逐点校正技术组成

本文编辑：丰利源光电 来源：  时间：2012-06-27

    逐点校正技术可以分解为四个部分：①原始数据采集；②校正数据生成；③驱动控制；④校正后的维护。以下led显示屏生产厂家就这四个方面分别进行分析阐述。

一、原始数据采集

原始数据采集是逐点校正的第一步，是较基础的一步，也是发展较缓慢艰难的一步。按照采集参数看，可分为亮度数据和色度数据两种；按照采集对象分，可分为模块级采集，箱体级采集与全屏分区域采集；按照采集环境分，可分为工厂模式采集与现场模式采集；

从采集的技术路线与工具的角度看，则大致可以分为以下几个方向。

（1）机械装置+光度探头。即用机械传动装置控制光度探头依次逐个采集每颗灯点的数据。早期的实验装置曾经是屏体垂直于地面放置，用机架等间距移动亮度计逐点测量。后来逐渐发展为机台形式，模块或单元板水平放置，探头垂直采集数据。为提高效率，单个机台可装置多个探头，以箱体为单位进行采集。

这种采集方法的优点在于精度高，但也有着致命的缺陷：效率低，难以实现大规模工业化应用。此外，无法实现现场校正。近年来，随着技术进步，这种机台式采集方法正渐渐地淡出历史舞台。

（2）数码相机。利用数码相机对灯点的成像灰度数据，来实现逐点校正，可说是当前较廉价的采集解决方案。2008年以来，几大显示屏控制系统厂商均陆续大力投入研发力量，开发自己的相机采集系统，开展逐点校正的实践，大大促进了逐点校正技术的推广和普及。

数码相机方案的优点在于设备相对廉价，缺点在于精度低、稳定度差，个体间一致性差异也很大，难以满足大规模工业生产的需求。此外，数码相机方案多由控制系统厂商结合自身系统独立开发，互不兼容。

（3）基于CCD的平面亮度/色度分布测量仪器。此类仪器的研发伴随着**平板显示产业的高速增长，其利用成像亮度测量原理，可高效获取成像平面上任意区域的亮度/色度值。

这类设备精度高，稳定性好，校正效果佳，但价格相对昂贵。

（4）工业CCD采集方案。上述几个方向之外，还有一些基于工业相机的解决方案，多为显示屏制造商自行开发，仅供内部使用。 

工欲善其事，必先利其器。随着采集工具的效率提高，功能增强，逐点校正的数据采集有了更广泛的空间和可能性，从工厂延伸到了现场，从新屏延伸到了老屏，从平面屏扩展到了弧形屏乃至异形屏。

二、校正数据的生成

校正数据的生成可分解为3个部分，一是原始数据修正处理，二是校正目标值的设定，三是校正数据的计算生成。其中较重要的技术突破在于“原始数据修正处理”，尤其是现场校正环境下的数据修正。

1）原始数据修正处理

现场校正较简单的一种情况是：平面屏，选择显示屏的较佳观众区域作为单一的数据采集机位，对led电子显示屏全屏分区域依次进行数据采集。这样采集到的数据必然带有因观察视角不同引入的系统误差。采集数据呈现：垂直法线方向亮度高，偏离法线方向亮度下降，偏离角度越大，亮度越低的现象。

如果不加以修正，校正后的显示屏必然将下部暗，上部亮；机位垂直方向暗，两边亮；偏离校正点观看时，明暗出现失真。

而当屏体是外弧形或现场环境限制，必须多机位才能完成采集时，由于不同机位采集视角不同，如不加修正，其接缝处必将出现明显的分界线。

上述问题导致很多屏无法进行现场校正。近来，有数码相机方案采用邻区对比反馈的方式，也有设备采用拍摄全屏图像做参考的方式进行修正。

三、驱动控制

有了校正数据，还需要控制系统的正确应用，才能实现逐点校正。

驱动控制的实现有两种途径：一为电流幅度控制，二为脉冲宽度控制（PWM方式）。由于电流幅度与亮度并不是严格的线性关系，且电流的增减会引起LED芯片主波长的偏移，因此，电流控制应用得越来越少，当前逐点校正驱动控制实现的主要方式为调节脉宽。

