一种液晶屏色彩测量的方法和装置与流程

本发明属于液晶屏色彩测量领域，更具体地，涉及一种液晶屏色彩测量的方法和装置。

背景技术：

在液晶屏生产过程中经常会通过色彩分析仪对液晶屏的色彩特性进行测量和调节(如gamma调节)。早期的时候主要靠手工实现，随着人力成本的增加和机械自动化的推广，现在越来越多的使用自动方式，工作效率也随之大幅度提升。在自动调节的时候自动调节装置会先写控制液晶屏亮度的寄存器值，然后读取液晶屏寄存器修改后显示的亮度值并判断该值是否符合要求而决定是否继续调节。由于自动调节装置在写控制液晶屏亮度的寄存器值后，液晶屏显示输出特性改变时会有一个稳定时间。而色彩分析仪都是从收到命令后开始计算亮度，并不判断信号是否稳定，因此要想获取稳定的调节后的亮度值，就需要根据经验再延迟一段时间，待液晶屏稳定后获取亮度。

由于每一块液晶屏的稳定时间并不一样，使用固定延迟时间无疑浪费了很多时间，而且由于工作效率的考虑，延迟时间不可能设定太大，实际上设定者也并不确定设定的延迟时间一定能确保每次都在稳定的时候获取。如果使用多次获取的方式，由于每次输出亮度值需要最少几十毫秒，效率很低。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于一种液晶屏色彩测量的方法和装置，其中通过对其关键的稳定判断步骤及其对应模块等进行改进，与现有技术相比能够有效解决液晶屏色彩分析时延迟时间设置不合理导致的时间成本高、效率低、测量结果不准确等问题，本发明中的液晶屏色彩测量的方法及装置可针对液晶屏产线上使用的色彩分析仪，在输出亮度时自动判断液晶屏的稳定性，在稳定后再输出亮度值，可针对每块待检测的液晶屏，灵活调整延迟时间，一方面既有利于节省时间、提高效率，另一方面得出的延迟时间又可针对每块液晶屏，准确性高。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种液晶屏色彩测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集待检测液晶屏的光线得到亮度信号，并利用滤波、光电转换以及AD采样将光信号转换为数字信号；然后采集所述数字信号，并根据这些数字信号数据计算熵值，然后根据所述熵值判定所述待检测液晶屏的稳定性，若判定为稳定，则输出对所述待检测液晶屏进行检测的亮度值，否则继续采集所述数字信号数据、并计算熵值，直到根据熵值判定所述待检测液晶屏的稳定性为稳定。

作为本发明的进一步优选，所述液晶屏色彩测量的方法具体包括以下步骤：

(1)采集待检测液晶屏的光线得到亮度信号，并利用滤波处理得到滤波后的光信号；

(2)将所述步骤(1)得到的所述滤波后的光信号转换成电信号，然后进行AD采样，得到数字化电信号数据；

(3)缓存所述步骤(2)得到的数字化电信号数据；

(4)当所述步骤(3)缓存数据的长度为预先设定的N时，记所述缓存数据中的各个数据依次为u(1),u(2),...,u(N)；接着，根据所述u(1),u(2),...,u(N)，计算该序列的熵值，并记该序列的熵值为SaEn(1)；

(5)继续处理所述步骤(3)得到的所述缓存数据，依次得到u(N+1),u(N+2),...,u(N+K-1)，其中K＝L-N+1；接着，根据所述u(2),u(3),...,u(N+1)，计算得到熵值SaEn(2)；依次类推，分别计算得到SaEn(3),SaEn(4),...,SaEn(K-1)，直到根据所述u(K),u(K+1),...,u(N+K-1)计算得到熵值SaEn(K)，从而得到熵值序列SaEn(1),SaEn(2),...,SaEn(K)；

其中，L为预先设定的当亮度信号稳定时输出一次亮度需要采集的数据长度；

接着，计算针对所述熵值序列的FM值：

记所述熵值序列中，熵值最大值为SaEnVmax，熵值最小值为SaEnVmin，并记所述最大值SaEnVmax所在所述熵值序列中的位置为Svmax，1≤Svmax≤K；

