显示单元颜色校准方法

专利名称：显示单元颜色校准方法
技术领域：
本发明涉及图像显示技术领域，具体涉及一种显示单元颜色校准方法。
背景技术：
在申请号为200710028437. 6，公开号为CN101076128的专利申请中，公开了一种
多屏幕拼接墙校正装置及方法，该装置包括由提取屏幕颜色信息的摄像模块、图像数据缓
存模块、接收及执行计算机命令的主控制模块共同构成的校正装置，以及计算机。摄像模块
和图像数据缓存模块通过主控制模块分别与多屏幕拼接墙的显示屏幕和计算机通信连接。
在公开的这个技术方案中，多屏幕拼接墙校正方法为设定多屏幕拼接墙的显示屏幕各显
示单元分别为显示指定画面，由摄像模块拍摄至少一张图片存储在图像数据缓存模块，计
算机从图片中提取各显示单元的颜色信息，根据各显示单元颜色差异做校正。 拼接墙一般有MXN个显示单元组成，各个显示单元之间存在颜色差异，在间隔达
到100mm以上这样的分开较大的情况下，不容易看到颜色差异；但当显示单元之间靠在一
起，例如间隔在lmm以下时，可以察觉的颜色差异非常明显。在上述多屏幕拼接墙校正方法
中，将最高亮度值作为对比，来调整相邻显示单元的一致性。而光学的数值亮度与人眼的亮
度存在伽玛曲线的关系，对应红色、绿色和蓝色还存在不同的伽玛曲线关系，对应指定限定
范围内还有不同的伽玛曲线关系。所以，如果调整范围没有包含上述提到的所有情况，就无
法真正实现颜色一致性调整。 此外，现有的校准方法仅仅对显示单元整体调整，但每个显示单元三基色的亮度 存在不均匀性，由于技术难度高，实现手段复杂，传统的校准方法并未对显示单元进行局部 调整。

发明内容
本发明的目的在于，提出一种显示单元颜色校准方法，能够解决现有技术的弊端， 对各个显示单元进行局部调整，真正满足颜色一致性调整要求。
本发明提出的显示单元颜色调整方法，包括 步骤S1，按照红色、绿色和蓝色三种基色，每种基色包含至多256级灰度，在实际 拼接墙依次显示包含单一基色和单一灰度的纯色图片； 步骤S2，对所述纯色图片进行拍摄，建立照片中拼接墙各像素与实际拼接墙各像 素的位置对应关系； 步骤S3，预设校准线对照片进行亮度校准，使亮度校准后照片颜色值曲线和所述 校准线相同，或该颜色值曲线与所述校准线的误差在两级灰度以下； 步骤S4，根据所述位置对应关系建立用于存储颜色值的总表格，并将总表格中初 始的颜色值全部设置为所述照片的颜色值； 步骤S5，在照片中拼接墙横向或纵向拼接缝处，任意选择一对不位于相同显示单 元的相邻像素Pl和P2进行颜色值的调整；其中，调整过程包括比较P1和P2的颜色值是否相等，若相等则不做任何调整，否则，当PI和P2的颜色值关系满足P1 > P2时，在相同基
色的其他照片中寻找参考像素P，P为与P1在照片中位置相同并且与P2颜色值最靠近的像
素；将PI的新颜色值调整为与P的颜色值相同，并在所述总表格中进行更新； 步骤S6，按照所述调整过程，对照片中拼接墙所有横向或纵向拼接缝处的像素进
行颜色值的调整，并在所述总表格中更新颜色值； 步骤S7，根据所述总表格分离出对应各显示单元的数据并发送至各个显示单元， 在各显示单元将接收的数据分离为红色分表格、绿色分表格和蓝色分表格；在显示单元正 常工作时，将各像素显示数据分解成三种基色，分别在相同基色的分表格里查询颜色值，若 查询获得的颜色值小于当前显示的颜色值，按查询获得的颜色值调整该显示单元；否则，不 做任何调整。 本发明在拍摄获得拼接墙的照片并对其校准后，根据照片建立用于存储颜色值的 总表格，提出两种建立表格的方式， 一种是表格内的像素包含三种基色的调整参数，调整参 数为按照该基色对应的伽玛曲线对该像素的颜色值进行调整的程度；另一种是按照三种基 色，各种基色包含至多256级灰度对应的伽玛曲线分别建立对应的表格。根据这样方式建 立的表格，使得调整范围包含到所有情况，使得经过该方式调整后，光学亮度与人眼亮度满 足对应的伽玛曲线关系，而且光学亮度与对应红色、绿色和蓝色的伽玛曲线关系也能够得 到满足。而且本发明通过选择位于横向或纵向的拼接缝处的相邻像素进行颜色值的比较， 根据比较结果，寻找参考像素，按参考像素的颜色值来调整相邻像素中颜色值较大的像素， 并按照类似的过程对本行或本列的其他像素进行调整，最终实现对拼接墙所有显示单元拼 接缝的颜色值调整，让显示单元经过这样的局部调整，实现颜色调整一致的结果。


