LED显示屏白场显示品质成为行业内日益关注的焦点, 白场显示品质主要表现为白场的亮度和色度, 而显示屏的基色亮度是影响白场亮度和色度的重要因素之一。为了得到基色亮度与白场亮色度的数学关系, 量化基色亮度变化引起白场亮色度的偏差, 本文在CIE-Yxy颜色空间中建立三基色亮度与白场亮色度的映射模型, 得到红基色、绿基色、蓝基色各自亮度变化以及混合变化引起的白场亮色度偏差的空间模型, 并在空间模型的正投影平面上着重分析了三基色亮度对变化白场的色度影响。该关系式在CIE-Yxy颜色空间中具有通用性, 可以快速确定任意LED显示屏基色亮度变化引起的白场亮色度偏差。

针对新型虚拟LED显示屏提出一种基于平滑滤波器的虚拟显示模型和控制方法，该方法与传统方法相比能在降低数据带宽的条件下提高虚拟显示的灰度等级。分析了户外发光二极管显示屏(LED)的显示原理，指出提高LED显示器分辨率和灰度是提升其显示效果最直接的方法。介绍了传统虚拟显示的实现及控制原理和存在的问题，然后针对目前的虚拟LED显示屏提出一种虚拟显示的建模及控制方法，再用模拟和实验验证该方法的可行性及效果，最后与传统的虚拟显示建模及控制方法做对比。实验结果表明，使用本文提出的建模和控制方法呈现的图像清晰，图像细节不流失，准确地还原了图像原来真实的情况。本文提出的虚拟显示建模和控制方法能够准确还原图像信息，可以用于新型的虚拟LED显示屏。

针对显示器图像颜色复现问题，提出了一种基于图像质量评价和图像分割融合策略的色域映射算法。详细分析了各类色域映射算法的特点并选取4种算法作为基本色域映射算法。提出了一种色域映射图像质量评价算法，并选用SLIC超像素算法对源图像分割。使用基本色域映射算法对源图像进行映射处理，并计算每个分块内各映射图像与源图像的相似度。根据每个图像分块的相似度，对基本色域映射图像进行选择综合处理并融合成最终图像。最后以LED显示屏和LCD显示器为例，对本文提出的算法和其他基本色域映射算法进行主观评价对比实验。实验结果证明本文算法在图像颜色保真效果上要明显优于其他算法，但是在计算速度上仍有待优化。

针对目前国内市场上基于局域网或者485总线的多异步LED显示屏管理系统存在的屏幕分布地理范围受限、布线成本高昂、用户只能本地操作、一个系统只能管理一种业务等问题，设计并实现了一种基于互联网技术的开放式多业务多用户多屏幕集群管理系统。系统基于Internet网络设计了一个数据中转服务器和一个媒体服务器作为用户和异步LED显示屏之间通信的桥梁，并在数据中转服务器上对客户公司、用户、屏幕及其关联关系的信息维护搭建了关系数据库，同时设计了一套可扩展的分层通信协议，并给出了一种高性能的中转服务器实现方法，还设计了客户端和异步终端软件的可复用架构。经过测试系统能够稳定高效运行，实现了多用户在任意可接入互联网的地理位置对多块异步LED显示屏进行远程实时控制。

将CCD摄像机用于LED显示屏亮度特征数据的采集，深入分析了LED显示屏CCD感光图像的特点，在此基础上，完成了感光单元的识别以及亮度特征数据的提取，提出了一种通过计算亮度特征图像各部分之间的相似程度评估显示屏亮度均匀性的方法。针对亮度特征图像，采用在水平和垂直方向上各等分为2块以及直接将其等分为4块2种分块方法，分别计算各图像分块之间奇异值向量的夹角以度量其相似程度，最后将各分块相似度的平均值作为该显示屏样块亮度均匀性的度量。实验结果表明，2种分块方法对同一组显示屏样块的亮度均匀性评估结果是一致的，均与人的主观感觉相符。

