专利名称：一种改善平板显示器显示亮度均匀性的方法
技术领域：
本发明属于平板显示技术领域，具体涉及平板显示器件显示亮度均匀性提高技术。
背景技术：
信息显示是信息技术的重要内容。平板显示技术正在成为主流显示技术。目前已经产业 化的平板显示技术有液晶显示器(LCD)和等离子体显示器(PDP)，正在研发的新型平板显 示技术主要有有机发光显示(OLED)、场发射显示(FED)、电泳显示等。
无论是己经产业化的平板显示技术，还是在研的平板显示技术，显示亮度均匀性是显示 器的重要性能指标，尤其是在研的平板显示技术，要达到应用要求，显示屏亮度的均匀性是 研究者需要面对的问题。例如，在场发射平板显示技术中，其显示原理是利用场致电子发射 现象获得的电子以高能量轰击荧光粉而发光，其发光单元结构通常是由冷阴极电子源阵列与 荧光屏荧光粉单元阵列结合形成交叉矩阵像素阵列。由于加工工艺过程存在分散性，冷阴极 电子源阵列的电子发射特性存在差异，将导致像素阵列中各点发射源发射电流大小出现不均 匀的现象，从而导致显示屏各像素显示亮度不均匀。
发明内容
本发明提供一种改善平板显示器显示亮度均匀性的方法，通过对输入显示信号进行校正， 从而改善显示屏亮度的均匀性，提高图像显示质量。
本发明所述的一种改善平板显示器显示亮度均匀性的方法，内容是首先获取显示屏各 像素点发光亮度，形成亮度矩阵；然后利用图像平滑技术对显示屏各像素的亮度进行均衡处 理，得到亮度校正参数矩阵；利用亮度校正参数矩阵，对显示输入图像信号进行校正，然后 采用校正后的图像信号驱动平板显示器。上述发明的实现步骤和特征如下
1) 对于2"级灰度的显示屏，使各像素点的输入显示数据为灰度最大值，即2"—1，获取 此时显示屏各像素点发光亮度，形成亮度矩阵f(i,j)，其中i和j分别是像素点在显示屏上所在 行和列的位置；
2) 利用平滑模板，对亮度矩阵f(i，j)进行邻域平滑处理，得到一个新的亮度矩阵f'(i,j);
3) 根据步骤2)所述的平滑运算结果，把f'(i,j)与原亮度矩阵进行比较，得到一个亮度偏 移矩阵Af(i,j)，其中A f(i,j"f'(i,j)—取j);
4) 根据步骤3)所述的结果计算得到一个校正系数a(i，j)，其中a(i,j):，a，并存储a(i，
f(i,J)
j)作为亮度校正参数矩阵；
5) 利用步骤4)所得的亮度校正参数矩阵，对显示输入图像信号的进行校正，然后采用校 正后的图像信号驱动平板显示器，使各个像素点在相同的输入图像信号下的显示亮度趋于一 致。
上述步骤2)所述的平滑模板尺寸根据像素点所在区域亮度失衡的状况调整。对于亮度性 均匀性较好的区域选用尺寸较小的平滑模板，而对均匀性较差的区域则选用尺寸较大的平滑模
板。所述的平滑模板尺寸的调整方法是取显示屏亮度矩阵f(i,j)的平均值为f，设置一个门限 值L;在对显示屏上某个像素点进行模板运算的时候，首先判断该像素点及其相邻点的亮度值 f与显示屏亮度平均值f之差的绝对值lf-f卜L连续出现的个数，然后根据个数确定平滑模板尺寸。
上述步骤2)所述的平滑模板的系数采用归一化系数。
上述步骤5)所述对某像素点的输入图像信号进行校正处理时，以该像素点在显示屏上的 位置为地址，査表取得该像素点的修正参数a，计算修正偏移值，添加到输入信号中。艮卩， 假设输入显示数据的灰度值为G，对输入显示数据添加上偏移值AG，修正后的灰度数据为G'， 贝ij: G'=G+AG =G + G-a，并且G'取整数。
上述步骤5)所述对某像素点的输入图像信号进行校正处理时，为保证校正后的灰度值不 超出显示灰度范围，对于实现2n级的灰度显示，修正后的灰度值G'取值为当G+AG的值 大于2"—1时，以2"—1作为该像素点的显示驱动图像信号；当G+AG的值小于或等于2n— l时，以G'-G+AG =0 + 0."作为该像素点的显示驱动图像信号。
本发明利用人眼对相邻像素亮度不均衡很敏感，而对缓变的亮度不均衡不敏感的生理特 征，使该像素的亮度与整屏的亮度之间能平滑过渡。本发明为动态校正方式，各像素点的修 正偏移值不是固定的，而是与该像素点输入图像信号的灰度值成正比。并且在平滑运算过程 中采用根据亮度失衡的状况自动调整平滑窗口的尺寸，在获得较好的均匀性校正效果的同时 尽可能降低校正幅度，减少像素点的灰度损失，有利于图像保持清晰。
图1是一种改善平板显示器显示亮度均匀性的方法的流程图。
图2是3X3模板的邻域平滑运算的示意图。 图3是对输入图像信号进行校正处理的示意图。 图4是获得亮度校正参数矩阵的流程图。
具体实施例方式