图1为显示单元调整方法的流程图。
具体实施方式

实施例1 : 本实施例中，拼接墙由3X3的显示单元拼接，每个显示单元的分辨率为 1024 X 768，该拼接墙的整体分辨率为3072 X 2304。 如图1所示，图1为本实施例中显示单元调整方法的流程图。下面对该过程进行 详细描述 步骤S1，按照红色、绿色和蓝色三种基色，每个基色至多256级灰度，在拼接墙依 次显示包含单一基色和单一灰度的纯色图片。每种基色可以包含多级灰度，例如64、128或 256级灰度，但最高为256级灰度。本实施例以256级灰度为例，每张纯色图片只有单一基 色和单一的灰度，这样将显示3X256 = 768张图片。 步骤S2，对纯色图片进行拍摄，建立照片中拼接墙各像素与实际拼接墙各像素的 位置对应关系。由于拼接墙的整体分辨率为3072X2304，覆盖拼接墙全部显示内容的照片 的分辨率也为3072X2304，存储拍摄的所有照片。对拍摄的照片，以红色的照片为例，用i 来表示照片编号，i = 0-255，这样红色照片i. bmp表示拍摄的第i张以红色为基色的照片， 同样，其他两种基色的照片也可用绿色照片i. bmp和蓝色照片i. bmp来表示。对于位置对
5应关系的建立，这种位置对应关系可以是一一对应，即位于照片中拼接墙第769行第1023 列的像素，与实际拼接墙第769行第1023列的像素是对应的；这种位置对应关系还可以是 一对多的对应关系，例如，位于照片中拼接墙第769行第1023列的像素，与中心位置处于实 际拼接墙第769行第1023列某个连续像素组是对应的；这种位置对应关系还可以是多对 一的对应关系，例如，中心位置处于照片第769行第1023列的某个连续像素组，与实际拼 接墙第769行第1023列的像素是相对应的。本实施例采取一一对应的关系来进行本技术 方案的阐述。 一一对应的关系可以通过对照片分辨率进行校准，使这些照片的分辨率逼近 3072X2304的分辨率，最终达到照片上的像素点和显示单元上的像素点是一一对应的关 系。 步骤S3，预设校准线，对照片的亮度进行亮度校准，使亮度校准后照片的颜色值曲 线和校准线相同，或者该颜色值曲线与校准线的误差在两级灰度以内。当摄像机的镜头正 对拼接墙中心，并且拼接墙显示情况均匀，但由于屏幕视角的差异，以及镜头到拼接墙中心 的距离比到边角的距离会近一些，使得拍摄获得的照片可能会导致中心位置亮一些，而边 角位置会暗一些。所以预设校准线，按照校准线对照片进行校准。 在步骤S3和下一步骤S4之间，还可以进行以下步骤在亮度校准后的照片的最低 颜色值与最高颜色值之间任意选择一个颜色值作为参考颜色值，将该照片中大于参考颜色 值的像素的颜色值修正为参考颜色值。由于没有校准的数据是一个变形的数据，中间部分 大，周边部分小，进行上一步骤的操作会产生较大误差，进行本步骤可以进一步减小误差。