然后，根据FM＝(SaEnVmax-SaEnVmin)*2/(SaEnVmax+SaEnVmin)，计算得出所述FM的值；

(6)将所述FM的值与预先设定的阈值相比较；若所述FM的值大于所述预先设定的阈值，则继续处理所述步骤(3)得到的所述缓存数据，并更新熵值序列；然后，根据更新后的熵值序列计算针对该熵值序列的FM值，并以所述FM值作为更新后的所述FM值；

(7)当所述FM小于等于所述预先设定的阈值时，输出所述色彩分析仪计算的亮度值，该亮度即所述待检测液晶屏的亮度；否则，重复所述步骤(6)。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(4)、以及所述步骤(5)中计算熵值SaEn(1),SaEn(2),SaEn(3),SaEn(4),...,SaEn(K-1)，SaEn(K)，具体是包括以下步骤：

(a)记任一熵值SaEn(P)对应的N个数据依次为：t(1),t(2),...,t(N)，共N个数据；其中，1≤P≤K；

(b)根据所述步骤(a)中的N个数据按数据顺序组成一组m维矢量Xm(1),Xm(2),...,Xm(N-m)，其中，m维矢量Xm(i)＝[t(i),t(i+1),...t(i+m-1)]，i＝1～(N-m)；

(c)计算针对这一组m维矢量中任意两个矢量之间的最大距离d[Xm(i) Xm(j)]，所述d[Xm(i) Xm(j)]为这两个矢量中维度相同元素之间差值绝对值的最大值，即，

d[Xm(i) Xm(j)]＝max(|t(i+k)-t(j+k)|；

其中，k＝0～m-1；i＝1～(N-m),j＝1～(N-m)，i≠j；

(d)根据预先设定的阈值r，对于任意一个i≤N-m的值，计算d[Xm(i) Xm(j)]小于r的数目N^m(i)与距离总数(N-m-1)的比值：

接着，再计算对于所有i≤N-m的均值B^m(r)：

(e)将维数增加为m+1，重复所述步骤(b)、所述步骤(c)、所述步骤(d)，计算与m+1对应的均值B^m+1(r)：

接着，计算熵值SaEn(m,r,N)＝-ln[B^m+1(r)/B^m(r)]，即得到熵值SaEn(P)。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(6)具体是：

将所述FM的值与预先设定的阈值相比较；若所述FM的值大于所述预先设定的阈值，则记所述熵值序列中位置小于等于所述Svmax的熵值无效；

接着，更新熵值序列、SaEnVmax、SaEnVmin、Svmax、以及FM值，即，将所述熵值序列中的有效数据顺序记作SaEn(1)SaEn(2),...,SaEn(K-Svmax)，然后继续处理所述步骤(3)得到的所述缓存数据，并按照与所述步骤(5)相对应的方式得到熵值序列SaEn(K-Svmax+1),...,SaEn(K)，从而得到更新后的熵值序列SaEn(1),SaEn(2),...,SaEn(K-Svmax),SaEn(K-Svmax+1),...,SaEn(K)；接着，针对所述更新后的熵值序列，更新该熵值序列中的熵值最大值SaEnVmax、熵值最小值SaEnVmin、所述最大值SaEnVmax所在所述熵值序列中的位置Svmax，并根据所述熵值序列计算针对该熵值序列的FM值，并以所述FM值作为更新后的所述FM值。

作为本发明的进一步优选，设所述待检测液晶屏的垂直刷新率为f，周期T＝1/f，则所述步骤(4)中，所述预先设定的N对应2×T时长的缓存数据。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)是通过色彩分析仪的光学镜头采集待检测液晶屏的亮度信号；接着，利用标准光谱视觉效率函数曲线对采集到的亮度信号进行滤波处理得到滤波后的光信号；

所述步骤(2)是利用光学传感器将所述步骤(1)得到的所述滤波后的光信号转换成电信号，然后对该电信号进行放大及低通滤波处理，得到滤波后的电信号；接着，利用AD采样电路对该滤波后的电信号进行AD采样，得到数字化电信号数据。

按照本发明的另一方面，本发明提供了一种液晶屏色彩测量的装置，其特征在于，包括：

采集与滤波模块：用于采集待检测液晶屏的光线得到亮度信号，并对所述亮度信号进行滤波处理；

光电转换与模数转换模块：用于光电转换以及AD采样将光信号转换为数字化电信号；

存储模块：用于采集所述数字化电信号；

熵值处理模块：用于根据这些数字化电信号计算熵值；

稳定性判定模块：用于根据所述熵值判定所述待检测液晶屏的稳定性；该稳定性判定模块与所述存储模块相连，若判定为不稳定，则所述存储模块继续采集所述数字化电信号，所述熵值处理模块继续计算熵值，直到根据熵值判定所述待检测液晶屏的稳定性为稳定；

