LED显示屏灯点定位方法与装置与流程

本发明涉及led显示屏检测技术，尤其涉及一种led显示屏灯点定位方法与装置。

背景技术：

为了保证led显示屏的显示均匀度，提升显示质量，需要对led显示屏的亮色度进行校正，在对亮色度进行校正前，需要对每一个led灯点进行定位。现有技术中对led灯点进行定位的方法通常采用模板匹配定位法，即首先建立led灯点的图像模型，然后使用图像模型对实际的包括多个灯点的led显示屏图像进行相似度匹配，从而定位各个灯点的实际位置。

然而，模板匹配定位法中要求实际灯点的图像特征与图像模型有一定相似度，对多个实际灯点的图像特征一致性有较高要求，且图像模型的参数设置以及实际拍摄的led显示屏图像的成像效果对灯点的定位会有很大影响，容易造成定位误差，尤其是当灯点数量多时。

技术实现要素：

针对以上现有问题，本发明的目的在于提供一种受实际灯点图像特征影响较低的led显示屏灯点定位方法与装置。

根据本发明的第一个方面，提供一种led显示屏灯点定位方法，包括步骤：搜索首末灯点的步骤，将以像素点显示的与所述led显示屏对应的灯点图像置于二维坐标系的一象限中，获取灯点阵列中起始灯点的实际坐标以及末点灯点的实际坐标；获取灯点间距的步骤，获取灯点阵列行方向上相邻灯点间的行灯点间距与列方向上相邻灯点间的列灯点间距中的至少一个；计算参考坐标的步骤，在灯点的行首方向相邻灯点或列首方向相邻灯点的实际坐标的位置，行方向上或列方向上移动灯点间距，以获得下一个灯点的参考坐标；获取实际坐标的步骤，在灯点图像中，以灯点的参考坐标为中心，在预设距离范围内的所有像素点中查找高亮度值像素点，设置高亮度值像素点的坐标为实际坐标，高亮度值像素点是指在预设距离范围内亮度值最高的像素点；以起始灯点坐标的位置为起始，循环执行计算参考坐标步骤以及获取实际坐标步骤，直至逐个获取所有灯点的实际坐标。

优选地，在获取实际坐标的步骤中，当存在多个高亮度值像素点时，比较多个高亮度值像素点中的每一个高亮度值像素点的相邻多个像素点的亮度值，设置相邻像素点的亮度值最高的高亮度值像素点的坐标为实际坐标。

优选地，在获取实际坐标的步骤中，计算以灯点的参考坐标为中心预设距离范围内的所有像素点的亮度值，当所述亮度值低于预设阈值时，判断灯点为盲点，以参考坐标代替实际坐标。

优选地，在计算参考坐标的步骤中，移动灯点间距包括计算灯点偏移角度，并根据灯点偏移角度对灯点间距进行补偿后，移动补偿后的灯点间距。

优选地，在计算参考坐标的步骤中，灯点偏移角度为当前灯点行首方向相邻灯点的实际坐标与当前灯点行首方向间隔大于等于3个灯点的实际坐标连线的行方向偏移角度；或者，灯点偏移角度为当前灯点列首方向相邻灯点的实际坐标与当前灯点列首方向间隔大于等于3个灯点的实际坐标连线的列方向偏移角度。

优选地，在计算参考坐标的步骤中，灯点偏移角度为当前灯点行首方向相邻灯点或列首方向相邻灯点的实际坐标与行首灯点或列首灯点的实际坐标连线的行方向或列方向偏移角度。

优选地，在计算参考坐标的步骤中，根据灯点偏移角度对灯点间距进行补偿，移动补偿后的灯点间距包括：将获取灯点间距步骤中获取的灯点间距分别乘以灯点偏移角度的正弦值以及余弦值，以获取补偿后的灯点间距在行方向上的行分量以及列方向上的列分量，分别在行方向以及列方向移动行分量以及列分量。