作为上述优化步骤的进一步改进，可以在亮度校准后的照片中选取中间颜色值作 为参考颜色值。如果选取最低颜色值作为调整标准，则调整后的亮度会降低很多，若选取 最高颜色值作为调整标准，将使得大部分区域无法调整。所以采用中间颜色值作为调整标 准，将使调整后整体亮度得到保证。在红色照片255. bmp中，将对应显示位置为第j行，第k 列，表示为R255(j，k)，其中，j = 0-2303， k = 0-3071。此处将红色照片255.bmp的中间颜 色值250作为参考颜色值Rk，将该照片中大于Rk的像素颜色值都修正为Rk。若第1011行， 第1701列的像素R255 (1011,1701)颜色值为253，则将R255 (1011， 1701)的颜色值修正为 250。同样，对该照片中，颜色值大于250的像素，都修正为250。因为显示器只允许将亮度 调低，并不能将亮度调高，所以小于或等于中间颜色值的像素，则不做任何调整。
步骤S4，根据位置对应关系建立用于存储颜色值的总表格，并将总表格各像素存 储的颜色值全部设置为照片的颜色值。对于表格的建立方式，本发明的技术方案提出两种 实现方式，但并不限于此。 第一种是根据位置对应关系，例如，在照片上的像素点和显示单元上的像素点是 一一对应的关系时，建立与照片各像素排列顺序相同的表格，表格各像素存储的颜色值包 含红色、绿色和蓝色三种调整参数，每个调整参数为8位的数据，取值为-128 128，负数 表示减小，正数表示增大。每个调整参数为按照该基色对应的伽玛曲线对该像素的颜色值 进行调整的程度。以红色调整参数为例，若某一个像素红色调整参数值为O，表示按照红 色对应的伽玛曲线不对该像素的颜色值进行调整；若某一个红色调整参数值为127，表示 按照红色对应的伽玛曲线对该像素进行非常少的调整，调整的比例为127/128的比例；若 某一个红色调整参数值为-84，表示该像素需要较大的调整，需要将该像素的亮度减少到 84/128 = 56. 0%，同理，若是该红色调整值为84，则需要将该像素亮度增大到56. 0%。这样的存储方式较为精确，但相应产生的数据量也大。 第二种是根据位置对应关系，按照三种基色，各种基色包含至多256级灰度对应 的伽玛曲线分别建立对应的表格。此处与伽玛曲线对应的灰度级数是与步骤S1中设定显 示的灰度级数相同，即步骤SI中设定依次显示256级灰度的纯色图片，则此处是按照每种 基色包含256级灰度对应的伽玛曲线来建立表格；若步骤S1中设定依次显示128级灰度的 纯色图片，则此处是按照每种基色包含128级灰度对应的伽玛曲线来建立表格。这样，才能 够使表格和照片达到一一对应的关系，为接下来的校准过程做好准备。本实施例按照每种 基色包含256级灰度对应的伽玛曲线来建立表格，每个伽玛曲线就是一张存储着256个数 据的表，按每个数据为IO位二进制数，占用存储器3X255X256X10 = 1958400位，则这样 存储的方式占用的存储较少，属于一种简化的设计。 本实施例先按照上述第一种方法建立用于存储颜色值的表格，以拍摄的照片为红 色照片255. bmp为例，建立的表格命名为红色表格255. tab，红色表格255. tab的排列顺序 与红色照片255.bmp相同，表格一共存储了 3072X2304 = 7077888个像素的颜色值。将 红色表格255. tab各像素存储的颜色值全部设置为照片的颜色值255。同样，对红色照片 i.bmp、绿色照片i.bmp或者蓝色照片i， bmp，都先将对应的表格每个像素的颜色值设置为 对应的i。 步骤S5，在红色照片255. bmp横向或纵向的拼接缝处，此处的拼接缝是与拼接墙 上相对应横向或纵向拼接缝，任意选择一对不位于相同显示单元的相邻像素P1和P2。此 处选取红色照片255.bmp中，以P1表示的像素R255(769，1023)，以及以P2表示的像素 R255(769， 1024)这一对处于纵向拼接缝的相邻像素。先比较P1和P2这对相邻像素的颜色 值是否相等，如果相等，就不需要调整。