一种led虚拟显示模型的制作方法
【专利摘要】本发明一般地涉及一种光学建模，特别是涉及一种LED虚拟显示模型。为了解决现有虚拟LED显示屏的建模方法与目前LED像素点一红一绿一蓝适配的问题与分时复用技术对灰度的折中问题，本发明的目的是提供一种LED虚拟显示模型，其包括：一种建模方法，以每个亚像素为顶点把屏幕划分成无数三角形，虚拟像素点位于每个三角形的外心；一种控制方法：用平滑滤波器创建的掩膜，根据实际屏幕的排序，把对应的点的颜色数值提取出来，假如实际的屏幕排列如上述建模方法的那样排列，那么在图像的(1，1)点提取红色的亚像素的值作为R 的值，在(1，2)点处提取绿色亚像素的值作为G 的值，这样按顺序提取出来的各种亚像素的值就可以重新得到一个新的一维矩阵。
【专利说明】
一种LED虚拟显示模型
技术领域
[0001] 本发明一般地涉及一种光学建模，并且更特别地，涉及一种LED虚拟显示模型。
【背景技术】
[0002] 人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束 后，视觉形象并不立即消失，而要延续0.1秒的时间，人眼的这种性质被称为"眼睛的视觉暂 留"。LED显示屏的显示原理主要利用了人眼的视觉暂留：LED显示屏在1秒内刷新60次就可 在人眼中形成一系列一闪的、连续的画面。每个LED灯珠在每次刷新的过程中又细分为点亮 和熄灭两个阶段，由于一次刷新时间间隔很短，在人眼看来这个刷新过程只有明暗感。在显 示过程中，颜色由多个色彩不一的LED灯珠调节明暗而形成。一般每个颜色由8bit的数据控 制，可以实现256种不同明暗程度，这个数据又称为8bit灰度。8bit灰度的红绿蓝三色的混 合就能形成大概1600万种颜色，这已经超出了人眼能识别的颜色范围。因此，一般显示器采 用的是每种颜色8bit的位宽的显示灰度，显示器中每个像素点由三个红绿蓝(RGB)亚像素 组成，而每个亚像素则由三个不同颜色的LED组成。
[0003] LED虚拟显示是一种通过特殊的控制手段来控制虚拟LED显示屏的技术，使显示屏 能显示的分辨率超过至少分辨率。虚拟LED显示屏的成像原理大体和LED显示屏原理一样， 都通过RGB亚像素的颜色调和来形成显色最终组成一幅完整的图像。不同于普通LED显示屏 中像素的凝聚态，虚拟LED显示屏中的像素点呈分散状，即每个颜色的灯管是均匀分布的， 在一般情况下无法用人眼识别，即被称为"虚拟像素"。这样均匀分布的方法主要是为了亚 像素的复用，也就是说一个亚像素与多个相熟的形成都有关联。因此，相比于普通LED显示 屏的亚像素只参与单个像素的形成，使用亚像素复用技术的虚拟LED显示屏能够比传统的 LED显示屏显示更多的像素点，从而增大了屏幕的分辨率。
[0004] 现有虚拟显示技术是两红一绿蓝的排列方式，每个虚拟像素包含了 4个亚像素，其 像素点的划分由图1表不。由图可见R22与参与了Pll、Pl2、P21和P22四个点的成像，所以R22参与 了4个像素点的组成，即R 22的复用次数为四次。因此，采用这样复用的虚拟显示技术的显示 屏能达到普通LED显示屏分辨率的四倍。由于显色原理不同，相应的，虚拟LED显示屏的控制 方法也和一般的LED显示屏不一样。目前虚拟LED显示屏采用的最广泛的控制方法是分时复 用的控制方法。假设一幅图像包含4个像素 Pn、P12、P21和P22，那么在普通LED显示器是在T时 间段内同时显示这4个像素点，而虚拟LED显示屏如图1那样的需要在0-1/4T内显示Pn，l/ 4T-2/4T内显示P 12，2/4T-3/4T内显示P21，3/4T-T内显示P22，当T无限小时，由于人眼的视觉 暂留，看上去就像显示的是4个点。