优选地，还包括步骤：区域选取，将灯点图像进行灯点阵列区域选取处理。

优选地，还包括步骤：首灯点确认，在首行灯点的实际坐标的位置，向列首方向移动灯点间距作为拟合首行灯点的参考坐标，根据拟合首行灯点的参考坐标获取拟合首行灯点的实际坐标以判断起始灯点是否为首灯点；或者，在首列灯点的实际坐标的位置，向行首方向移动灯点间距作为拟合首列灯点的参考坐标，根据拟合首列灯点的参考坐标获取拟合首列灯点的实际坐标以判断起始灯点是否为首灯点。

优选地，获取拟合首行灯点的实际坐标或拟合首列灯点的实际坐标，则判断起始灯点不是首灯点，以拟合首行灯点的实际坐标与拟合首列灯点的实际坐标中的至少一项进行直线拟合，以获取首灯点坐标，以首灯点坐标为起始重新计算所有灯点的实际坐标。

优选地，无法获取拟合首行灯点的实际坐标或拟合首列灯点的实际坐标，则判断起始灯点是首灯点，继续获取后续灯点的实际坐标。

根据本发明的第二个方面，提供一种led显示屏灯点定位装置，包括：存储单元，用于存储程序，程序被处理单元执行时实现第一方面的led显示屏灯点定位方法的步骤；执行单元，用于执行存储单元中程序。

由于使用了以上技术，本发明的led显示屏灯点定位方法与装置不需要建立图像模型，无需进行相似度匹配，因此受实际灯点图像特征影响较低，能够准确获取灯点的实际坐标。

附图说明

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以使本发明的特性和优点更为明显。

图1为本发明实施例的led显示屏灯点定位方法的流程示意图；

图2为图1中步骤s103的流程示意图；

图3为图1中步骤s105的流程示意图；

图4为本发明实施例的灯点图像示意图；

图5为图1中a区域去除背景像素后的灯点图像的放大示意图；

图6为本发明的led显示屏灯点定位装置的模块示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明将结合一些具体实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

图1为本发明实施例的led显示屏灯点定位方法的流程示意图，如图1所示，本发明的led显示屏灯点定位方法包括步骤：

s100：显示图像，在led显示屏显示一图像，该图像中包括若干灯点。

s101：拍摄灯点图像，将led显示屏拍摄为像素点显示的灯点图像。

s102：区域选取，将灯点图像进行灯点阵列区域选取处理。

s103：搜索首末点，将灯点图像置于二维坐标系中，获取灯点阵列中起始灯点坐标以及末点灯点坐标。

s104：获取灯点间距，获取灯点阵列行方向上相邻灯点间的行灯点间距与列方向上相邻灯点间的列灯点间距中的至少一个。

s105：获取前n行灯点的实际坐标，以起始灯点坐标的位置为起始，循环计算参考坐标以及获取实际坐标。

s106：首灯点确认，在首行灯点的实际坐标的位置，向列首方向移动灯点间距作为拟合首行灯点的参考坐标，根据拟合首行灯点的参考坐标获取拟合首行灯点的实际坐标以判断起始灯点是否为首灯点。

s107：获取首灯点坐标，以拟合首行灯点的实际坐标与拟合首列灯点的实际坐标中的至少一项进行直线拟合，以获取首灯点坐标。

s108：获取后续行灯点的实际坐标。

图4为本发明实施例的灯点图像示意图，下面结合图1与图4具体说明本发明的led显示屏灯点定位方法。

首先，如步骤s100，在led显示屏显示一图像，该图像中包括若干灯点。led显示屏包括多个led灯点，多个灯点以阵列的方式进行排列以形成灯点阵列。将led显示屏的灯点阵列按照要求点亮。

如步骤s101，将led显示屏拍摄为像素点显示的灯点图像100。灯点图像100呈现出若干个被点亮的灯点分布在黑色背景中。灯点图像100通常在拍摄时即被拍摄为拜耳阵列(bayer阵列)排列的图像。在其他实施例中，灯点图像也可以是其他具有色彩的图像，则需要将灯点图像使用现有技术转换为灰度图像。