针对传统LED显示屏光能利用率和图像画面填充比低的缺点，基于非成像光学理论，提出了一种提高光能利用率和画面填充比的全彩LED显示模块结构系统和设计方法。利用复合抛物面集光器CPC对LED管芯发出光线的发散角进行变换压缩，从而避免了外表面全反射损耗，大幅度提高了系统的光能利用率。利用积分方腔匀光原理和散射元件对光能的二次分配，提高了显示屏的画面填充比、单位像素均匀度及基色复用面积。作为实例，根据上述方法设计了一个P10 mm全彩LED显示模块，利用光学设计软件LIGHTTOOLS对该显示模块系统进行了仿真建模和光线追迹，并对设计结果进行了分析。结果表明，系统光能利用率大于70%，画面填充比接近100%，单位像素区域内均匀度好于85%。显示模块具有能量利用率高、高画面填充比、显示效果均匀柔和、易于生产和装调的优点。

构建了一种发光二极管(LED)显示屏灰度等级调制模型以实现其灰度调制并获取优选扫描时钟。根据脉宽调制的特点，将灰度调制过程分为基本灰度等级调制和扩充灰度等级调制来构建灰度等级的调制模型。通过分析模型各参数关系，提出一种优选扫描时钟的选取方法和扫描时钟富裕系数的概念，并在此基础上总结了LED显示屏显示控制优化途径。最后，通过硬件平台验证并实现了该灰度等级模型。实验结果表明：对于4扫的LED显示屏，选取最小响应脉宽小于等于40 ns的驱动芯片可使刷新率为300 Hz、移存长度为128个像素点、灰度等级为14 bit的优选扫描时钟为10 MHz，同时其亮度利用率达到90%，最大扫描时钟富裕系数达到3.5。采用该模型实现灰度等级调制，可以满足LED显示屏的显示要求，可应用于实际工程项目。

为了有效地写入和读出在LED大屏幕显示控制系统中使用的校正系数, 开发了基于USB接口和FPGA的LED大屏幕显示校正系数配置系统。介绍了串行Flash及其在LED显示系统中的作用。设计了系统的硬件电路, 包括高速USB接口控制芯片和FPGA。设计了系统的软件程序, 包括USB固件程序、PC端用户程序和FPGA配置程序。实验结果表明, 该系统能够准确写入和读出校正系数, 擦除每个扇区大约0.6 s, 数据写入速度可达到2.3 Mbit/s, 数据读出速度可达到30 Mbit/s。该系统在LED大屏幕显示控制系统的校正系数维修中能够起到重要作用。

为了快速计算出LED显示屏的色域边界, 提出一种迭代求解映射线与色域边界交点进而拟合每个色相面内色域边界的算法。首先根据LED显示的色度学原理给出了颜色是否在LED显示屏色域内的判断方法。然后在CIELAB均匀颜色空间中, 分析了迭代算法的原理,确定了迭代计算初始值,并进行了计算精度和速度分析。最后以D65为参照, 在等色相面内进行了LED显示屏色域边界的拟合实验及色差分析。实验结果表明: 11次迭代运算后, 拟合色域边界已非常光滑, 每条映射线上的色域边界点真实值和计算值最大色差仅为0.23。与插值类计算方法相比, 最大色差值和计算速度分别降低和提高了一个数量级。本文算法在计算精度和速度上能够满足对LED显示屏进行色域分析和与其他显示设备进行色域映射的要求。

针对色域映射过程中快速并精确地计算出任意映射线与色域边界交点坐标的问题, 提出一种基于改进的CORDIC算法的迭代逼近求解方法。该方法利用CIE LUV 颜色空间的特性可沿映射线逼近边缘交点。无需边界搜索和插值计算过程, 可大量节省存储器资源和计算时间, 并具有较高的计算精度和广泛的适用性。文章详细分析了算法的计算原理、精度和速度, 并以LED显示屏为例, 在D65标准光源下进行边界拟合并做出误差分析。实验结果表明: 12次迭代运算后, 拟合边界非常光滑, 最大色差值仅为0.16, 计算500个映射线交点的总计算时间约为1 s。与插值类计算方法相比, 最大色差值降低了2.15, 计算时间从10 s降低到1 s, 速度提高了近10倍。