四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统及使用方法与流程

文档序号:14685300发布日期:2018-06-12 23:24

本发明涉及多像素点阵照明光源领域,涉及照明对人体的光生物效应,尤其是涉及一种将光生物效应与基于高光谱的像素级场景化照明技术相结合的四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统。



背景技术:

2017年诺贝尔生理或医学奖颁发给美国遗传学家杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什,以及迈克尔·杨三人,以表彰他们在生物昼夜节律中的突出成就。他们的研究成果解释了植物、动物以及人类是如何适应昼夜节律,并同时与地球的自转保持同步。人体内的生物钟,在一天之中的不同时段,对我们的生理功能进行着精准的调节,当我们所处的外部环境于我们体内的生物钟出现不匹配的情况时,我们的身体状况就会马上反应出不适。当我们的生活方式与生物钟开始出现偏差时,我们换上各种疾病的风险也会随之增加。

LED光源所带来的诸多问题日益浮现。传统的照明与显示学科通常只对视觉因素进行研究,即只关注照度、亮度、色温、显色性等参数,这造成市面上缺乏一种可对视觉与非视觉光生物效应进行统筹优化的高品质LED照明光源。使用传统LED光源进行不恰当的照明,会对人体的生物钟、视力、情绪等方面造成不良影响,比如失眠普遍、白内障年轻化、近视泛滥以及抑郁症频发,场景化照明的出现,兼顾光生物效应与人类情绪的影响,引起了国内外LED厂商与科研院所的强烈关注。



技术实现要素:

本发明提供了四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统及使用方法,其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是:

四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统,它包括高光谱景色采集成像子系统、中央信号处理子系统和Micro-LED健康照明子系统;

高光谱景色采集成像子系统利用高光谱景色采集成像装置传感拍照,获取所采集景色图案中每一个像素点的光谱图像信息,并将采集得到的高光谱信号和像素点亮度信息传输至中央信号处理子系统;

中央信号处理子系统接收高光谱信号和像素点亮度信息并将该些信息进行调制解码再将解码后的数据传输至Micro-LED健康照明子系统,该子系统引入基于人体昼夜节律响应函数的伽马校正,经过不同数值的伽马校正获得有益于人体健康的生物节律数据信息;

Micro-LED健康照明子系统采用四基色Micro-LED超高像素点阵显示屏作为照明及显示终端,该子系统处理来自中央信号处理子系统的光谱数据、像素点亮度信息和生物节律数据并转换为相应的驱动电流对照明及显示终端进行驱动进而实现景色还原并兼顾人体昼夜节律。

一较佳实施例之中,Micro-LED健康照明子系统包括电源模块、信号处理模块、高光谱数据处理模块、生物节律数据处理模块、驱动模块和四基色Micro-LED超高像素阵列模块,电源模块为驱动模块提供电流;信号处理模块处理接收到的像素点亮度信息并将信息传输至驱动模块;高光谱数据处理模块处理像素点中的光谱信息并将信息传输至驱动模块;生物节律数据处理模块处理接收到的生物节律数据信息并将信息传输至驱动模块;驱动模块将接收到的亮度信息、光谱信息和生物节律数据参数信息转换为相应的驱动电流以驱动四基色Micro-LED超高像素阵列模块。

一较佳实施例之中,信号处理模块包括帧控制器,帧控制器将接收到的信息进行筛选、拾取后将需要在四基色Micro-LED超高像素阵列模块上显示的内容转换为扫描板所需要的数据格式。

一较佳实施例之中,Micro-LED健康照明子系统还包括数据接收模块和储存模块,数据接收模块接收从中央信号处理子系统发送的数据信息并分别传输至信号处理模块、高光谱数据处理模块、生物节律数据处理模块,储存模块储存接收模块接收到的数据信息。

一较佳实施例之中,四基色Micro-LED超高像素阵列模块由若干个阵列布置的四基色像素点组成,四基色像素点具体由红绿蓝白四基色Micro-LED组成。

一较佳实施例之中,中央信号处理子系统包括显卡模块、数据发送模块、视频处理器及PC主机。

一较佳实施例之中,PC主机通过蓝牙、WIFI与移动终端相连接,综合天气、时间、地点、人的心情因素计算出合适的场景配置并将该配置信息通过数据发送模块传输至Micro-LED健康照明子系统。

