一种基于图像处理的LED显示屏节能方法与流程

本发明涉及LED显示屏，尤其涉及一种基于图像处理的LED显示屏节能方法。

背景技术：

LED显示屏区别于别的显示载体，它可以按照实际场地的大小任意组装和拼接，可以实现超大规模的显示应用，加之可以配合种类繁多的视频处理设备，进而实现美轮美奂的显示场景和效果。因此，此类产品可以广泛应用于各种室内室外广告宣传中，并以其独特的显示效果，在同类广告屏行业中独占鳌头，具有非常广阔的市场前景。LED显示屏具有发光效率高、对环境无污染、节约能耗、易于组装与实现等优点，成为未来提升城市形象、丰富居民文化生活的重要途径。

通常LED显示屏是由若干个单元箱体组合而成，箱体之间准确精密拼接，使全屏看似一个整体，无箱体拼缝。单元箱体又是由若干单元模组构成，单元模组之间准确精密拼接，使单元箱看似一个整体，无模组拼缝。单元模组又是由若干等间距的像素点排列构成，所以LED显示屏显示主体最基本的组成单元是像素，每个像素通常由1-3颗LED灯组成，单色显示屏每个像素通常是1颗红灯，双色显示屏每个像素通常是1颗红灯和1颗绿灯，全彩显示屏每个像素通常是1颗红灯、1颗绿灯和1颗蓝灯。

以每平米2000个全彩LED显示屏为例，共有2000×3＝6000个LED，有的显示屏每个像素会有4个LED，则每平米共有8000个LED。每个LED的工作电流为20mA，工作电压为5V，其每平米功耗为：

0.02A×5V×6000＝600W

假设某大楼的LED显示屏为100m²，则该屏幕的功率为600W×100m²＝60000W＝60kW，如果按照每天使用15个小时，电费0.6元一度来计算，每天电费支出为540元，一年365天电费支出为19.71万元。

可见，LED显示屏的功耗十分巨大，大规模推广应用必须考虑如何把功率降低的问题。如果能在不需要LED显示屏太亮的情况下，如晚上19：00以后，若能设法降低显示屏的亮度，以减小每个LED灯管的工作电流，从而降低功耗，节约电能。

技术实现要素：

发明目的：为了解决现有技术存在的LED显示屏功耗过大的问题，本发明提供一种基于图像处理的LED显示屏节能方法。

技术方案：一种基于图像处理的LED显示屏节能方法，包括以下步骤：

(1)提供原始图像，建立与原始图像大小相同的原始模板图像，原始模板图像为黑色像素和白色像素相间排列的点阵图形；

(2)将原始图像中的每个像素的颜色与原始模板图像中对应位置像素的颜色进行混色叠加，合成一次新图像，通过LED显示屏显示一次新图像；

(3)建立新模板图像，新模板图像的黑色像素位置为原始模板图像白色像素的位置，新模板图像的白色像素位置为原始模板图像黑色像素的位置，将原始图像中的每个像素的颜色与新模板图像中对应位置像素的颜色进行混色叠加，合成二次新图像；

(4)设定时间间隔t，当LED显示屏显示一次新图像t时间后，显示二次新图像，当LED显示屏显示二次新图像t时间后，重新显示一次新图像，如此循环直到提供下一帧原始图像。

进一步的，所述步骤(2)中将原始图像中的每个像素的颜色与原始模板图像中对应位置像素的颜色进行混色叠加的具体方法为：原始图像的像素点与原始模板图像中的黑色像素进行叠加，像素亮度减弱；原始图像的像素点与原始模板图像中的白色像素进行叠加，像素亮度不变。

进一步的，所述步骤(3)中将原始图像中的每个像素的颜色与新模板图像中对应位置像素的颜色进行混色叠加的具体方法为：原始图像的像素点与新模板图像中的黑色像素进行叠加，像素亮度减弱；原始图像的像素点与新模板图像中的白色像素进行叠加，像素亮度不变。

