因此,本文从户外全彩LED显示屏整体着手,运用数字图像处理的方法对显示屏上的每个LED像素点进行快速检测,目的在于提高检测速度和准确度,从而改善户外全彩LED显示屏的显示效果。
1 检测原理
如图1所示,计算机通过图像采集/控制模块将CCD(CHARGECOUPLEDDEVICES,电荷耦合器件)传感器采集到的LED显示屏的显示图像进行处理。处理过程主要包括LED像素点的定位和亮度、色度的快速检测两部分。
1.1 LED像素点的定位
要确定LED像素点的位置,首先要对采集的LED显示屏图像进行二值化。由基于直方图的图像阈值分割方法可以知道:图像由可以分离的具有不同灰度等级的一种或多种物体和背景组成。根据这一原理,图像的直方图中将会呈现多个峰值,每个峰值对应一种物体或是背景,要将不同的物体分离开,可以以谷值点为阈值来划分相邻峰值。
由于LED显示屏的点阵特性,实际检测中发现采集的图像(如图2(A)其灰度直方图(如图2(B))双峰分布特征十分明显。对于这类情况,采用式(1)的最大方差阈值法来自动选择分割阈值,不仅效果好,而且速度快。
图1 检测系统组成原理图
式中T表示分割阈值,W0、W1分别表示灰度值小于T、大于T的像素点在图像中所占的比重, 0、1分别表示图像整体的灰度平均值、灰度值小于T的那部分图像的灰度平均值、灰度值大于T的那部分图像的灰度平均值。
利用式(1)计算出的阈值T对图2(A)的灰度图像进行二值化处理后得到图2(C),再对图2(C)分别进行水平和垂直投影,就可以计算出LED像素点在显示屏上的位置。
根据色度学中的加色法原理,户外全彩LED显示屏由RGB三基色LED构成显示屏上的每个像素点,通过控制每个像素点中的某基色LED的发光强度,就可以配出各种颜色,在显示屏上显示出丰富多彩的彩色图像。在CIE(国际照明委员会)RG色度图中,色度坐标反映的是三基色各自在三刺激值总量中的相对比例,一组色度坐标表示了色相相同和饱和度相同而亮度不同的那些颜色的共同特征。
而LED显示屏上的每个像素点总是能在待测图像中找到对应的区域。因此,可通过其对应区域内图像数据中的RGB值来确定该像素点的色度,其计算公式如式(3)。
2 处理结果及分析
本文利用CCD图像传感器采集图像,对三合一表贴户外全彩LED显示屏的单元模块中的LED像素点进行了算法测试。
以蓝色为例,图2(A)为CCD图像传感器采集的三合一表贴单元模块显示的蓝色图像。为更好地验证该检测方法的有效性, 本文对该LED显示单元模块的某些像素点进行了遮蔽处理,形成了图2(A)中的黑色部分。
表1为检测结果(以蓝色为例),其中亮度值Y1为相对亮度,正比于最大亮度255;色度坐标为(R1,G1)。
表1 检测结果统计表(蓝色)