一较佳实施例之中,高光谱景色采集成像子系统包括光源相机模块、图像采集卡模块、准直镜模块、光栅光谱仪模块、聚焦透镜以及面阵CCD模块。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是:一种使用上述任意一项所述的四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统的使用方法:

步骤10,高光谱景色采集成像子系统利用高光谱景色采集成像装置进行拍照,获取所采集景色图案中每一个像素点的光谱图像信息,并将采集得到的高光谱信号和像素点亮度信息传输至中央信号处理子系统;

步骤20,中央信号处理子系统接收高光谱信号和像素点亮度信息,进行调制解码,并将解码后的数据传输至Micro-LED健康照明子系统,且将经过伽马校正获得的生物节律数据信息传输至Micro-LED健康照明子系统;

步骤30,Micro-LED健康照明子系统接收并处理来自中央信号处理子系统的光谱数据、像素点亮度信息和生物节律数据并转换为相应的驱动电流对照明及显示终端进行驱动,照明及显示终端显示结合了人体昼夜节律的照明图像。

由上述对本发明的描述可知,与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

高光谱景色采集成像子系统作为整个系统的图像采集部分,负责采集像素级高品质图像,通过传输链路将所需高品质图像传输至中央信号处理子系统。高光谱有着近似连续的景色光谱信息,高光谱影像在经过光谱反射率重建后,能获取与被探测物近似的连续的光谱反射率曲线,与它的实测值相匹配。与传统图像相比,通过高光谱设备获取到的是一个数据立方,不仅有图像的信息,并且在光谱维度上进行展开,结果不仅可以获得图像上每个点的光谱数据,还可以获得任一个谱段的影像信息,因此高光谱景色采集成像子系统是四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统的基石。

中央信号处理子系统是四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统的主控中心,负责接收高光谱景色采集成像子系统传输过来的高光谱信号和像素点亮度信息,并传输数据至Micro-LED健康照明子系统,采用信号包复用技术同步传送显示数据和控制数据,通过大规模逻辑及其他组件,实时同步采集计算机输出的显示数据;通过高速缓存、格式转换,由大容量传输通道传送到Micro-LED健康照明子系统现场,最终转换成LED扫描控制信号,在四基色Micro-LED超高像素阵列模块上实现像素级还原高光谱景色采集成像子系统采集的图像。经过不同数值的伽马校正来获得更符合人眼视觉的显示效果以及更符合人体昼夜节律因子的显示效果,得到更有益于人体健康的图像参数。传统的微机控制系统中,在伽马校正时考虑人体视敏函数较多,这样虽然能够获得更加清晰的图像,但是却造成蓝光危害等光污染,而中央信号处理子系统在伽马校正中引入人体昼夜节律响应函数,这样就实现了兼顾人体光生物效应的中央信号处理子系统。

Micro-LED健康照明子系统采用四基色Micro-LED在各个像素点拟合高光谱图像,采用PWM的电流源驱动,根据从中央信号处理子系统传输过来的信号,在信号处理模块中产生行驱动与列驱动的电流脉冲比,并在驱动模块中产生驱动电流,进而在四基色Micro-LED超高像素阵列模块上实现像素级景色还原。

本发明所述的四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统,兼顾了人体光生物效应与像素级还原实际景色图,采用Micro-LED作为光源,真正做到健康、高品质、节能,具备极高可行性。

2、驱动模块受高光谱数据处理模块、生物节律数据处理模块与信号处理模块共同控制,在四基色Micro-LED超高像素阵列模块校准像素点亮度控制信号以及还原像素点高光谱的控制信号,为本专利实现健康高品质还原景色图案提供二次保证。

附图说明

图1为四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统的整体结构示意图。

高光谱景色采集成像子系统1、中央信号处理子系统2、Micro-LED健康照明子系统3、数据发送模块21、电源模块36、信号处理模块35、高光谱数据处理模块33、生物节律数据处理模块34、驱动模块37、四基色Micro-LED超高像素阵列模块38、数据接收模块31、储存模块32、四基色像素点39

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

参照图1,四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统,它包括高光谱景色采集成像子系统1、中央信号处理子系统2和Micro-LED健康照明子系统3。

