为解决LED显示屏在低灰度条件下出现图像亮度损失、灰阶跳变等问题, 提出一种运用抖动矩阵的LED显示屏低灰度图像增强处理算法。首先, 根据LED显示原理和传统抖动算法图像增强原理, 提出LED显示屏“小数灰度级”的概念, 接着根据测试等相关手段获得使各像素点显示效果增强的“小数灰度级”数据, 运用抖动矩阵在4帧图像中按照“误差最小原则”实现其相应的“小数灰度级”。然后, 采用亚像素抖动技术进一步降低了画面抖动给人眼带来的闪烁感。最后, 用Matlab软件对算法进行对比仿真, 验证了算法的可行性与有效性。实验结果表明, 该算法对LED显示屏低灰度级灰阶过渡不均匀现象有明显的改善效果, 将灰度级10以下的灰度显示能力提升为原来的4倍, 同时将LED显示屏的最小可控灰度级亮度变为原来的15%~25%, 提升了LED显示屏的对比度。

为实现对LED显示屏的亮色度校正, 研究了一种可自动对LED显示屏死灯位置进行补点, 并适用于图像采集过程中存在图像倾斜情况的灯点定位排序算法。首先对图像进行二值化处理, 计算出所有灯点的中心坐标; 然后通过极值法和二向排序法完成了图像中4角灯点的预定位; 接着利用线性归类排序法对边界点进行定位排序, 通过差值筛选法定位死灯并自动补点, 利用边界点坐标与死灯位置理论坐标对所有直线进行归类排序, 完成显示屏所有灯点的定位排序。最后介绍了LED显示屏亮度均匀性计算方法, 通过亮度校正实验验证灯点定位排序结果的准确性。实验结果表明, 校正前显示屏亮度均匀性为73.7%, 校正后显示屏的亮度均匀性提高至98.7%。显示屏亮度均匀性已经达到人眼可接受的范围内, 校正效果较好, 灯点定位排序精度较高。

LED显示屏在采集校正过程中由于相机自身的渐晕特性, 无法准确得到每个发光像素亮度信息, 导致显示屏经过校正后显示效果不好。为了解决这个问题, 本文针对LED发光像素自身的亮度离散特性, 提出了一种基于统计学原理的相机渐晕补偿算法。该方法首先通过高斯滤波消除高频混叠噪声, 然后通过数据迭代的方式消除LED发光像素的亮度离散性, 从而得到了光滑的相机渐晕曲面, 最后通过对渐晕曲面取倒数的方法求出相机的渐晕补偿曲面并进行了实验验证。实验结果表明, 该方法对相机渐晕进行补偿能够极大程度提高相机采集LED发光像素亮度信息的准确度, 使校正后显示屏的任意发光像素的亮度差异由9%降低至0.86%。大大提高了LED显示屏校正后的显示均匀性。

为了克服采集相机渐晕在LED显示屏逐点一致化校正过程中产生的亮度不均匀缺陷, 提出了一种基于LED显示屏本身和若干屏幕离散位置亮度测量的采集相机渐晕校正方法。首先分析了相机对LED显示屏进行数据成像采集过程及成像特征, 在此基础上, 提出了采集相机渐晕的标定方法, 得到了代表相机渐晕的拟合曲面, 从而计算出采集相机上每一像素点的渐晕修正系数。利用上述方法对LED显示屏进行了单箱亮度校正实验。实验结果表明: 单箱校正的显示均匀性从渐晕修正前的6.69%缩小到修正后的1.49%。经过对相机影像渐晕修正以后, 可以完全消除修正前的亮度曲面分布, 从而克服了修正前LED显示屏中心暗、四周亮的缺陷, 达到了理想的多屏拼接校正效果。

为了抑制数码相机拍摄LED显示屏时图像中存在的莫尔条纹现象, 对莫尔条纹产生的机理及其特性进行了理论分析。提出了利用多层散射膜抑制高密度LED显示屏莫尔条纹的方法。利用光学模拟程序对莫尔条纹抑制装置进行了仿真验证, 对其中的关键参数进行了优化。利用优化后的莫尔条纹抑制结果在P2.5 mm 高密度LED显示样箱上进行了实验验证。实验观察结果与理论分析吻合, 该装置可大幅度降低莫尔条纹的对比度, 证明了方法的有效性。

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。

为了获得优良的画质，必须采用逐点亮度色度修正的方法，提高显示屏的一致性、均匀性。文章以技术讲座的方式介绍色度亮度修正的原理、方法及相关的问题。笔者使用三种最常见的仪器设备对LED显示屏箱体或模组进行了测试，介绍了试验的结果和笔者的体会。全文共五讲（本文为第五讲）和一个附录，附录中包含部分测试数据和有关资料。

为了获得优良的画质，必须采用逐点亮度色度修正的方法，提高显示屏的一致性、均匀性。文章以技术讲座的方式介绍色度亮度修正的原理、方法及相关的问题。笔者使用三种最常见的仪器设备对LED显示屏箱体或模组进行了测试，介绍了试验的结果和笔者的体会。全文共五讲(本文为第四讲)和一个附录，附录中包含部分测试数据和有关资料。

为了获得优良的画质，必须采用逐点亮度色度修正的方法，提高显示屏的一致性、均匀性。文章以技术讲座的方式介绍色度亮度修正的原理、方法及相关的问题。笔者使用三种最常见的仪器设备对LED显示屏箱体或模组进行了测试，介绍了试验的结果和笔者的体会。全文共五讲（本文为第三讲）和一个附录，附录中包含部分测试数据和有关资料。