接着，如步骤s102，将拍摄获取的灯点图像100进行灯点阵列区域选取处理。具体而言，在拍摄获取的灯点图像100中选取灯点阵列的大致处理区域，以屏蔽拍摄现场除灯点之外的其他光源对灯点定位的影响，从而提高灯点定位准确度。处理区域优选地为矩形区域，从而便于后续步骤中对于灯点进行定位。灯点区域选取的具体方法可以采用现有技术的方法。在其他实施例中也可以省略步骤s102，直接使用拍摄获取的灯点图像100。

如步骤s103，将灯点图像100置于二维坐标系中，获取灯点阵列中起始灯点坐标101以及末点灯点坐标102。图2为图1中步骤s103的流程示意图。图5为图4中a区域去除背景像素后的灯点图像的放大示意图。结合图1，图2，图4以及图5所示，首先如步骤s1031，将灯点图像100置于二维坐标系的一象限中，本实施例实例性地将灯点图像100置于二维坐标系的第四象限。

接着如步骤s1032，将灯点图像100进行二值化处理，以获得与灯点图像100对应的由亮像素点以及暗像素点组成的二值化图像(未示出)。二值化图像与灯点图像100对应，且在二维坐标系中位置重合。可以通过阈值设定法进行二值化处理。具体而言，图像中的像素点的亮度等级范围一般从0到21，本实施例中n为14，而通常n为8，即像素点的亮度等级范围从0到255。下面以8位为例进行说明，白色为255，黑色为0。将127设置为阈值，从而将亮度等级低于等于127的像素点设置为暗像素点，即亮度等级设定为0的像素点，将亮度等级高于127的像素点设置为亮像素点，即亮度等级设定为255的像素点，从而完成二值化处理。二值化处理能够简化图像，从而能更精确定位，减少计算量。

接着如步骤s1033，在二值化图像中，选取离所述二维坐标系的原点最近的亮像素点的坐标为起始灯点的参考坐标201。如步骤s1034，根据起始灯点的参考坐标201在灯点图像100中获取起始灯点的实际坐标202。

类似于起始灯点101，如步骤s1035以及步骤s1036，在二值化图像中，选取离二维坐标系的原点最远的亮像素点的坐标为末点灯点102的参考坐标，根据末点灯点102的参考坐标在灯点图像100中获取末点灯点的实际坐标。

选取离二维坐标系的原点最近或最远的亮像素点的方法可以通过计算所有亮像素点到原点的距离，并从中选取最近距离以及最远距离的亮像素点。

下面以起始灯点101为例，介绍根据参考坐标获取实际坐标的方法。以起始灯点的参考坐标201为中心，在预设距离范围内的所有像素点中查找高亮度值像素点，设置高亮度值像素点的坐标为起始灯点的实际坐标202。高亮度值像素点是指在预设距离范围内亮度值最高的像素点。

需要注意的是，当存在多个高亮度值像素点时，分别计算多个高亮度值像素点中的每一个高亮度值像素点的相邻多个相邻像素点的亮度值，例如取高亮度值像素点相邻4个或8个相邻像素点的亮度值总值或是平均值，将上述相邻像素点的亮度值进行比较，设置相邻像素点的亮度值最高的高亮度值像素点的坐标为实际坐标。这样能够进一步减少误差，提高定位精确度。