下面以一个256灰度级、640X480分辨率的平板显示器为例，进一步说明本发明。 如图1和图3所示，首先设置显示屏各像素点的显示输入图像数据为255，使用自动亮 度扫描仪，获取显示屏各像素点的发光亮度，测量值存入处理电路的存储器，形成一个480 X640的亮度矩阵f(i， j)，其中i和j分别为像素点在显示屏上所在行和列的位置。然后使用平 滑模板，对亮度矩阵f(i,j)进行邻域平滑处理。其中模板T(x,y)大小是mXm (m为奇数)， 模板中心T[(m-l)/2,(m-l)/2]与f(i,j)对应，且所用模板的系数要归一化，也就是，使模板矩阵 的元素之和与其前面的系数相乘为1，所以平滑处理后的亮度矩阵为
^^t/ vp,. m —1 . m-l、 f(i， j) = T .f(i， j) = X X T(x,y)f(i + x — ~^",j + ;; — ~
本实施例中，亮度矩阵平滑处理所引入的平滑模板采用高斯模板，这样既考虑了邻域各 点与模板中心都能够获得较好的平滑效果，又可以减少灰度损失，从而获得较清晰的图像。 为了获得更好的均匀性校正效果，可以适当调整高斯模板，使中心点像素的权值与相邻四点
像素的权值相同，而其它像素点的权值的不变。例如，把3X3的高斯模板改为
T3X3 =-
14
1 2 1、
2 2 2 1 2 1
如图2是3X3模板的邻域平滑运算示意图。在模板平滑运算中，把显示屏的像素划分为 若干个区域，根据像素点所在区域亮度失衡的状况，自动调整平滑窗口的大小。方法是设
定一个门限值L，从亮度矩阵f(i，j)获得显示屏亮度平均值f。在对显示屏上某个像素点进行 模板运算时，首先判断该像素点及其相邻点的亮度值f与显示屏亮度平均值F之差的绝对值
f曙f
2L连续出现的个数，确定模板尺寸。如果连续出现的个数少于2时，则选用尺寸为3X3
的模板；如果等于2时则选用5X5的模板；如果连续出现的个数大于2时，说明该像素点所
在区域的亮度失衡很严重，选用7X7的模板。然后对像素点的亮度引入平滑运算。如图2所
f-f
示，在亮度矩阵f(i，j)中，假设像素P5 (f(5,5))所在的区域亮度均匀性比较好，即绝对值
连续出现的个数少于2，则对像素Ps进行平滑处理时，选用3x3的高斯模板。所进行模板平 滑运算是离散巻积运算，图2中3x3巻积核是3x3的高斯模板，因此对Ps平滑运算后的校正
值P'5为
P，fHrP一 H2'P2+ H3'P3+ H4'P4+ H5'P5+ H6.P6+ H7.P7+ H8.P8+ H9.P9
其中3x3巻积核为前述3x3的高斯模板T3x3，即H尸l/14， H2=2/14，同理可得H3~ H9的值。 对其它区域像素点的平滑处理类似P5的平滑运算方法相同，不再例举说明。
把经过平滑处理后的亮度矩阵f'(i, j)中各像素点的亮度值与原亮度矩阵f(i， j)中对应像素 点的亮度数据相减，得到一个亮度偏移矩阵Af(i,j)，即Af(i,j"f'(i,j)—f(i,j)。
把Af(i,j)换算成灰度表达式，对输入信号的进行校正处理。假设输入信号的灰度值为G，
△f(i,j)
添加到灰度数据G的校正偏移值AG为AG= G
f(U)
a(i，j)=^^，得到一个亮度校正参数矩阵a(i,j)，由于Af(i，j)小于f(i,j)， a绝对值 f(i,J)
小于1 。使用Flash ROM或EPROM等非易失性存储器，将亮度校正参数存储在一个查找表 中。图4是获得亮度校正参数矩阵的流程图。
在获得亮度校正参数时，涉及到大量的计算问题，可以采用C语言编程来实现。整个 计算程序由以下几个函数构成1) main():为主程序，调用子函数输入亮度分布矩阵，计算 亮度校正参数，输出亮度校正参数；2) Input—file():调用文件，输入显示屏的亮度分布矩阵 f(i,j); 3) Tem—operation():对亮度分布矩阵进行模板运算，得到一个平滑后的亮度矩阵f(i, j); 4)Para_compute():计算亮度校正参数，得到一个亮度校正参数矩阵a(i, j); 5) Output—file(): 输出亮度校正参数到文件中。
在对输入图像信号进行校正处理的步骤中，以该像素点在显示屏上的位置作为地址，査 表取得该像素点的亮度校正参数a。假设显示输入图像数据的灰度值为G，对输入显示数据 添加上偏移值AG，校正后的灰度数据为G'，贝U: G'=G+AG =G + G《。为保证校正后的灰 度值不超出显示灰度范围，因此对于实现2"级的灰度显示，修正后的灰度值G'取值为当 G+AG的值大于2"—1时，以211—l作为该像素点的显示驱动图像信号；当G+AG的值小于 或等于"一1时，以g':g+ag 二g + Gw作为该像素点的显示驱动图像信号。
最后对G'取整数，作为校正该像素点亮度显示的输入图像数据。
权利要求
