基于亮度校正模型的多参量权衡与灰度权值算法研究

针对嵌入亮度校正模型的全彩LED显示屏低灰度均匀性差甚至会出现缺少灰度等级的问题,研究了校正算法实施过程中的多维参量,分析了红绿蓝三基色校正参量偏差和扫描图像数据偏差产生的原因及其对各灰度级亮度差值的影响。最后基于LED显示屏驱动控制系统提出参量的权衡公式,根据权衡公式选取各参量最优值,并针对图像数据的最小进位精度这一参量提出一种高精度灰度权值算法,不仅可提高显示屏各灰度下的均匀性指标,而且还可增加LED显示屏上的显示灰度等级。实测结果表明:当选取校正参量的校正精度为8 bit、图像数据的最小进位精度为0.5时,8扫显示屏不能达到均匀性指标的灰度级区间为[42,1];按照权衡公式选取校正参量的校正精度为10 bit、图像数据的最小进位精度为0.25时,均匀性不能达到指标的灰度级区间减小到[20,1],同时相比前者,LED显示屏的起辉级数减小,显示灰度等级增加两级。     

LED显示屏相机采集的渐晕校正

为了克服采集相机渐晕在LED显示屏逐点一致化校正过程中产生的亮度不均匀缺陷,提出了一种基于LED显示屏本身和若干屏幕离散位置亮度测量的采集相机渐晕校正方法。首先分析了相机对LED显示屏进行数据成像采集过程及成像特征,在此基础上,提出了采集相机渐晕的标定方法,得到了代表相机渐晕的拟合曲面,从而计算出采集相机上每一像素点的渐晕修正系数。利用上述方法对LED显示屏进行了单箱亮度校正实验。实验结果表明:单箱校正的显示均匀性从渐晕修正前的6.69%缩小到修正后的1.49%。经过对相机影像渐晕修正以后,可以完全消除修正前的亮度曲面分布,从而克服了修正前LED显示屏中心暗、四周亮的缺陷,达到了理想的多屏拼接校正效果。     

温度波动对LED显示屏白平衡主要参数及图像色调的影响

LED显示屏的图像显示质量一直是显示行业内重点关注的问题,而LED显示屏的白平衡参数决定了其复现和还原的显示图像的亮度和色调,是影响图像显示质量的重要因素。一般情况下,显示屏的白平衡由红、绿、蓝三基色的亮度配平比例确定,而且该配平比例相对稳定;但是对于LED的各个基色来说,环境因素的变化会引起基色参量的变化,从而导致显示屏白平衡的漂移,严重影响图像显示质量。本文基于色度学理论和LED显示特性,构建了特定LED显示颜色空间模型;并在设定颜色空间探究不同温度环境各个基色仅在亮度变化条件下对白平衡参数的影响,重点研究了在温度波动条件下白平衡的漂移规律以及显示图像产生的色调的畸变情况;通过归纳不同波动参数定量分析温度变化对LED显示屏白平衡主要参数的影响,为高清LED显示控制系统提供较有价值的图像修正理论依据,有助于提升高端LED显示产品的显示质量。     

投影显示亮度均匀性稳健校正方法

随着投影仪的发展,其显示质量越来越受到人们关注.投影显示中普遍存在亮度不均匀性问题,且大部分高灰度图像在亮度校正后易出现饱和.而一般的剪切法会极大地降低像面均匀性.为解决这个问题,基于投影仪相机系统建立系统光度学模型,在传统线性映射方法的基础上提出了一种亮度不均匀性校正的非线性稳定算法.实验表明,采用的投影仪在校正前其图像显示亮度从中心到边缘下降了近50%,像面不均匀性的相对均方根误差(RRMS)为17.7%;而饱和图像校正后像面的RRMS为1.69%,几乎达到了与未饱和图像(1.55%)相同的校正精度,同时基本保持了显示图像的平均亮度水平.     

亚像素采样对LED显示质量的提升

清晰显示高分辨率画面是LED显示屏图像质量提升领域中亟待解决的关键问题之一.针对LED显示屏分辨率低、成本高、像素排布灵活的特点,研究了亚像素采样技术在LED显示屏中的应用.从信号处理的角度,在RGB颜色空间中对LED显示屏建立了全像素采样和亚像素采样数学模型,在亮度与色度相分离的空间中对两种采样方式进行了频谱分析,证明了应用亚像素采样技术可以将显示系统的亮度混叠转移到了人眼较不敏感的颜色通道上,有效扩展了LED显示系统在各方向上的Nyquist频率限制.物理屏体上的仿真实验表明亚像素采样对LED显示屏的图像显示质量具有改善作用.     