亮度输出模块：用于当所述待检测液晶屏判定为稳定时，输出对所述待检测液晶屏进行检测的亮度值。

按照本发明的又一方面，本发明提供了一种液晶屏色彩测量的装置，其特征在于，包括：

采集与滤波模块：用于采集待检测液晶屏的光线得到亮度信号，并利用滤波处理得到滤波后的光信号；

光电转换与模数转换模块：用于将所述采集与滤波模块得到的所述滤波后的光信号转换成电信号，然后进行AD采样，得到数字化电信号数据；

存储模块：用于缓存所述光电转换与模数转换模块得到的数字化电信号数据；

熵值处理模块：用于当所述存储模块缓存数据的长度为预先设定的N时，记所述缓存数据中的各个数据依次为u(1),u(2),...,u(N)；接着，根据所述u(1),u(2),...,u(N)，计算该序列的熵值，并记该序列的熵值为SaEn(1)；

继续处理所述存储模块得到的所述缓存数据，依次得到u(N+1),u(N+2),...,u(N+K-1)，其中K＝L-N+1；接着，根据所述u(2),u(3),...,u(N+1)，计算得到熵值SaEn(2)；依次类推，分别计算得到SaEn(3),SaEn(4),...,SaEn(K-1)，直到根据所述u(K),u(K+1),...,u(N+K-1)计算得到熵值SaEn(K)，从而得到熵值序列SaEn(1),SaEn(2),...,SaEn(K)；

其中，L为预先设定的当亮度信号稳定时输出一次亮度需要采集的数据长度；

FM值处理模块，用于计算针对所述熵值序列的FM值：

记所述熵值序列中，熵值最大值为SaEnVmax，熵值最小值为SaEnVmin，并记所述最大值SaEnVmax所在所述熵值序列中的位置为Svmax，1≤Svmax≤K；

然后，根据FM＝(SaEnVmax-SaEnVmin)*2/(SaEnVmax+SaEnVmin)，计算得出所述FM的值；

稳定判断模块：将所述FM的值与预先设定的阈值相比较；若所述FM的值大于所述预先设定的阈值，则继续处理所述存储模块得到的所述缓存数据，并更新熵值序列；然后，根据更新后的熵值序列计算针对该熵值序列的FM值，并以所述FM值作为更新后的所述FM值，重新输入到所述稳定判断模块中；

亮度输出模块：用于当所述FM小于等于所述预先设定的阈值时，输出所述色彩分析仪计算的亮度值，该亮度即所述待检测液晶屏的亮度。

作为本发明的进一步优选，设所述待检测液晶屏的垂直刷新率为f，周期T＝1/f，则所述熵值处理模块中，所述预先设定的N对应2×T时长的缓存数据。

作为本发明的进一步优选，

所述采集与滤波模块具体是：用于通过色彩分析仪的光学镜头采集待检测液晶屏的亮度信号；接着，利用标准光谱视觉效率函数曲线对采集到的亮度信号进行滤波处理得到滤波后的光信号；

所述光电转换与模数转换模块具体是：用于利用光学传感器将所述采集与滤波模块得到的所述滤波后的光信号转换成电信号，然后对该电信号进行放大及低通滤波处理，得到滤波后的电信号；接着，利用AD采样电路对该滤波后的电信号进行AD采样，得到数字化电信号数据。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于通过光学传感器采集液晶屏的光学数据，在输出亮度前，对当前数据的稳定性进行判断，在确定液晶屏稳定后，再输出亮度值。由于本发明中数据稳定性的判断是根据采集数据的熵值进行分析判断，本发明在液晶屏自动化产线检测和调节时，避免不稳定的数据导致误判，减少了自动化调节的时间，提高了工作效率。