采用类似的方法，可以获得末点灯点102的实际坐标。下文中根据参考坐标获取实际坐标也可以一并采用上述的方法。

在其他实施例中，也可以采用其他现有的方法获取起始灯点坐标101以及末点灯点坐标102，例如采用拍摄标记的方式进行定位。

接着如步骤s104，获取灯点阵列行方向上相邻灯点间的行灯点间距与列方向上相邻灯点间的列灯点间距中的至少一个。本实施例中，根据起始灯点的实际坐标202，末点灯点102的实际坐标，行灯点数以及列灯点数计算相邻灯点间的灯点间距。行灯点数以及列灯点数是已知的，在步骤s103中获得起始灯点101坐标以及末点灯点102坐标，从而得知起始灯点101与末点灯点102之间行方向或列方向的距离，从而通过行灯点数或列灯点数计算得知相邻灯点间的灯点间距。一般而言，行方向相邻灯点间的行灯点间距与列方向相邻灯点间的列灯点间距相同，因此，为了更精确地计算灯点间距，可以将灯点间距设置为行方向相邻灯点间的行灯点间距与列方向相邻灯点间的列灯点间距的平均值。在其他实施例中，也可以分别记录行灯点间距与列灯点间距，对应行或列的计算时，分别相应地使用。在其他实施例中，也可以只获取行灯点间距与列灯点间距中的一个作为灯点间距使用。获取灯点间距的方式不限于上述所介绍的方法，也可以采用其他的方法，例如通过定位前若干个灯点，然后测算灯点间距。

如步骤s105，以起始灯点坐标的位置为起始，循环计算参考坐标以及获取实际坐标，以获取前n行灯点的实际坐标。

本实施例以行为单位，依次获取本行所有灯点的实际坐标后再开始获取下一行的灯点的实际坐标，直至获取前n行灯点的实际坐标。在其他实施例中也可以以列为单位，依次获取本列所有灯点的实际坐标后再开始获取下一列的灯点的实际坐标。定义平行于灯点阵列行延伸的方向，并指向本行第一个被定位的灯点的方向为行首方向，定义与行首方向反向的方向为行尾方向。相应地，定义平行于灯点阵列列延伸的方向，并指向本列第一个被定位的灯点的方向为列首方向，定义与列首方向反向的方向为列尾方向。

图3为图1中步骤s105的流程示意图。如图3所示，首先如步骤s1051计算当前灯点的参考坐标，当前灯点即为所需要获取坐标的下一个灯点。在当前灯点的行首方向相邻灯点的实际坐标的位置，向行尾方向移动一个灯点间距，以获得当前灯点的参考坐标。然后如步骤s1052获取实际坐标，即在灯点图像100中，首先根据起始灯点101的像素点亮度分布情况计算设定一阈值，然后以当前灯点的参考坐标为中心，计算在预设距离范围内的所有像素点的亮度值，可以计算亮度累加值，也可以计算亮度均值，当上述亮度值高于计算设定的阈值时，以当前灯点的参考坐标为中心，在预设距离范围内的所有像素点中查找高亮度值像素点，设置高亮度值像素点的坐标为当前灯点的实际坐标。

当上述亮度值低于计算出设定的阈值时，则判断当前灯点为盲点，即当前灯点无法点亮，不再进行查找高亮度值像素点的步骤。即当执行步骤s1052时，根据参考坐标无法获取实际坐标，因此以参考坐标代替实际坐标。由此可见，通过本发明所提供的方式，能够获取盲点的坐标，而现有技术例如通过模板匹配定位法则无法获取盲点坐标。

以起始灯点坐标101的位置为起始，循环执行步骤s1051以及步骤s1052，从而获取前n行灯点的实际坐标。

下面参考图3，图4以及图5，介绍获取灯点实际坐标的具体步骤。当获取起始灯点的实际坐标202后，第二灯点103为当前灯点，起始灯点101作为行首方向相邻灯点。执行步骤s1051计算第二灯点的参考坐标204，即在起始灯点的实际坐标202的位置，向行尾方向移动步骤s104获取的灯点间距203，从而获得第二灯点的参考坐标204。执行步骤s1052，根据第二灯点的参考坐标204获取第二灯点的实际坐标205，获取的方法可以参考上文中介绍的根据参考坐标获取实际坐标的方法，此处不再赘述。