高光谱景色采集成像子系统1利用高光谱景色采集成像装置传感拍照,获取所采集景色图案中每一个像素点的光谱图像信息,并将采集得到的高光谱信号和像素点亮度信息传输至中央信号处理子系统;本实施例中,高光谱景色采集成像子系统包括光源相机模块、图像采集卡模块、准直镜模块、光栅光谱仪模块、聚焦透镜以及面阵CCD模块。由于该部分为现有技术,不再赘述。

中央信号处理子系统接收高光谱信号和像素点亮度信息并将该些信息进行调制解码再将解码后的数据传输至Micro-LED健康照明子系统3,该子系统引入基于人体昼夜节律响应函数的伽马校正,经过不同数值的伽马校正获得有益于人体健康的生物节律数据信息。该生物节律信息包括人体的昼夜节律响应函数,同时根据用户个体化差异制定出适应用户的昼夜节律响应函数。比如,当用户在阴雨天气总是习惯于提高照明亮度,则系统会根据用户的历史选择自动提高阴雨天气发光功率。再比如当用户在历史选择中选择晴朗的天空等景色较多,则系统会寻找与该景色图光谱相近的景色图,并且微调该用户的生物节律信息。当用户的作息时间与常人有异时,系统则会微调该用户的生物节律信息,迎合用户的作息规律,在满足健康照明的同时,注重用户的个人体验。

本实施例中,中央信号处理子系统2包括显卡模块、数据发送模块、视频处理器及PC主机。

本实施例中,PC主机通过蓝牙、WIFI与移动终端相连接,综合天气、时间、地点、人的心情因素计算出合适的场景配置并将该配置信息通过数据发送模块21传输至Micro-LED健康照明子系统3。

中央信号处理子系统2可存储高光谱景色采集成像子系统1所拍摄的图像或从移动终端下载相关的场景图像。如,ICU病房的病人,其无法像常人能随时至户外,该子系统2可根据病人的需求,调取公园、海边等场景图像。如地下室住户,其白天无法看见太阳及蓝天,该子系统2可根据住户需求,调取蓝天、晴天的场景图像。或者,轮舱、机舱、酒吧、地下矿场等人员对相关场景的需求。

Micro-LED健康照明子系统3采用四基色Micro-LED超高像素点阵显示屏作为照明及显示终端,该子系统处理来自中央信号处理子系统2的光谱数据、像素点亮度信息和生物节律数据并转换为相应的驱动电流对照明及显示终端进行驱动进而实现景色还原并兼顾人体昼夜节律。Micro-LED健康照明子系统3可以设置多个,并列布置。

本实施例中,Micro-LED健康照明子系统3包括电源模块36、信号处理模块35、高光谱数据处理模块33、生物节律数据处理模块34、驱动模块37和四基色Micro-LED超高像素阵列模块38,电源模块36为驱动模块37提供电流;信号处理模块35处理接收到的像素点亮度信息并将信息传输至驱动模块37;高光谱数据处理模块33处理像素点中的光谱信息并将信息传输至驱动模块37;生物节律数据处理模块34处理接收到的生物节律数据信息并将信息传输至驱动模块37;驱动模块37将接收到的亮度信息、光谱信息和生物节律数据参数信息转换为相应的驱动电流以驱动四基色Micro-LED超高像素阵列模块38。

本实施例中,信号处理模块35包括帧控制器,帧控制器将接收到的信息进行筛选、拾取后将需要在四基色Micro-LED超高像素阵列模块38上显示的内容转换为扫描板所需要的数据格式。

本实施例中,Micro-LED健康照明子系统3还包括数据接收模块31和储存模块32,数据接收模块31接收从中央信号处理子系统2发送的数据信息并分别传输至信号处理模块35、高光谱数据处理模块33、生物节律数据处理模块34,储存模块32储存接收模块31接收到的数据信息。

本实施例中,四基色Micro-LED超高像素阵列模块38由若干个阵列布置的四基色像素点39组成,四基色像素点39具体由红绿蓝白四基色Micro-LED组成。四基色像素点39也可由其他四种基色Micro-LED组成,比如红绿蓝黄四基色Micro-LED。

以ICU病房病人为例,该系统之工作原理为:

高光谱景色采集成像子系统1实时对病房外之景色进行拍照,也可将拍摄好的图像进行保存以便随时调取,并将该图像之高光谱信号和像素点亮度信息传输至中央信号处理子系统2;

