled Device)面阵检测器单次测量的像素点数量很大,在相同时间内,检测效率大幅提高。LED显示屏内部的灯点分布存在一定的规律性,但是通过相机拍摄出来的图像由于畸变、图像倾斜等原因并不能保证图像中灯点严格按照理想的棋盘格形状分布。而且在LED显示屏中会出现某些灯珠不能点亮,即死灯的情况,给灯点的定位造成极大的干扰。针对这种情况国内外相关学者通过对二值图像进行水平和垂直投影,确


2.定灯点位置

本文利用机器视觉检测技术来测量LED显示屏亮度[12-13],通过对图像中所有灯点的4个角点进行预定位、对4条边界点按照直线方程归类排序、对死灯位置自动补点、反馈角点和边界点死灯处的理论坐标、对所有直线进行归类排序完成显示屏所有灯点的定位排序。在提高了亮度采集效率的同时,补充了死灯位置的坐标,为生成系数矩阵及亮色度校正提供了更精确的灯点坐标。

LED显示屏灯点定位排序法及应用


3. LED灯点中心坐标提取

LED亮度校正的前提是找到图像上的灯点与显示屏灯点之间位置的一一对应关系,所以在校正前要确定图像中各个灯点的中心坐标,然后将所有坐标按照实际显示屏的灯点排列顺序进行坐标重排。


在确定灯点的具体位置之前,先要对采集到的图像进行灰度分布统计,在所获取的感光图像中,由于灯点一般由矩阵的方式排列,且灯点区域与背景区域的灰度值存在明显的差异,有时还会产生环绕光的现象。因此需对图像进行二值化处理。首先将拍摄图像转化为灰度图像,在灰度图像中的非图像点区域提取部分像素灰度值的平均值。然后以二倍非图像点区域灰度值的平均值为阈值,将灰度图像中小于阈值的像素灰度值赋值为0,大于阈值的像素灰度值赋值为1。由于灯点位置像素灰度值较高,高于阈值的点分布密集且分布形状趋近于圆形,所以将灰度值高于阈值且密度较高的区域取该区域的中心为灯点坐标,完成灯点中心坐标的提取。


4 .LED灯点定位排序

由于拍摄过程中存在图像坐标系与像素坐标系的坐标轴线不能保证平行的情况,在灯点较多、倾斜角度较大的情况下,会出现坐标排序错误。因此本文针对由图像倾斜导致排序混乱的问题给出了一种LED灯点精准排序的算法。


因为图像中所有灯点的坐标由于镜头畸变、相机倾斜、定位误差等因素并不是严格按照规律排列的,但总体排列形状趋向于棋盘格点型分布,因此本文的定位排序算法总体思路为先确定4个角点坐标,再根据斜率分别将所有点归类到各条直线上并排序。


5.角点坐标预定位

其他因素导致拍摄图像的LED显示屏灯点不能严格按照规律排列,其拍摄所得图像的左上角和右下角顶点分别为到坐标原点的最近点和最远点。但是经过大量实验发现,如果位于4个角点的LED灯珠出现死灯的情况,则无法完成角点定位。因此本文在定位排序的基础上将死灯所在位置按照周围点坐标排列规律进行了自动补点。

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