由于实际拍摄时，为了规避摩尔纹或是镜头畸变的影响，灯点图像中的同行或同列灯点通常会有角度偏移，从而呈现u形，尤其是当灯点数量很多时，较常出现这样的情况。

针对这样的问题，本发明进行灯点偏移角度补偿，即在步骤s1051移动灯点间距时，计算灯点偏移角度，并根据灯点偏移角度对灯点间距进行补偿计算后，移动补偿计算后的灯点间距。以图5中灯点为例，第三灯点104为当前灯点，第二灯点103为当前灯点行首方向相邻灯点。当获取第二灯点的实际坐标205后，计算第二灯点103的灯点偏移角度206，此时灯点偏移角度206为当前灯点行首方向相邻灯点的实际坐标与行首灯点的实际坐标连线的行方向偏移角度，即第二灯点的实际坐标205与起始灯点的实际坐标202连线与行方向直线的夹角α。执行步骤s1051，在第二灯点的实际坐标205位置，根据灯点偏移角度206对灯点间距203进行补偿，移动补偿后的灯点间距203，以获得当前灯点第三灯点的参考坐标207，即在第二灯点的实际坐标205位置不再以行方向移动灯点间距203，而是移动补偿灯点偏移角度206后的灯点间距203。即将步骤s104中获取的灯点间距203分别乘以灯点偏移角度206的正弦值以及余弦值，以获取补偿后的灯点间距在行方向上的行分量以及列方向上的列分量，分别在行方向以及列方向移动行分量以及列分量。在本实施例中行分量为cos(-α)，因此在x方向移动cos(-α)乘以移动灯点间距203，列分量为sin(-α)，因此在y方向移动sin(-α)乘以移动灯点间距203。

在其他以列为单位计算灯点坐标的实施例中，灯点偏移角度可以定义为当前灯点列首方向相邻灯点的实际坐标与列首灯点的实际坐标连线的列方向偏移角度。通过以上灯点偏移角度补偿，使得对灯点的定位更为准确。

当已经获取多个同行或同列灯点的实际坐标达时，灯点偏移角度为当前灯点行首方向相邻灯点的实际坐标与当前灯点行首方向间隔大于等于3个灯点的实际坐标连线的行方向偏移角度，或者，灯点偏移角度为当前灯点列首方向相邻灯点的实际坐标与当前灯点列首方向间隔大于等于3个灯点的实际坐标连线的列方向偏移角度。

优选地，选取相隔第五个灯点计算灯点偏移角度。例如，当已获取同行6个灯点的实际坐标时，当前灯点为第七灯点，当前灯点行首方向相邻灯点为第六灯点，当前灯点行首方向间隔第五个灯点为第二灯点，则偏移角度为第六灯点的实际坐标与第二灯点的实际坐标联系的行方向偏移角度。

选取相隔第五个灯点计算灯点偏移角度，既能尽可能地精确把握灯点方向的趋势，又能避免过长点间直线造成的角度误差。

当获取前n行灯点的实际坐标后，执行步骤s106，对首灯点确认进行确认。步骤s106的作用在于，当首灯点为盲点时，在对灯点进行定位时会出现错误，而对首灯点确认能够有效避免这样的错误。

具体而言，在首行灯点的实际坐标的位置，向列首方向移动灯点间距作为拟合首行灯点的参考坐标，根据拟合首行灯点的参考坐标获取拟合首行灯点的实际坐标以判断起始灯点是否为首灯点。在本实施例中，选取首行前5个灯点，分别在其实际坐标的位置，向列首方向移动灯点间距作为拟合首行灯点的参考坐标，根据拟合首行灯点的参考坐标获取拟合首行灯点的实际坐标，计算参考坐标的方式以及获取实际坐标的方式可以参考上文中对于步骤s1051以及s1052的描述，灯点偏移角度补偿也同样在步骤s106中适用，此处不再赘述。

在其他实施例中，也可以通过获取拟合首列灯点的实际坐标以判断起始灯点是否为首灯点，即在首列灯点的实际坐标的位置，向列首方向移动灯点间距作为拟合首列灯点的参考坐标，根据拟合首列灯点的参考坐标获取拟合首列灯点的实际坐标以判断起始灯点是否为首灯点。