基于LED电脉冲响应的LED显示屏像素灰度校正方法

基于发光二极管(Light-emitting Diode,LED)的电脉冲响应过程,建立了一个简便计算LED电脉冲响应模型。在此模型基础上研究了采用脉宽调制(Pulse-width Modulation,PWM)控制LED亮度时,由于LED响应延迟所导致的发光强度随占空比的非线性误差的变化情况,并进行了实验测试。结果表明:在PWM频率为2.5MHz时,LED发光强度与占空比的平均非线性误差为10%左右。最后,针对LED电脉冲响应模型,提出了显示屏像素亮度校正方法。该方法有效减小了由LED响应过程所造成的显示屏亮度控制误差,使得LED实际发光强度与所给亮度值近似成线性关系,从而减小了LED显示屏的色彩偏离,增强了显示效果。     

TDI CCD像元响应不一致性校正算法

线阵TDI CCD遥感相机的不一致性校正对获取高质量的图像来说具有重要意义。主要对TDI CCD像元响应不一致性的校正算法及其硬件实现进行了深入的研究。对CCD的噪声特性进行了详细的分析,给出了像元响应不一致性(PRNU:Pixel-response non-uniformity)的退化模型及校正算法,并对其计算精度进行了分析,在硬件电路上对校正算法进行了验证,详细分析了影响校正效果的各种因素。实测结果表明,校正后图像的信噪比得到显著提高。     

全彩LED大屏幕视频图像信号的校正

全彩ＬＥＤ大民间葜可以用来显示电视画面。由于ＣＲＴ发光特性的非线笥,在图像信号源处引入一种称为γ校正的相反预失真来补偿ＣＲＴ的这种非线性。但由于全彩ＬＥＤ大屏幕系统的发光特性与ＣＲＴ的发光特性不同,它的发光亮度与其控制量成线性关系,因此在显示电视画面时会引适合ＬＥＤ屏的显示。此外,还考虑到人的视觉的明亮度与物理亮度的关系。本文给出了一种对ＬＥＤ大屏幕信号进行校正的方法,即γ校正,实验结果表明效果极     

LED显示屏高光效高画面填充比光学设计与研究

针对传统LED显示屏光能利用率和图像画面填充比低的缺点,基于非成像光学理论,提出了一种提高光能利用率和画面填充比的全彩LED显示模块结构系统和设计方法。利用复合抛物面集光器CPC对LED管芯发出光线的发散角进行变换压缩,从而避免了外表面全反射损耗,大幅度提高了系统的光能利用率。利用积分方腔匀光原理和散射元件对光能的二次分配,提高了显示屏的画面填充比、单位像素均匀度及基色复用面积。作为实例,根据上述方法设计了一个P10 mm全彩LED显示模块,利用光学设计软件LIGHTTOOLS对该显示模块系统进行了仿真建模和光线追迹,并对设计结果进行了分析。结果表明,系统光能利用率大于70%,画面填充比接近100%,单位像素区域内均匀度好于85%。显示模块具有能量利用率高、高画面填充比、显示效果均匀柔和、易于生产和装调的优点。     

低曝光条件下遥感相机微振动量检测

针对搭载平台颤振对遥感相机成像的影响,利用辅助高速面阵CCD相机拍摄高帧频图像序列,通过像元合并来补偿曝光时间不足,增加图像的亮度、对比度和信噪比,同时结合一种区域选择算法来选择用于计算的图像区域,最后使用灰度投影算法对振动位移量进行估计.实验数据表明,提出的改进算法误差为一个像元,在准确性和稳定性方面均明显优于原始算法.     

外部光反射参数对LED显示屏全视角对比度的影响

由于对比度计算方法的局限性使得计算得到的对比度值与LED显示屏在实际中的显示效果会出现不吻合的现象。针对此现象主要对两个方面的内容进行分析。首先,分析LED测量方法中对比度与视角之间的相互关系,在此基础上建立各视角对比度参数。并且利用实际测得的此参数结果与通过LED测量方法计算的数据作对比,表明利用计算方法计算得到的对比度值与实际上在复杂因素的影响下采集得到的对比度结果存在差异,证实各视角对比度参数的计算方法存在问题。其次,分析外部影响参数如测量角度、反射参数在简单光照明下的模型,利用此模型计算得到背景亮度函数曲线,并与实验测得的背景亮度结果作对比,证明了两者结果的一致性。在此基础上,就可以以此模型为背景亮度函数式建立新对比度函数表达式,通过此表达式模拟显示屏上各视角对比度,使得到的函数曲面与使用LED测量方法计算得到的函数曲线相比较,证实LED测量方法中对比度计算方法的理想化,并说明了产生上述不吻合现象的原因。     