本发明中液晶屏色彩测量的方法及其相应装置可方便、有效的与现有的色彩分析仪相配套，仅需要新增加相应的熵值处理模块、FM值处理模块即可，方便简单。

附图说明

图1是本发明液晶屏色彩测量方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

本实施例包括以下步骤：

步骤1：通过光学镜头采集符合IEC61747-6标准(定义了LCD测量方法，受光角±2.5°)角度的光线，然后通过滤波片按照CIE规定的标准光谱视觉效率函数曲线进行滤波处理。

该步骤中的滤波处理其作用是将物理测量数据与人眼观察的感觉一致，可采用国际标准中的相关定义进行判断。

步骤2：通过光学传感器将光信号转换成电信号，由于亮度信号是低频信号，在对电信号进行放大及低通滤波滤除干扰信号(滤除高频信号等在内的干扰信号)后，通过AD采样使之数字化。

步骤3，在收到亮度测量的触发命令后，从AD读取并缓存AD数据。缓存数据同时交由亮度输出模块和稳定判断模块处理，其中亮度输出模块完成亮度输出及档位切换功能，属于色彩分析仪固有功能。亮度是一段时间内数据的均值通过校正生成，不同档位采集数据的时间不同，光信号弱时采集时间要加长，一般设置在4个档位左右。稳定判断模块判断采集信号是否趋于稳定，在稳定判断模块确定信号稳定前，亮度输出模块不输出亮度值。

步骤4，缓存数据到达指定长度N(N由液晶屏的垂直刷新频率来设定，如垂直刷新率为f，周期为T，则N可取2个T的数据)，设为u(1)...u(N)，计算u数据系列长度N的熵值，设为SaEn(1)。其中熵值SaEn使用样本熵公式计算。

步骤5，继续接收数据u(N+1)，计算u(2)到u(N+1)的熵值，并依次类推，直到获取K个熵值，记为SaEn(1)...SaEn(K)。设熵值数据系列的最大值为SaEnVmax，最小值为SaEnVmin，并记录最大值SaEnVmax所在数据中序列的位置Svmax。

计算FM＝(SaEnVmax-SaEnVmin)*2/(SaEnVmax+SaEnVmin)的值。其中K由亮度输出模块在没有稳定判断模块时固定输出亮度采集的数据长度L和N确定，K＝L-N+1。

步骤6，将FM的值与配置的阈值进行比较，如果超过指定的FM配置值，则SaEn数据系列的前Svmax数据无效(即，SaEn(1),SaEn(2),...,SaEn(Svmax)无效)，将有效数据按顺序重新编号为SaEn(1)到SaEn(K-Svmax)。

步骤7，继续处理所述步骤(3)得到的所述缓存数据，并按照与所述步骤(5)相对应的方式得到熵值序列SaEn(K-Svmax+1),...,SaEn(K)，从而得到更新后的熵值序列SaEn(1),SaEn(2),...,SaEn(K-Svmax),SaEn(K-Svmax+1),...,SaEn(K)；并计算FM值，直到FM值小于阈值时，输出亮度。

上述实施例中，熵的计算公式如下：

(1)设原始数据为u(1),...,u(N)共N个点。定义维数m，例如可采用m＝1。

(2)按序号连续顺序组成一组m维矢量Xm(1)到Xm(N-m)，其中：Xm(i)＝[u(i),u(i+1),...u(i+m-1)]，i＝1～(N-m)。

(3)定义矢量Xm(i)和Xm(j)之间的距离d[Xm(i) Xm(j)]为两者对应元素中差值最大的一个：d[Xm(i) Xm(j)]＝max(|u(i+k)-u(j+k)|.其中k＝0～m-1；i,j＝1～N-m，i≠j。

(4)设阈值r，对i≤N-m的值，统计d[Xm(i) Xm(j)]小于r的数目N^m(i)与距离总数(N-m-1)的比值：

求对所有i的均值B^m(r)为

(5)增加维数为m+1，按序号组成一组m+1维矢量，重复2、3、4步骤，得到求对所有i的均值B^m+1(r)为：

求得SaEn(m,r,N)＝-ln[B^m+1(r)/B^m(r)]。

本发明通过熵值的变化是否超过预先设定的阈值来判断液晶屏是否稳定。本发明作为参考的固定输出亮度采集的数据长度L可预先设定，并且根据档位的不同，可设置为多个。

本发明中的液晶屏色彩测量的方法和装置可适用于各种色彩分析仪；上述实施例步骤1到步骤3均是利用色彩分析仪的固有功能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。