当获取拟合首行灯点的实际坐标或拟合首列灯点的实际坐标，则判断所述起始灯点不是首灯点，进入步骤s107，以拟合首行灯点的实际坐标与拟合首列灯点的实际坐标中的至少一项进行直线拟合，以获取首灯点坐标，以首灯点坐标为起始重新计算所有灯点的实际坐标。具体而言，计算拟合首行灯点的实际坐标与拟合首列灯点的实际坐标。如果拟合首行灯点的实际坐标与拟合首列灯点的实际坐标都存在，则使用拟合首行灯点的实际坐标与拟合首列灯点的实际坐标进行直线拟合，两直线交点为首灯点坐标。如果拟合首行灯点的实际坐标不存在或拟合首列灯点的实际坐标不存在，则使用现有的首行灯点的实际坐标或现有的首列灯点的实际坐标与存在的拟合首列灯点的实际坐标或拟合首行灯点的实际坐标进行直线拟合，两直线交点为首灯点坐标。获得首灯点坐标后重新执行步骤s105起的步骤。在其他实施例中，也可以重新执行从步骤s104起的步骤，即根据首灯点坐标与末点灯点坐标计算灯点间距，从而对灯点进行更精确的定位。

当无法获取拟合首行灯点的实际坐标，则判断所述起始灯点是首灯点，进入步骤s108，继续获取后续灯点的实际坐标。继续获取后续灯点的实际坐标具体方法与步骤s105中获取前n行灯点的实际坐标的方法类似，此处不再赘述。

如图4所示，本实施例中执行步骤s106后无法获取拟合首行灯点的实际坐标，因此判断起始灯点101是首灯点，进入步骤s108，直至获取所有灯点的实际坐标。

需要注意的是，为了防止程序出错而无限循环进行首灯点确认，因此对于步骤s106至多执行3次。超过3次则报错并跳出循环。

在其他实施例中，也可以省略步骤s106以及s107，而简化灯点坐标的定位流程。

通过上述对本发明的led显示屏灯点定位方法的描述可知，本发明的led显示屏灯点定位方法无需进行相似度匹配，因此不受实际灯点的图像特征影响。通过计算参考坐标与获取实际坐标，这种循环计算的方式，即使由于镜头畸变等原因造成灯点图像变形也依然能够准确获取灯点的实际坐标，同时也能够定位盲点的坐标。进行灯点偏移角度补偿，从而使得灯点定位更为精确，尤其适用于在大量灯点，易发生灯点微变形分布的情况。对于首灯点的确认，可以有效防止首灯点是盲点所带来的错误。

本发明还提供了一种led显示屏灯点定位装置，图5为本发明的led显示屏灯点定位装置的模块示意图。如图5所示，本发明的led显示屏灯点定位装置300包括点灯单元301、图像拍摄单元302、存储单元303以及执行单元304。点灯单元301用于点亮led显示屏的灯点。图像拍摄单元302用于拍摄被点亮的led显示屏的灯点图像。存储单元303用于存储程序。执行单元304用于执行存储单元303中程序，存储单元302中程序被处理单元304执行时实现上述led显示屏灯点定位方法的步骤。具体步骤参考上述对于led显示屏灯点定位方法的描述，此处不再赘述。

需要说明的是，本发明是对述led显示屏灯点定位技术一种应用。在本发明的实现过程中，会涉及到led显示屏灯点定位装置的功能模块的应用。如在仔细阅读申请文件、准确理解本发明的实现原理和发明目的以后，在结合现有公知技术的情况下，本领域技术人员完全可以运用其掌握的软件编程技能以及对led显示屏检测设备的知识实现本发明。前述led显示屏灯点定位装置的各个模块的结构，均可参考现有技术中的结构，凡本发明申请文件提及的均属此范畴，申请人不再一一列举。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。