[0005] 分时复用虽然在虚拟显示技术领域有广泛应用，但这种方法存在一个明显的弊 端。在同等带宽条件下，因为每个灯管的灰度固定，在平均之后，这种方法所显示的实际颜 色灰度变成了原来的1/4,并且采用分时复用的控制方式加大了对硬件的需求，使得所用器 件工作频率更高，加大了硬件成本以及系统的不稳定性。由于技术的进步以及制作工艺的 提升，红色LED灯管的亮度已经达到与蓝绿LED同等亮度的水平，所以现在的LED显示屏的一 个像素点是由一红一绿一蓝LED灯管组成，虚拟LED显示屏也相应的改变。传统的虚拟LED显 示屏的建模方法就不再适合现在这种排列方式的虚拟LED显示屏了，且分时复用存在明显 弊端，所以需要提出一种适合目前虚拟LED显示屏的建模方法和控制方法。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有虚拟LED显示屏的建模方法与目前LED像素点一红一绿一蓝适配的 问题与分时复用技术对灰度的折中问题，本发明的目的是提供一种LED虚拟显示模型，其包 括：
[0007] 一种建模方法，以每个亚像素为顶点把屏幕划分成无数三角形，虚拟像素点位于 每个三角形的外心；
[0008] -种控制方法:创建3X3的数位掩膜，根据实际屏幕的排序，把对应的点的颜色数 值提取出来，假如实际的屏幕排列如上述建模方法的那样排列，那么在图像的（1，1)点提取 红色的亚像素的值作为R的值，在（1，2)点处提取绿色亚像素的值作为G的值，这样按顺序提 取出来的各种亚像素的值就可以重新得到一个新的一维矩阵。
[0009] 上文所述的建模方法，由于虚拟点到每个LED灯管的距离相等，所以三基色中的每 个颜色不会因为距离不同而产生混色上的不均匀，并且显示屏从整体上来看三角形均匀分 布，所以能够达到虚拟像素点均匀分布的要求。
[0010] 所述的3X3掩膜由平滑滤波器创建，其第一行的第二位置与第三位置以及第二行 第3位设置为1，其余位置设置为0。
[0011] 在虚拟LED显示屏实际显示时，可以把虚拟LED显示屏看成是一个"缺项"的LED显 示屏，如果用一个数列表示普通I ED的一个像素点的话，那么每个点可以表示成(R，G，B)其 中R，G，B为0~255的某个数。但是由于在虚拟LED显示屏中，每个像素点由单色的LED灯管组 成，所以可以用红色可以用(R，〇,〇)，绿色可以用(〇，G，0)，蓝色可以用(0,0，B)来表示。 [0012]虚拟显示的结构是一个亚像素的亮度需要共享给相邻的三个像素。因此这个亚像 素的亮度值在源视频里是与相邻的三个像素点的亮度相关的。在数字图像处理中，需要对 图像的空间区域做变换，由于本发明采用的是上文所述的三角形排列方式，所以只需要用 到掩膜右上角的三个像素点，并且每个像素点在亚像素计算中权值相等。
[0013] 由于本发明控制方法把图像矩阵从原来的三维矩阵变成了一个一维矩阵，这样在 相同数据大小下就能用更多的数据表示一个亚像素，提供更高的灰度等级，所以去掉了一 般采用掩膜时所使用的归一化系数，这样每个亚像素由lObit的数据组成，这样每个亚像素 理论上能有2种不同的亮度。但是由于是亚像素的值直接相加，所以每个颜色的灰度为3X 28,这样平均后每个虚拟像素的实际灰度和原视频的灰度等级保持一致。但是由于亚像素 的最大亮度不变，由亚像素实现的虚拟像素就会变暗，理论上最大亮度为普通LED显示屏的 1/3〇
[0014] 本发明所述的LED虚拟显示模型与现有技术相比的优点在于：
[0015] 1.本发明所述的LED虚拟显示模型能够在相同额LED灯珠数量下提供比普通LED显 示更高的分辨率，这样降低了屏幕的成本，并且在相同灯管密度下能够实现更密度的图像 显示，在有限空间条件下显示更多内容。