1.一种改善平板显示器显示亮度均匀性的方法，其内容是首先获取显示屏各像素点发光亮度，形成亮度矩阵；然后利用图像平滑技术对显示屏各像素的亮度进行均衡处理，得到亮度校正参数矩阵；利用亮度校正参数矩阵，对显示输入图像信号电压进行校正；然后采用校正后的图像信号驱动平板显示器，使各个像素点在相同的输入图像信号下的显示亮度趋于一致。其特征包括以下步骤1)对于2n级灰度的显示屏，使各像素点的输入显示数据为灰度最大值，即2n-1，获取此时显示屏各像素点发光亮度，形成亮度矩阵f(i，j)，其中i和j分别是像素点在显示屏上所在行和列的位置；2)利用平滑模板，对亮度矩阵f(i，j)进行邻域平滑处理，得到一个新的亮度矩阵f′(i，j)；3)根据步骤2)所述的平滑运算结果，把f′(i，j)与原亮度矩阵进行比较，得到一个亮度偏移矩阵Δf(i，j)，其中Δf(i，j)＝f′(i，j)-f(i，j)；4)根据步骤3)所述的结果计算得到一个系数矩阵α(i，j)，其中<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>α</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>Δf</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mi>f</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>,</mo> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="A2007100292880002C1.gif" wi="119" he="42" img-content="drawing" img-format="tif"/-->并存储α(i，j)作为亮度校正参数矩阵；5)利用步骤4)所得的亮度校正参数矩阵，对显示输入图像信号的进行校正，然后采用校正后的信号驱动平板显示器，使各个像素点在相同的输入图像数据信号下的显示亮度趋于一致。
2. 根据权利要求1所述的一种改善平板显示器显示亮度均匀性的方法，其特 征在于步骤2)所述的平滑模板尺寸根据像素点所在区域亮度失衡的状况调整。 对于亮度性均匀性较好的区域选用尺寸较小的平滑模板，而对均匀性较差的区域 则选用尺寸较大的平滑模板。
3. 根据权利要求1所述的一种改善平板显示器显示亮度均匀性的方法，其特 征在于步骤2)所述平滑模板尺寸的调整方法是取显示屏亮度矩阵f(i，j)的平均值为f，设置一个门限值L;在对显示屏上某个像素点进行模板运算的时候，首 先判断该像素点及其相邻点的亮度值f与显示屏亮度平均值f之差的绝对值f-f^L连续出现的个数，然后根据个数确定平滑模板尺寸。
4.根据权利要求1所述的一种改善平板显示器显示亮度均匀性的方法，其特 征在于步骤2)所述的平滑模板的系数采用归一化系数。
5. 根据权利要求1所述的一种改善平板显示器显示亮度均匀性的方法，其特 征在于步骤5)所述对某像素点的输入图像信号进行校正处理时，以该像素点 在显示屏上的位置为地址，查表取得该像素点的修正参数(X，计算修正偏移值， 添加到输入信号中。即，假设输入显示数据的灰度值为G，对输入显示数据添加 上偏移值AG，修正后的灰度数据为G'，贝U: G'=G+AG =G + G.a,并且G'取 整数。
6. 根据权利要求1所述的一种改善平板显示器显示亮度均匀性的方法，其特征在于步骤5)所述对某像素点的输入图像信号进行校正处理时，为保证校正 后的灰度值不超出显示灰度范围，对于实现2n级的灰度显示，修正后的灰度值G'取值为当G+AG的值大于2"—1时，以2n—l作为该像素点的显示驱动图像 信号；当G+AG的值小于或等于211—1时，以G'二G+AG :G + G.a作为该像素点的显示驱动图像信号。
全文摘要
本发明涉及一种改善平板显示器亮度均匀性的方法，其方法是获取显示屏各像素点发光亮度，形成亮度矩阵；利用图像平滑技术对显示屏各像素的亮度进行均衡处理，得到亮度修正参数矩阵；利用亮度修正参数矩阵，对显示输入图像信号进行修正，然后采用校正后的图像信号驱动平板显示器，使各个像素点在相同的输入图像信号下的显示亮度趋于一致。本发明的特点是利用人眼对相邻像素亮度不均衡敏感而对缓变的亮度不均衡不敏感的生理特征，使显示屏上每个像素的亮度与整屏的亮度之间能平滑过渡，并且在平滑运算过程中采用自适应的方式，根据亮度失衡的状况自动调整平滑窗口的尺寸，在获得较好的均匀性校正效果的同时尽可能降低校正幅度，因而减少像素点的灰度损失，有利于图像保持清晰。
文档编号G09G5/10GK101114416SQ200710029288
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月20日 优先权日2007年7月20日
发明者许宁生, 邓少芝, 军 陈, 陈振华 申请人:中山大学