国内主要控制系统供应商早已实现逐点的LED灯点差异性驱动控制，只是由于通用采集设备的缺失，直到2008年，逐点校正仍是少数自有控制系统的行业*企业的*享技术优势。随着采集设备的突破进展，2008年还大部分停留在宣传卖点上，无法实用起来的控制系统逐点校正功能，到2010年已逐渐成为控制系统入市的*利器。到今天，市场上的全彩显示屏控制系统，不具备亮度逐点校正能力的已**。

但是，逐点校正的驱动控制方面，也还存在有待完善的地方，表现在以下几个方面。

（1）校正的低辉及线性表现有待改善。

（2）目前具备色度校正功能的系统尚为数不多。

（3）校正后带载点数有待扩展。

此外，除了利用控制系统实现驱动控制外，还有一种技术思路是通过对前端视频流进行实时处理，从信号源的层面实现校正。可分为硬件实现与软件实现两种。硬件实现即在视频信号源与控制系统之间加一个信号处理器，内部存储校正数据，对输入的视频流信号应用校正数据进行实时运算后输出给控制系统。软件实现即截取电脑为信号源的显示数据流，加以校正数据运算后输出到DVI端口。

与控制系统实现校正相比较，由于DVI信号只有为8位，这种用前端视频处理器实现校正的方法将严重损失灰度，其低辉与线性表现不佳将是必然结果，且应用色度校正时，也会因精度不足效果不理想。

期统计分析处理实现数据修正的解决方案，彻底免除重复采集的环节。

此外还有现场树木、电线乃至交通信号设置等的遮挡问题，不完整的图像，缺失的灯点数据需要如何处理？这些都曾经是现场校正难以逾越的障碍，如今已有成熟简便的实用解决方案。

2）校正目标值的设定

校正目标值的设定也是逐点校正技术值得深入探讨的一部分。众所周知，亮度校正损失亮度，色度校正既损失亮度也会损失色域空间和色彩饱和度。那么如何设定合理的校正目标亮度和色度值，结合客户需求，在亮度、色域和均匀度之间找到较佳平衡点呢？

当前，很多数码相机校正方案，因为缺乏中间数据，都将目标值的设定环节放在采集之前，然而不同的显示屏有着不同的较佳平衡点，尤其是色度校正，目标值设定的不合理，将直接导致校正失败！合理的目标值设定依赖采集数据的统计分析，因此，将目标值的设定放在采集完成之后，并提供各种辅助参数和图线帮助用户调整目标值应是更合理的方案。

四、led电子屏幕校正后的维护

逐点校正完成后，显示屏的后续维护面临着新的问题，如更换接收卡，更换模块后的数据更新，以及显示屏目标亮度与色域调整等。

目前，很多逐点校正解决方案中，缺乏原始数据和中间数据，也无法复现校正时的参数设置与校正目标值，校正后，保存下来可供后续维护的仅有校正数据文件。这种模式可以应对接收卡更换的情况，对于模块更换等其他维护需求则无能为力，只能现场重新采集，甚至是全屏采集。

也有进口校正系统通过提供一种遮光筒式的现场模块测量装置，近距离覆盖新更换的模块，与周边的模块数据相比较得到新模块的校正系数，来解决模块更换后的数据更新。

上述的方法，都需要维护人员亲临现场，显示屏的较终用户无法自行完成维护工作。2010年，系统中增加了工程管理与模块数据管理的功能，接收卡更换也好，模组更换也好，色域变换也好，都可以通过远程传送一组新的数据给客户来轻松实现。在该技术体系中，由于原始图像、原始亮度数据、修正亮度数据等中间数据以及采集时的系统参数都得以保存，使得后续的维护工作有史可查、有据可依，并提供灵活的数据微调工具，帮助客户解决新换上的备用模组因光衰和原屏不一致而出现亮块补丁的问题，实现“修旧如旧”。