基于RGB Gamma曲线LED显示图像的色散校正技术

    通过对RGB 三基色发光二极管(led)温度特性的测试和分析发现，随着环境温度的变化，每种基色的LED 亮度与常温时的亮度相比都会发生一定程度的偏移，且其偏移量不相同，导致了图像白场平衡的失真。为了校正失真，针对每个基色LED 提出一种不同环境温度下的Gamma 补偿曲线，使RGB 三基色LED 在环境温度变化时具有相同的亮度偏移值，以保证白场平衡。本文提出的Gamma 补偿技术克服了L ED 的温度特性引起显示屏图像的色彩失真和白场平衡的破坏，使图像的色彩不会受环境温度的变化而失真。

　　1、 引言

　　发光二极管(LED) 显示屏具有亮度高、图像清晰、色彩鲜艳、驱动电压低、功耗小、耐震动、使用寿命长和价格低廉等优势。随着高亮度蓝、绿LED 的开发和计算机视频控制技术的突破，全彩色户外LED 显示屏也有了很大发展。目前，全彩LED 被公认是最前途的大屏幕显示器，已经广泛应用于金融、证券、交通和体育场馆等，成为信息显示的重要传媒之一。

　　随着全彩LED 显示屏市场逐步扩大，人们对显示屏显示的图像质量要求不仅是看全彩色的图像，并希望能够获得逼真的图像效果。但目前全色LED 显示屏却存在环境温度偏离常温时显示屏图像的白场平衡破坏、色彩失真的问题，即LED显示屏图像色彩随着环境温度的变化发生失真。冬季0 ℃以下时，图像的色彩偏暗、明亮度差;而夏季30 ℃以上时，图像色彩鲜艳、明亮。本文通过对LED 温度特性的分析，提出了基于Gamma 校正曲线的补偿技术来提高和校正图像的色彩，使显示屏的图像色彩不受环境温度的影响。

　　2、 LED 温度特性分析

　　在全彩色LED 显示屏中，RGB 三基色的亮度平衡决定了白场的平衡。若RGB 三基色中的一个基色的亮度发生飘移将会严重影响图像的质量，破坏白场平衡，使显示的图像色彩发生畸变。

　　图1 和图2 反映了一组R、G、B 3 种LED 的正向电压VF与正向电流IF 以及IF 与亮度L 间的关系。可以看出，超过门限电压后，随着VF 的增加， IF 先是缓慢增加而后便急剧增加。

    也就是说，VF 稍有波动， IF 便会大幅变化。从图2 可知， IF 超过阀值后，随着IF 的增加，L 快速增加。

　　从图2 的IF 与L 曲线可知， IF 的大小直接影响了L 。当IF 达到一定值以后，L 基本趋于饱和。根据图1 和图2 的VF 、IF 和L 特性，在实际中通常用VF 的方式驱动LED ，用串连电阻值的大小调整LED 的RGB 三基色的IF 使其L 一致。而系统对RGB 三基色的IF 的调整，是以常温为基本的标准。

　　但从L ED 的亮度特性图3 可知，随着环境温度TC 的变化，L ED 的RGB 三基色的显示亮度偏移状况各不相同，B 的飘移较小，而R 的飘移较大，当温度超过80 ℃时，R 相对亮度的变化几乎是常温时的2 倍。这种变化完全破坏了常温时设置的白平衡，使整个显示屏的色度发生严重漂移，图像质量变差。RGB 三基色的相对亮度的偏移如图4 示，可明显看出，常温时三基色的亮度状态和在85 ℃及- 20 ℃时的相对亮度值，正是L ED 的温度特性导致冬季和夏季显示屏的图像质量变差。

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