[0016] 2.本发明所述的LED虚拟显示模型降低了带宽和硬件需求，降低了系统复杂度。
[0017] 3.本发明所述的LED虚拟显示模型提供了比传统虚拟显示更高得灰度等级，使得 显示效果接近于普通LED显示屏。
【附图说明】
[0018]以下是本发明附图的简短说明，本发明使用的附图仅仅是实例性的，不能用于解 释本发明的保护范围。
[0019] 图1为传统虚拟显示屏的建模方法；
[0020] 图2为本发明虚拟显示屏的建模方法；
[0021] 图3为本发明虚拟显示屏的控制方法中采用的掩膜;和
[0022] 图4为实施例1采用的图像处理和控制系统。
【具体实施方式】 [0023] 实施例1
[0024] 一台普通的IXD显示器，一台的高密度虚拟LED显示屏，其分辨率为192X192,其点 间距为P1.25,它采用等效8bit灰度等级。一部实现虚拟现实的视频处理器，所用的图像处 理及控制系统如图4所示。
[0025] 选取一张图片作为显示图像，在LCD显示器上显示，然后使用MATLAB对图像按照图 3的掩膜对图像做处理，然后在把每个像素点按照本发明的控制方法进行处理，即根据实际 屏幕的排序，把对应的点的颜色数值提取出来，假如实际的屏幕排列如图2的那样排列，那 么在图像的（1，1)点提取红色的亚像素的值作为R的值，在（1，2)点处提取绿色亚像素的值 作为G的值，这样按顺序提取出来的各种亚像素的值就可以重新得到一个新的一维矩阵，最 后得到一张新的图片。
[0026]用同一张图片作为显示图像，在高密度虚拟LED显示屏上显示，然后使用MATLAB对 图像按照图3的掩膜对图像做处理，然后在把每个像素点按照本发明的控制方法进行处理， 即根据实际屏幕的排序，把对应的点的颜色数值提取出来，假如实际的屏幕排列如图2的那 样排列，那么在图像的（1，1)点提取红色的亚像素的值作为R的值，在（1，2)点处提取绿色亚 像素的值作为G的值，这样按顺序提取出来的各种亚像素的值就可以重新得到一个新的一 维矩阵，最后得到另一张新的图片。
[0027]通过对比分析前后三张图片，可以得到表1的数据。
[0029]虽然本发明的原理已经在本文有具体描述，但是本领域的技术人员应当理解，这 个描述仅通过示例的方式来进行，并且不作为关于本发明的范围的限制。除本文中所示出 和描述的示例性实施例之外，在本发明的范围内通过本领域的普通技术人员的修改和代替 的其他实施例，均被认为是在本发明的范围内。
【主权项】
1. 一种LED虚拟显示模型，其包括： 一种建模方法，以每个亚像素为顶点把屏幕划分成无数三角形，虚拟像素点位于每个 三角形的外心； 一种控制方法:创建3X3的数位掩膜，把对应的点的颜色数值提取出来，假如实际的屏 幕排列如上述建模方法的那样排列，那么在图像的（1，1)点提取红色的亚像素的值作为R 的值，在（1，2)点处提取绿色亚像素的值作为G的值，这样按顺序提取出来的各种亚像素的 值就可以重新得到一个新的一维矩阵。2. 根据权利要求1所述的LED虚拟显示模型，其特征在于所述的3 X 3数位掩膜的第一行 的第二位置与第三位置以及第二行第3位设置为1，其余位置设置为0。3. 根据权利要求1所述的LED虚拟显示模型，其特征在于所述的3X3数位掩膜由平滑滤 波器创建。
【文档编号】G09F9/33GK105913794SQ201610053476
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】不公告发明人
【申请人】佛山市南海区联合广东新光源产业创新中心