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。

针对薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT-LCD)边缘亮度偏低、出现暗带的不良现象，对不良机理及影响因子进行研究，并总结较优工艺条件。实验结果表明: 从液晶面板设计角度，均匀的边缘盒厚有助于提升边缘亮度均一性，故适中的液晶量、硅球尺寸、硅球掺杂比及较硬的封框胶其性能更优，同时贴附偏光片后的液晶面板越平坦其暗带程度越轻; 从背光源角度，模组成品的边缘暗带不良与背光源批次存在强相关性，但主要受背光源的平坦度等尺寸参数影响而非背光源自身的暗带程度。此外，老化工艺释放了背光源与液晶屏组装时产生的内应力，缓和边缘位置的形变，适当延长老化时间有利于降低边缘暗带不良发生率。通过以上较优条件的导入，成功改善了TFT-LCD显示器边缘暗带不良，有效地提升了产品竞争力。

LED背光模组因其具有诸多优势已经成为液晶显示器背光方式的主要选择, 而在实际应用当中, 若某串LED故障, 液晶显示器就会出现暗线, 导致亮度均匀性不能满足要求。为了保证液晶显示器的亮度均匀性和后期的维修效率, LED灯串需具备故障自检测的能力。本文设计了一种基于DSP的LED背光模组中灯串故障自检测电路, 以546 mm(21.5 in)液晶显示器的直下式LED背光模组为例, 设计了灯板、驱动板的具体硬件电路, 利用CCS3.1开发工具, C语言编写软件控制逻辑。自检测结果表明: 该电路可有效的对LED灯串进行故障自检测, 满足了设计的要求。

从几何光学的角度设计并实现高动态范围视频显示系统的背光模组。首先明确背光模组亮度均匀性对高动态范围视频显示系统的重要影响, 并通过斯派罗法则确定背光模组LED光源的间距、混光距离等设计参数, 随后利用AutoCAD软件进行三维建模, 利用TracePro、LightTools光学软件进行仿真实验, 并通过改造现有显示屏幕的背光模组来实现高动态范围视频显示系统。结果显示: 设计与实现的背光模组能够达到高动态范围视频显示系统的要求, 液晶面板的峰值亮度可达2500 cd·m-2, 亮度均匀性为95.85%。

基于显示屏控制技术与校正原理,提出了一种改善LED显示屏亮度均匀性的算法。 通过CCD相机采集显示屏RGB图像,用数学形态学和模板匹配法确定灯点的位置并根据发光区 域的灰度值计算其相对亮度,生成每个灯点的校正参数,用脉冲宽度调制控制灯点的亮度。 实验结果表明提出的算法能有效改善显示屏的亮度均匀性,提高显示屏的显示质量并延长其使用寿命。

定向背光柱透镜光栅式多视点自由立体显示器的串扰和亮度均匀性问题是影响其广泛应用的主要因素之一.本文通过分析串扰产生的原因, 根据偏轴光线的成像光学原理, 推导出液晶显示屏光开关板列单元与柱透镜组成的偏轴光学系统的参数计算式.提出一种液晶显示屏光开关蝶形单元结构, 设计了采用该蝶形单元的定向背光自由立体显示背光源模组.模拟仿真结果表明：所设计的定向背光自由立体显示背光源可消除自由立体显示的串扰; 在视点平面90%观看区域的串扰度小于0.5%, 光束10%峰值宽度的串扰面积比γ=0, 光束90%峰值宽度比普通液晶单元结构的增大37%, 改善了不同位置观看图像亮度变化大的问题.

针对全彩LED显示屏亮度均匀性问题, 介绍了一种基于CCD相机的全彩LED显示屏亮度检测和校正算法。首先利用CCD相机获取显示中的图像, 通过数学形态学和大津法对图像进行去噪和阈值分割处理, 确定LED灯点的中心位置, 然后使用最佳包含圆方法统计分析各个灯点的相对亮度值, 并计算出其三色校正系数矩阵。实验证明, 该算法检测速度快, 校正效果较好, 从而改善了显示的质量, 延长了显示屏的使用寿命。

为了评价自由立体显示器的光学性能，以八视点狭缝光栅自由立体显示器为例，针对不同的视点图像，测量了不同视角下的亮度值与色度值，研究自由立体显示器的光学性能，其光学性能包括自由立体显示器的最佳观看位置、串扰、可视范围、亮度均匀性、色度均匀性和莫尔条纹。结果表明，这种测量及分析方法实现了对多视点立体显示器光学性能的定量评估，增强了评估立体显示器性能的客观性，对自由立体显示器的设计具有指导意义。

对于道路照明，人眼观察到的是路面的亮度而并非路面照度。理想的路面照明应能达到照度和亮度的双重均匀性。从发光二极管(LED)道路照明中路面亮度与照度的关系出发，提出了一种基于路面反射特性同时实现路面照度与亮度均匀性的设计方法。首先根据国际照明委员会(CIE)标准给出的简化亮度系数表计算路面上所有点的亮度系数；然后利用最小二乘法对路面照度和亮度同时进行分析，得到路面最优照度分布；最后采用分离变量与最小能量块迭代结合的方法对光源以及接收面进行网格划分，根据目标照度分布进行三维自由曲面光学系统设计，得到实现路面照度均匀与亮度均匀的光学透镜。将此设计应用于双车道的C1路面，实现了路面93.47%的照度均匀度，各车道观察到的路面总亮度均匀度为86.94%和89.26%。