进一步的，所述步骤(4)还包括：设定一个小于1的转换系数，分别将一次新图像和二次新图像的每个像素的红色、绿色、蓝色的像素值分别乘以该转换系数，得到转换后的红色、绿色、蓝色的像素值作为新的像素值再进行显示。

有益效果：相比较现有技术，本发明在夜晚不需要LED显示屏太亮的情况下，通过原始图像与模板图像混合叠加，使得LED显示屏一半的灯管处于低电流状态，间隔时间t后，与新的模板图像混合叠加，使得另一半的灯管处于低电流状态，这样既可以减小电能的消耗，又可以延长LED灯管的使用寿命。其次，通过把图像的RGB像素值乘以一个小于1的转换系数后，降低了图像的灰度值，减小了每个LED灯管的工作电流，从而进一步降低功耗，更加节约电能。

附图说明

图1为原始图像。

图2为原始图像和原始模板图像叠加后的新图像。

图3为原始模板图像。

图4为新模板图像。

图5为降低灰度值后的新图像。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

(1)提供每帧原始图像，如图1所示为本实施例的原始图像，图中一个小方块代表LED显示屏上的一个像素。建立与原始图像大小相同的原始模板图像，如图3所示，原始模板图像为由黑色像素和白色像素相间排列的点阵图形。

(2)将原始图像中的每个像素的颜色与原始模板图像中对应位置像素的颜色进行混色叠加，合成一次新图像。原始图像中的像素点与原始模板图像中的黑色像素进行叠加后，像素亮度减弱，LED灯管接近熄灭；原始图像中的像素点与原始模板图像中的白色像素进行叠加后，像素亮度不变，LED灯管保持原始图像的亮度。因此，一次新图像与原始图像相比，相邻两个亮像素间距扩大一倍。图2为图1和图3混色叠加后合成的一次新图像，在原始图像的最佳观看距离的两倍之外，观看此图像，并不影响原始图像所传递的信息，而图中黑色像素处的LED灯管电流减弱，还可以减小原来的接近一半的功耗。

(3)建立新模板图像，新模板图像也为由黑色像素和白色像素相间排列的点阵图形，如图4所示，新模板图像与原始模板图像相比，原始模板图像的黑色像素变成白色像素，原始模板图像的白色像素变成黑色像素。将原始图像中的每个像素的颜色与新模板图像中对应位置像素的颜色进行混色叠加，与一次新图像的合成方法相同，合成二次新图像。原始图像中的像素点与新模板图像中的黑色像素进行叠加后，像素亮度减弱，LED灯管接近熄灭；原始图像中的像素点与新模板图像中的白色像素进行叠加后，像素亮度不变，LED灯管保持原始图像的亮度。同理，合成的二次新图像也不影响原始图像所传递的信息。

(4)设定一个小于1的转换系数K，分别将一次新图像和二次新图像的每个像素点的红色、绿色、蓝色三个像素值分别乘以同一个转换系数K，将转换后的红色、绿色、蓝色像素值作为新的像素值在LED显示屏上显示。转换后的新图像的红色、绿色、蓝色三个像素值都减小了，从而降低了原始图像的灰度值。如图5所示，灰度值降低后，每个LED灯管的工作电流减小了，从而降低了功耗，达到进一步节能的目的。

R’＝R×K；

G’＝G×K；

B’＝B×K；

其中，R为转换前的红色的像素值；G为转换前的绿色的像素值；B为转换前的蓝色的像素值；R’为转换后的红色的像素值；G’为转换后的绿色的像素值；B’为转换后的蓝色的像素值。

设定时间间隔t，当LED显示屏显示一次新图像t时间后，显示二次新图像，当LED显示屏显示二次新图像t时间后，重新显示一次新图像，如此循环直到提供下一帧原始图像。因此，LED显示屏上同一个位置的像素点能间隔t时间熄灭一次，即在2t时间内只使用了t时间，从而可以延长LED灯管的使用寿命，节约了成本。

本发明提供了一种基于图像处理的LED显示屏节能方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅提供了一般情况下的实施方式。本实施例中未明确的组成部分均可用现有技术加以实现。