改善旋转LED 屏亮度显示的算法分析

余敏 余丰 邵文威 余建福

浙江启明电子有限公司 浙江温州 325000

出于显示屏控制的目的，在亮度校正原理的基础上，提出了一种先进的改善LED 显示屏的科学方法，可以提高亮度的均匀性，主要是通过专业相机对RGB 图像完成采集，在此基础上借助数学形态学的相关理论知识和模板匹配法对发光区域的亮度值以及灰度值进行计算，这样就可以完成每个灯点参数的校正，实现对灯点亮度的控制。通过科学有效的算法可以提高屏幕亮度的显示效果，并且延长使用寿命。

1 综合概述

随着科技进步，屏幕亮度控制技术得到了全面发展，对LED的控制研究逐渐深入，在这样的背景下，一种旋转式的显示屏被设计出来，并得到了广泛应用。这种概念的提出与实现，将LED 显示屏推向了全新的高度，显示效果更加理想。旋转显示屏属于一款新型且成像效果非常理想的显示屏，主要是采用POV 设计原理，借助旋转LED 灯条来完成裸眼的3D 视频效果，因此一经推出，便得到了大范围的推广与应用，但是也存在一定的设计缺陷，那就是屏幕亮度均匀性的问题。因为旋转LED 屏自身的旋转特性，所以在使用的过程中就会出现亮度不一致的现象，中心位置往往亮度比较高，而边缘位置亮度却相对弱一些，并且由中心向四周，亮度是逐渐减弱的，这种情况会严重影响图像的显示。基于此，针对旋转LED 屏所存在的亮度均匀性问题进行研究是十分必要的，从过去的经验看，传统LED 屏在进行修正各灯点亮度时，通常采用的方法是检测与校正，利用这两个步骤就可以实现亮度均匀性的调整。而旋转LED 屏，其结构和传统LED 屏相比更加复杂，因此采用传统的方法去改善亮度均匀性，效果往往并不理想。

2 亮度控制原理

最新的图像处理技术需要对显示屏的各个灯点亮度完成检测与提取，收集相关的灯点参数，在此基础上再进行参数的调整，对灯点的校正指标进行计算，并运用PWM 方法完成灯点参数的调节，将灯点的亮度调节到最佳的状态，通过实践表明，该方法在静态LED 灯中比较适用。现阶段，关于LED 灯的屏幕亮度，可以通过三种主要方式去控制，第一种使用SET 电阻完成调节；第二种PWM 波调节法；还有最后一种线性调节方法[1]。和其他的控制方式相比，PWM 调节技术的优势相对比较明显，主要表现在控制系统非常简单，而且成本很低，性价比高，主要采用定流的形式来完成，在发光强度微调时，不会造成电流的波动，在电流不变的前提下，光强线性度就不会受到影响，光谱偏移的现象也就不容易发生，能够最大限度提升系统的安全性与稳定性。PWM 波调节所采用的原理就是合理控制LED 灯的时间，将其进行等距划分，通过此种方法，可以对亮度等级进行有效控制。

3 亮度差异原理

通过前文介绍，我们可以知道，旋转LED 屏属于一种新型的技术，和传统LED 存在较大的区别，旋转LED 屏的结构和工作原理都要更加复杂。站在工作原理的角度进行分析，传统的LED 呈现画面主要是运用笛卡尔坐标系，通过坐标的方法对LED 灯完成标记，将其和图片呈现位置一一对应。与传统LED 屏不同，旋转LED 屏是运用极坐标系的原理，需要参考旋转角度参数以及半径距离等参数来对屏幕的各个LED 灯位置进行标记，从这一点上就可以看出两者之间的区别，图片显现方式是存在较大差异的，因此传统调整屏幕亮度的方法，并不适用于旋转LED 屏。在显示图片时，为了保证效果，需要先对图片完成格式转换，按照统一的数据格式进行相应的操作，找到图片中的像素点位置，运用极坐标系的原理和形式，将其表示出来。在实际应用中值得注意的是，不同半径距离所对应的显示面积从某种程度上来说，差别也是比较明显的，需要进行合理区分。基于这样的前提，即使输入一样的RGB 值，靠近旋转中心位置的灯点所扫过的面积会相对较小，而与之相对的靠近边缘的灯点所扫过的面积会比中心位置扫过的面积大。

4 亮度换算原理

D=0.299F(R)+0.587F(G)+0.114F(B)

5 结语

本文重点介绍了一种可以对旋转LED 屏亮度进行改善的显示算法，该算法具有一定的应用价值，应用范围较广，通过gamma校正可以妥善解决屏幕亮度不均的问题。从应用中可以知道，旋转LED 屏存在中心亮度高而边缘亮度弱的问题，所以需要通过算法来对灯点参数进行校正，从而提升屏幕亮度的整体效果。通过校正处理后，旋转LED 的真实输出亮度可以得到较好修正，使得人眼感知更加柔和，可以明显感到屏幕亮度的统一。