如果比较结果为不相等，此处假设R255 (769， 1023) 的颜色值大于R255 (769， 1024)的颜色值，，即Pl和P2的颜色值关系满足PI > P2时，则在 同样是红色为基色的其他照片中寻找参考像素P，要求参考像素P与Pl位置相同，并且与 P2颜色值最靠近，例如，可以在红色照片254. bmp寻找R254(769， 1023)，并比较R254(769， 1023)和P2的颜色值；在红色照片253.bmp中寻找R253 (769， 1023)，并比较R253(769， 1023)和P2的颜色值。以此类推，直到找到和R255(769， 1024)颜色值最靠近的像素，例如 红色照片251. bmp上的像素R251 (769， 1023)，则R251 (769， 1023)为参考像素P，对Pl的调 整将依照参考像素R251 (769， 1023)来进行。参考像素P的颜色值为251，比Pl的颜色值 255低4个级别，则将Pl的新颜色值调整为与参考像素P的颜色值相同，在红色表格255. tab的表格第769行，第1024列中填入新的颜色值251，然后更新该表格。之所以只对颜色 值大的像素进行调整，是因为显示单元自身的特点，在调整的时候只能够将局部的亮度调 低，但不可能将局部的亮度调高。 作为对上述步骤S5的进一步改进，在步骤S5和下一步骤S6之间，还可以包含 步骤设置阈值调整范围；在Pl和P2的颜色值关系满足Pl > P2时，根据调整过程，对与 Pl同侧并且在阈值调整范围内的其他像素进行颜色值的调整，并更新总表格。由于显示 单元自身的特点，所以整个调整是往Pl像素的一侧进行，即R255 (769， 1023) —侧进行，在 R255 (769， 1023)的颜色值大于R255 (769， 1024)的颜色值的情况下，调整的方向是往左进 行。但是可以根据通过设置阈值调整范围，例如选择经验值128个像素的范围作为阈值调 整范围，128个像素在横向1024个像素中占据1/8，若是选择比128个像素少，例如10个像素的调整范围，则对显示单元采用60英寸的显示器来说，仅仅只有10mm，在相邻显示单元 亮度差距较大时，眼睛可以看出亮度的跳变，就有亮度渐变不顺畅的感觉。但是阈值调整 范围设置较大时，会相应带来调整工作量的增加。所以，整个调整在R255(769，1023)左侧 128个像素的范围内进行，使在128个像素的范围内，从R255 (769， 1022) —直到R255 (769， 896)，大于R255 (769， 1024)颜色值的像素的颜色值都向该像素逼近，实现一个亮度渐变的 调整带。 步骤S6，按照步骤S5对照片对应拼接墙所有横向或纵向的拼接缝处进行调整，并 在红色表格255. tab中更新对应的颜色值。 若R255(769， 1023)的颜色值小于R255(769， 1024)的颜色值，则整个调整则往右 进行，即往R255 (769， 1024) —侧的范围进行。 对其他所有处于横向拼接缝处的像素进行可能的调整。对所有处于纵向拼接缝处 的像素，也可按照类似的方法进行，在此不再赘述。对于具有横向拼接相邻，又有纵向拼接 相邻的像素，可以先按照横向调整，再进行纵向的调整。 作为上述调整拼接缝处颜色值过程的进一步改进，在步骤S6和S7之间，还可以包 含步骤检测拼接缝处经过调整的颜色值是否存在颜色值跳变，对相邻像素的颜色值差距 为至少2级灰度以上的情况，进行颜色值的校准并在表格中更新对应的颜色值。颜色值相 差1级灰度是可以接受的，但相差2个灰度或以上时，则需要按照逐步逼近的原则进行颜色 值的校准，实现颜色值调整后达到一致性的要求。 以上过程完成了对红色照片255. bmp的调整，形成红色表格255. tab。然后按照上述方法对红色照片254. bmp、红色照片253. bmp.....红色照片0. bmp
等照片进行调整，分别形成存储新颜色值的红色表格254. tab、红色表格253. tab.....红