中央信号处理子系统2进行伽马校正,获得的生物节律数据信息为:白天该病人需要晴天图像,夜晚该病人需要繁星图像;中央信号处理子系统2将处理好的高光谱信号、像素点亮度信息和生物节律数据信息通过数据发送模块21传输至Micro-LED健康照明子系统3之数据接收模块31;

数据接收模块31将数据储存之储存模块32并将像素点亮度信息发送至信号处理模块35、将高光谱信号发送至高光谱数据处理模块33、将生物节律数据信息发送至生物节律数据处理模块34,信号处理模块35将像素点亮度信息转换为电流脉冲比并在驱动模块37中产生相应的驱动电流;高光谱数据处理模块33将高光谱信号转换为电流脉冲比并在驱动模块37中产生相应的驱动电流;生物节律数据处理模块34将生物节律数据信息转换为电流脉冲比并在驱动模块37中产生相应的驱动电流。白天时,驱动模块37产生的关于生物节律数据信息的驱动电流较大,夜晚时,驱动模块37产生的关于生物节律数据信息的驱动电流较小。

四基色Micro-LED超高像素阵列模块38白天显示晴天图像,并通过生物节律数据处理模块34的处理将晴天亮度调低以适应病人的需要;夜晚显示繁星图像,并通过生物节律数据处理模块34的处理将繁星亮度调低以适应病人的需要。

高光谱景色采集成像子系统作为整个系统的图像采集部分,负责采集像素级高品质图像,通过传输链路将所需高品质图像传输至中央信号处理子系统。高光谱有着近似连续的景色光谱信息,高光谱影像在经过光谱反射率重建后,能获取与被探测物近似的连续的光谱反射率曲线,与它的实测值相匹配。与传统图像相比,通过高光谱设备获取到的是一个数据立方,不仅有图像的信息,并且在光谱维度上进行展开,结果不仅可以获得图像上每个点的光谱数据,还可以获得任一个谱段的影像信息,因此高光谱景色采集成像子系统是四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统的基石。

中央信号处理子系统是四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统的主控中心,负责接收高光谱景色采集成像子系统传输过来的高光谱信号和像素点亮度信息,并传输数据至Micro-LED健康照明子系统,采用信号包复用技术同步传送显示数据和控制数据,通过大规模逻辑及其他组件,实时同步采集计算机输出的显示数据;通过高速缓存、格式转换,由大容量传输通道传送到Micro-LED健康照明子系统现场,最终转换成LED扫描控制信号,在四基色Micro-LED超高像素阵列模块上实现像素级还原高光谱景色采集成像子系统采集的图像。经过不同数值的伽马校正来获得更符合人眼视觉的显示效果以及更符合人体昼夜节律因子的显示效果,得到更有益于人体健康的图像参数。传统的微机控制系统中,在伽马校正时考虑人体视敏函数较多,这样虽然能够获得更加清晰的图像,但是却造成蓝光危害等光污染,而中央信号处理子系统在伽马校正中引入人体昼夜节律响应函数,这样就实现了兼顾人体光生物效应的中央信号处理子系统。

Micro-LED健康照明子系统采用四基色Micro-LED在各个像素点拟合高光谱图像,采用PWM的电流源驱动,根据从中央信号处理子系统传输过来的信号,在信号处理模块中产生行驱动与列驱动的电流脉冲比,并在驱动模块中产生驱动电流,进而在四基色Micro-LED超高像素阵列模块上实现像素级景色还原。

本发明所述的四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统,兼顾了人体光生物效应与像素级还原实际景色图,采用Micro-LED作为光源,真正做到健康、高品质、节能,具备极高可行性。

一种四基色Micro-LED超高像素点阵健康照明系统的使用方法:

步骤10,高光谱景色采集成像子系统利用高光谱景色采集成像装置进行拍照,获取所采集景色图案中每一个像素点的光谱图像信息,并将采集得到的高光谱信号和像素点亮度信息传输至中央信号处理子系统;

步骤20,中央信号处理子系统接收高光谱信号和像素点亮度信息,进行调制解码,并将解码后的数据传输至Micro-LED健康照明子系统,且将经过伽马校正获得的生物节律数据信息传输至Micro-LED健康照明子系统;

步骤30,Micro-LED健康照明子系统接收并处理来自中央信号处理子系统的光谱数据、像素点亮度信息和生物节律数据并转换为相应的驱动电流对照明及显示终端进行驱动,照明及显示终端显示结合了人体昼夜节律的照明图像。

上述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

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