基于CCD的电玩具中LD和LED光斑尺寸测量

根据高斯光束的传输特性,搭建了一套测量电玩具中LD和LED光束质量和光斑尺寸的测量系统。该系统以CCD作为光斑采集的关键设备,利用自行编写的软件同步控制CCD和数控位移平台,采集LD和LED所发出光束在不同位置的光强分布图样。利用二阶矩计算光束的束宽,并由双曲线拟合得到光束轮廓曲线,计算出光束的M2因子,进而推算出LD和LED光束任一位置的光斑尺寸,实现对电玩具中LD和LED发光光斑尺寸的精确测量。     

Spectacle-type wearable display

A holographic spectacle-type wearable display (SWD) is proposed. In the proposal, partial coherent illumination and large-off axis hologram are applied to the optical layout in order to enhance resolution and simplify the optical system. The SWD bench model consists of six optical components, that is, LED light source, graded index (GI) lens, pinhole, hologram, substrate (spectacle glass), and test target. Here, the thickness of the spectacle glass fabricated is about 5 mm. The resolution of its reconstruction image on the bench model is measured by using a CCD camera. The MTF measured on SWD bench model is not less than 0.5 in spatial frequency 40 lp/mm, experimentally. Its value is enough resolution to display SXGA level. It is expected that the proposed optical system is useful as a wearable computer display unit.     

Real-time defect detection on highly reflective curved surfaces

This paper presents an automated defect detection system for coated plastic components for the automotive industry. This research activity came up as an evolution of a previous study which employed a non-flat mirror to illuminate and inspect high reflective curved surfaces. According to this method, the rays emitted from a light source are conveyed on the surface under investigation by means of a suitably curved mirror. After the reflection on the surface, the light rays are collected by a CCD camera, in which the coating defects appear as shadows of various shapes and dimensions. In this paper we present an evolution of the above-mentioned method, introducing a simplified mirror set-up in order to reduce the costs and the complexity of the defect detection system. In fact, a set of plane mirrors is employed instead of the curved one. Moreover, the inspection of multiple bend radius parts is investigated. A prototype of the machine vision system has been developed in order to test this simplified method. This device is made up of a light projector, a set of plane mirrors for light rays reflection, a conveyor belt for handling components, a CCD camera and a desktop PC which performs image acquisition and processing. Like in the previous system, the defects are identified as shadows inside a high brightness image. At the end of the paper, first experimental results are presented.     

LED广色域投影显示系统实时色域校准的研究

针对LED广色域投影显示系统中色域过大带来颜色失真的问题,在时序工作方式中,采用在一个基色光工作时,同时加入一定比例的其他基色光作为辅助光,将该基色光的色品坐标移到所需位置的色域校准方法。另外,为了避免LED一致性差异和环境温度变化及工作时间对LED主波长和色品坐标造成的影响,提出利用一组XYZ色度传感器实时测量并反馈三基色LED色品坐标的方法。该方法通过对色域校准算法编程实现实时色域校准,达到了正确显示颜色的目的。     

基于机器视觉的微光夜视仪整机检测系统设计

设计并研制了微光夜视仪整机检测系统,采用CCD器件作为被检仪器输出图像的探测接收器,可在微光夜视仪完整状态下对像增强器进行检测。提出微光夜视仪整机状态下像增强器性能的检测参数,并分析了其检测原理与综合测试方法。通过对检测仪的伸缩式结构、光学系统、CCD选型和检测软件算法等部分进行设计,实现了一台检测仪能够对视场中心分辨力、亮度增益、视场亮度均匀性及视场亮度稳定性等多个性能参量的测试。试验结果表明,检测系统的测试误差在3%以内。     

The development of an inspection system for defects in silicon crystal growth

This study presents an inspection system to detect the growth defects of silicon crystals that comprise a CCD camera, an LED light source, and power modulation. The defects on multicrystalline silicon can be observed clearly while the silicon wafer were irradiated by the red LED light at a small lighting angle (i.e., 20–30°). However, the growth defects on monocrystalline silicon wafer were difficult to observe because of it low image intensity. And then, the growth defects image was significantly enhanced when the wafer was illuminated by a white LED (WLED) and rotated at a specific angle (i.e., 23°). The experimental results showed that the WLED illumination system made the growth defects more easily observable than did other LED sources (i.e., red, blue, and green LEDs). In addition, the proposed inspection system can be used for on-line fast detection for quality control of monocrystalline silicon wafer.