色表格O. tab等表格。 同样，还要对绿色照片255. bmp、绿色照片254. bmp.....绿色照片0. bmp等照片进
行调整，分别形成存储新颜色值的表格绿色表格255. tab、绿色表格254. tab.....绿色表
格O. tab等表格。 同样，还要对蓝色照片255. bmp、蓝色照片254. bmp.....蓝色照片0. bmp等照片进
行调整，分别形成存储新颜色值的表格蓝色表格255. tab、蓝色表格254. tab.....蓝色表
格O. tab等表格。 步骤S7，根据红色表格255. tab、绿色表格255. tab和蓝色表格255. tab这3个 表格，合成包含红色、绿色和蓝色三种基色的新图片RGB255.bmp，由于新图片的分辨率是 3072X2304，根据该图片分离出对应各个1024X768分辨率的显示单元的数据。在前述步 骤中，合计完成3X 256个调整表，每个表大小为7077888字节，总共需要5435817984字节。 拼接墙由3X3的显示单元拼接，分配到9个显示单元，每个显示单元603979776字节。然 后将数据发送至各个显示单元，然后显示单元中的FPGA会将接收的数据按照三种基色分 为红色分表格、蓝色分表格和绿色分表格。显示器正常工作时，会分别按相同基色的分表格 进行颜色值的查询，例如对某个显示单元，该显示单元上第356行，第1023列上的像素的红 色颜色值为234，则在红色对应的表格中查询，如果查询获得的颜色值小于当前显示的颜色 值234，例如只有230，则表示显示单元上该像素的红色颜色值要降低4个灰度；如果查询获 得的颜色值大于234或者等于234，则不需要调整。
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作为对步骤S7的进一步优化，在将对应各显示单元的数据发送至各个显示单元 的过程中，可以按照显示单元的分辨率分割成若干等面积小块，然后将小块发送至对应的 显示单元。以显示单元分辨率为1024X768为例，可以分割为64X48个块，每块代表16X16 像素的小块， 一共64X48 = 3072个小块。按每个小块记录3种基色，每种基色256级灰度， 总共需要64X48X256X3 = 2359296字节。相比精细方案中需要603979776字节，减少了 256倍。使得具体电路容易实现。而且按照16X16像素的小块进行颜色值查询时，取到的 颜色值为表格中对应位置16X 16像素的颜色值的评价值。 为了进一步降低数据量，按照显示单元分辨率1024X768分割为16X12个块，每 块代表256X256像素的小块，一共16X 12 = 192个小块。按每个小块记录3种基色，每种 基色256级灰度，总共需要16X12X256X3 = 147456字节。 经过上述调整，既解决现有技术的弊端，又能对各个显示单元进行局部调整，真正 满足颜色一致性调整要求。 以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明 的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范 围之内。
权利要求
一种显示单元颜色校准方法，其特征在于，包括步骤S1，按照红色、绿色和蓝色三种基色，每种基色包含至多256级灰度，在实际拼接墙依次显示包含单一基色和单一灰度的纯色图片；步骤S2，对所述纯色图片进行拍摄，建立照片中拼接墙各像素与实际拼接墙各像素的位置对应关系；步骤S3，预设校准线对照片进行亮度校准，使亮度校准后照片颜色值曲线和所述校准线相同，或该颜色值曲线与所述校准线的误差在两级灰度以下；步骤S4，根据所述位置对应关系建立用于存储颜色值的总表格，并将总表格中初始的颜色值全部设置为所述照片的颜色值；步骤S5，在照片中拼接墙横向或纵向拼接缝处，任意选择一对