LED大屏幕顯示屏灰度等級檢測技術研究

4灰度級差檢測分析方法的提出和實現(xiàn)

4。1測試

實驗中使用的測試儀器主要有柯美CS2100A色彩亮度計、柯美CL2200色彩照度計和溫濕度計等。

測試條件如下：

（1）相對環(huán)境照度變化小于±10%;

（2）測試距離在3。5~5。0m，測試時相對測試位置不發(fā)生變化；

（3）測試單元最小面積不得小于0。5m2;

（4）采集面積不得小于4×4，16個像素點。

測試方法如下：

（1）采集儀器水平放置地面，與待測屏幕保持在同一高度，鏡頭視野完全覆蓋于待測屏幕內，采集積分面最少覆蓋16個像素點；

（2）黑屏狀態(tài)下，測試屏幕亮度及環(huán)境照度均值，同時記錄環(huán)境溫濕度值；

（3）屏幕滿負荷工作30min后，開始測試；

（4）全屏隨機選取9點測試，每組測試點、每級灰度連續(xù)測試5次，取均值，記錄。

4。2數(shù)據(jù)分析

根據(jù)γ校正原理，任何LED顯示屏的顯示數(shù)據(jù)目前為8~10bit，以8bit顯示數(shù)據(jù)為例，設定屏幕的灰度等級能力為8bit，在灰度級正確顯示的前提下，得到如下灰度函數(shù)，如圖3所示。

圖3LED顯示灰度函數(shù)

圖中的橫向坐標為屏幕顯示的8bit顯示數(shù)據(jù)（d）：0~255，縱坐標為這些顯示數(shù)據(jù)對應的顯示屏幕顯示的相對亮度數(shù)值（L）。

對數(shù)據(jù)進行規(guī)格化處理后，該函數(shù)的灰度級差分布情況如圖4所示。

圖4LED顯示8bit灰度等級的級差分布

圖4中的橫向坐標仍為屏幕顯示的8bit顯示數(shù)據(jù)（d）：0~255;縱坐標為這些顯示數(shù)據(jù)對應的具有8bit灰度等級顯示精度的屏幕顯示的相對亮度數(shù)值之間的灰度級差（ΔL）。可以看到，由于精度的問題，灰度差的增量有畸變之處；同時可以看到這種量化的畸變從一定程度上反映出顯示屏的灰度控制精度。

如果屏幕的灰度等級能力提高到10bit，此時灰度級差分布情況如圖5所示。

圖5中的橫向坐標仍為屏幕顯示的8bit顯示數(shù)據(jù)（d）：0~255;縱坐標為這些顯示數(shù)據(jù)對應的具有10bit灰度等級顯示精度的屏幕顯示的相對亮度數(shù)值之間的灰度級差（ΔL）。

通過分析得到，具有8bit灰度等級顯示能力的顯示屏灰度增量畸變幅度約為4‰，而10bit灰度等級顯示能力的顯示屏灰度增量畸變幅度控制在1‰左右，因而通過數(shù)據(jù)分析可以得到灰度等級的控制精度。

圖5LED顯示10bit灰度等級的級差分布

5實驗結果與討論

如果測量儀器的精度在±0。1cd/m2，而環(huán)境照度在5lx以下，變化量參照前面的測量條件說明，通過灰度增量畸變檢測的方法可以初步獲得8~15bit顯示屏的灰度控制精度。但是在某些實際條件下，由于測量環(huán)境及儀器的誤差，加之顯示屏灰度控制的偏差可能影響測量的結果。

因此，在一定的條件下，采用灰度增量畸變統(tǒng)計分布的方式，可以更加準確地評估顯示屏的灰度控制精度。對8bit和10bit灰度等級顯示能力的顯示屏增量畸變幅度進行統(tǒng)計，得到如圖6所示的分布。

圖6LED顯示8bit灰度等級的級差統(tǒng)計

圖6和圖7所示的是灰度增量畸變幅度的統(tǒng)計結果，圖中橫向坐標仍為屏幕顯示的灰度數(shù)量（d）：0~255;縱坐標為灰度增量畸變幅度的排序情況（SΔL）。其中圖6顯示的為8bit灰度精度等級的顯示屏統(tǒng)計情況，圖7顯示的為10bit灰度精度等級的顯示屏統(tǒng)計情況。

灰度增量畸變分布為前后兩個區(qū)，對于8bit灰度精度等級的顯示屏來說，其增量畸變幅度約為±0。04;對于10bit灰度精度等級的顯示屏來說，其增量畸變幅度約為±0。01。對這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)求倒數(shù)，經(jīng)過計算得到圖6所示的灰度級控制精度為254~255，灰度精度為8bit;而圖7為1020~1022，灰度精度為10bit。計算結果同實際情況相符合，基本說明了方法的有效性。

圖7LED顯示10bit灰度等級的級差統(tǒng)計

6結論

通過分析LED顯示器的顯示特性和灰度復現(xiàn)過程中圖像數(shù)據(jù)和灰度級之間函數(shù)關系，提出了一種顯示屏灰度等級的檢測方法，可以更加準確地評估顯示屏的灰度控制精度。實驗結果表明，這種利用灰度差增量畸變幅度的統(tǒng)計計算方法可以有效得到LED大屏幕顯示產(chǎn)品灰度級控制的精度，具有很好的實用性。該方法是對LED顯示屏測試方法的有效補充，可以檢測灰度控制精度更好的顯示屏幕，對于提高顯示屏灰度指標也是有利的。同時，所提出的方法在實際應用中還存在很多問題需要解決。如噪聲的評估和消除、非正態(tài)分布的結果評估等，這些工作都將在下一步的研究中開展。