不位于相同显示单元的相邻像素P1和P2进行颜色值的调整；其中，调整过程包括比较P1和P2的颜色值是否相等，若相等则不做任何调整，否则，当P1和P2的颜色值关系满足P1＞P2时，在相同基色的其他照片中寻找参考像素P，P为与P1在照片中位置相同并且与P2颜色值最靠近的像素；将P1的新颜色值调整为与P的颜色值相同，并在所述总表格中进行更新；步骤S6，按照所述调整过程，对照片中拼接墙所有横向或纵向拼接缝处的像素进行颜色值的调整，并在所述总表格中更新颜色值；步骤S7，根据所述总表格分离出对应各显示单元的数据并发送至各个显示单元，在各显示单元将接收的数据分离为红色分表格、绿色分表格和蓝色分表格；在显示单元正常工作时，将各像素显示数据分解成三种基色，分别在相同基色的分表格里查询颜色值，若查询获得的颜色值小于当前显示的颜色值，按查询获得的颜色值调整该显示单元；否则，不做任何调整。
2. 根据权利要求1所述的显示单元颜色校准方法，其特征在于，在步骤S3与步骤S4之间，还包括步骤在亮度校准后的照片的最低颜色值与最高颜色值之间任意选择一个颜色值作为参考颜色值，将该照片中大于所述参考颜色值的像素的颜色值修正为所述参考颜色值。
3. 根据权利要求2所述的显示单元颜色校准方法，其特征在于，在亮度校准后的照片中选取中间颜色值作为所述参考颜色值。
4. 根据权利要求3所述的显示单元颜色校准方法，其特征在于，步骤S4中根据所述位置对应关系建立用于存储颜色值的总表格的过程具体包括依据所述位置对应关系建立用于存储颜色值的总表格，总表格中各像素存储的颜色值包含三种基色的调整参数，所述调整参数为按照该基色对应的伽玛曲线对该像素的颜色值进行调整的程度。
5. 根据权利要求3所述的显示单元颜色校准方法，其特征在于，步骤S4中根据所述位置对应关系建立用于存储颜色值的表格的过程具体包括依据所述位置对应关系，按照三种基色，各种基色包含至多256级灰度对应的伽玛曲线分别建立对应的总表格。
6. 根据权利要求4或5所述的显示单元颜色校准方法，其特征在于，在步骤S5和步骤S6之间，还包含步骤设置阈值调整范围；在相邻像素Pl和P2的颜色值关系满足Pl >P2时，根据所述调整过程，对与Pl同侧并且在阈值调整范围内的其他像素进行颜色值的调整，并在所述总表格中更新颜色值。
7. 根据权利要求6所述的显示单元颜色校准方法，其特征在于，在步骤S6和S7之间，还包含步骤检测拼接缝处经过调整的颜色值是否存在颜色值跳变，对相邻像素的颜色值差距为至少2级灰度以上的情况，进行颜色值的校准并更新所述总表格。
8.根据权利要求1或7所述的显示单元颜色校准方法，其特征在于，步骤S7中将对应各显示单元的数据发送至各个显示单元的过程具体包括将对应各显示单元的数据按照显示单元的分辨率分割成若干小块，然后将所述小块发送至对应的显示单元。
全文摘要
本发明的显示单元颜色校准方法包括设定拼接墙依次显示纯色图片；拍摄纯色图片并建立照片中拼接墙各像素与实际拼接墙各像素的位置对应关系；根据预设校准线校准照片；建立用于存储颜色值的总表格，将总表格中初始颜色值设置为照片颜色值；对照片中拼接墙拼接缝处的像素调整其颜色值并更新总表格；根据总表格分离出对应各显示单元的数据并发送至各个显示单元；在显示单元正常工作时，将各像素的显示数据分解成三种基色，分别在相同基色的分表格里查询颜色值，若查询获得的颜色值小于显示单元当前显示的颜色值，调整该显示单元按查询获得的颜色值进行显示；否则，不进行调整。本发明能够对各个显示单元进行局部调整，真正满足颜色一致性调整要求。
文档编号G09G5/06GK101719362SQ20091021404
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者卢如西, 徐响林 申请人:广东威创视讯科技股份有限公司