led显示屏图像的灯点提取方法、装置及led显示屏校正方法
技术领域
1.本发明公开涉及led显示屏的校正领域，具体地，涉及一种led显示屏图像的灯点提取方法、装置及led显示屏校正方法。


背景技术：

2.在对led显示屏进行校正时，需要先通过图像采集设备获取led显示屏图像，并提取图像中的灯点以对灯点的亮色度进行校正。在现有技术中，采集led显示屏图像时对拍照的环境要求较高，只有在暗环境下才能采集到符合要求的图像。然而实际的拍照过程，环境光的情况往往比较复杂，存在环境光直射屏幕、非直射屏幕、环境光亮度变化较慢(太阳光)、环境光亮度变化较快(开关灯控制的灯光)、或者不同颜色的环境光照射屏幕(白色或者其他颜色)等情况。在上述环境光的干扰下，采集到的图像中可能会由于非灯点的背景物体太多而导致图像分析过慢、灯点标记错误、灯点标记失败或者标记出的灯点大小与实际相差过大等问题，进而导致无法进行后续的图像分析或者图像分析效果较差，影响到led显示屏的校正效果。因此本领域技术人员亟需寻找一种新的技术方案来解决上述存在的问题。


技术实现要素：

3.为克服相关技术中存在的问题，本发明公开提供一种led显示屏图像的灯点提取方法、装置及led显示屏校正方法。
4.根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种led显示屏图像的灯点提取方法，所述方法包括：
5.确定led显示屏图像中每个灯点像素值f(x,y)的一阶导数f
x
和fy以及二阶导数f
xx
、f
yy
和f
xy
，其中，x和y分别表示每个灯点在屏幕坐标系中的初始横坐标值和初始纵坐标值；
6.根据所述一阶导数和二阶导数确定每个灯点的初始曲率值；
7.对每个灯点的初始曲率值进行归一化处理和倍数处理，获取每个灯点的目标曲率值；
8.根据每个灯点的目标曲率值确定动态阈值，通过图像二值化法对led显示屏图像进行二值化处理，获取目标灯点图像；
9.根据所述目标灯点图像，提取每个灯点的目标横坐标值和目标纵坐标值。
10.可选的，所述确定led显示屏图像中每个灯点像素值f(x,y)的一阶导数f
x
和fy以及二阶导数f
xx
、f
yy
和f
xy
，包括：
11.获取每个灯点像素值f(x,y)的一阶导数f
x
和fy，其中，f
x
＝f(x+1,y)-f(x,y)，fy＝f(x,y+1)-f(x,y)；
12.获取每个灯点像素值f(x,y)的二阶导数f
xx
、f
yy
和f
xy
，其中，f
xx
＝f(x+1,y)+f(x-1,y)-2f(x,y)，f
yy
＝f(x,y+1)+f(x,y-1)-2f(x,y)，f
xy
＝f(x+1,y+1)+f(x,y)-f(x,y+1)-f(x+
1,y)。
13.可选的，所述根据所述一阶导数和二阶导数确定每个灯点的初始曲率值，包括：
14.通过预设的曲率计算公式，根据所述一阶导数f
x
和fy以及二阶导数f
xx
、f
yy
和f
xy
确定每个灯点的初始曲率值，其中，
15.所述曲率计算公式为：curvature
(x,y)
表示每个灯点的初始曲率值。
16.可选的，所述对每个灯点的初始曲率值进行归一化处理和倍数处理，获取每个灯点的目标曲率值，包括：
17.对每个灯点的初始曲率值进行归一化处理，获取归一化处理后的小数曲率值curvature”(x,y)
，其中，curvature”(x,y)
∈[0,1]；
[0018]
对每个小数曲率值curvature”(x,y)
进行倍数化处理，将每个小数曲率值curvature”(x,y)
乘以倍数n，获取每个灯点的目标曲率值curvature'
(x,y)
，其中，curvature'
(x,y)
∈[0,n]，n为大于1的正整数。
[0019]
可选的，根据每个灯点的目标曲率值确定动态阈值，通过图像二值化法对led显示屏图像进行二值化处理，获取目标灯点图像，包括：
[0020]
根据led显示屏的点阵排列规律确定每个灯点所在的点阵区域；
[0021]
根据每个灯点的目标曲率值确定灯点所在点阵区域的动态阈值；
[0022]
根据所述动态阈值，通过图像二值化法对与每个动态阈值对应的点阵区域进行二值化处理；
[0023]
获取二值化处理后的目标灯点图像。
[0024]
可选的，所述根据所述目标灯点图像，提取每个灯点的目标横坐标值和目标纵坐标值，包括：
[0025]
对所述目标灯点图像中的每个灯点的位置进行标记，确定每个灯点的位置信息；
[0026]
根据每个灯点的位置信息，确定每个灯点在屏幕坐标系中的目标横坐标值x'和目标纵坐标值y'。
[0027]
根据本发明公开实施例的第二方面，提供一种led显示屏校正方法，所述方法包括：
[0028]
通过图像采集设备采集所述led显示屏图像，根据本发明公开实施例第一方面所述的led显示屏图像的灯点提取方法获取所述led显示屏的目标灯点图像，以及每个灯点的目标横坐标值和目标纵坐标值；
[0029]
根据所述目标灯点图像，以及每个灯点的目标横坐标值和目标纵坐标值对所述led显示屏进行校正。
[0030]
根据本发明公开实施例的第三方面，提供一种led显示屏图像的灯点提取装置，所述装置包括：初始坐标确定模块、初始曲率确定模块、目标曲率确定模块、目标图像获取模块和灯点提取模块；
[0031]
初始坐标确定模块，确定led显示屏图像中每个灯点像素值f(x,y)的一阶导数f
x
和fy以及二阶导数f
xx
、f
yy
和f
xy
，其中，x和y分别表示每个灯点在屏幕坐标系中的初始横坐
标值和初始纵坐标值；
[0032]
初始曲率确定模块，与所述初始坐标确定模块相连，根据所述一阶导数和二阶导数确定每个灯点的初始曲率值；
[0033]
目标曲率确定模块，与所述初始曲率确定模块相连，对每个灯点的初始曲率值进行归一化处理和倍数处理，获取每个灯点的目标曲率值；
[0034]
目标图像获取模块，与所述目标曲率确定模块相连，根据每个灯点的目标曲率值确定动态阈值，通过图像二值化法对led显示屏图像进行二值化处理，获取目标灯点图像；
[0035]
灯点提取模块，与所述目标图像获取模块相连，根据所述目标灯点图像，提取每个灯点的目标横坐标值和目标纵坐标值。
[0036]
可选的，所述目标图像获取模块，包括：点阵区域确定单元、动态阈值确定单元、二值化处理单元和目标图像获取单元；
[0037]
点阵区域确定单元，根据led显示屏的点阵排列规律确定每个灯点所在的点阵区域；
[0038]
动态阈值确定单元，与所述点阵区域确定单元相连，根据每个灯点的目标曲率值确定灯点所在点阵区域的动态阈值；
[0039]
二值化处理单元，与所述动态阈值确定单元相连，根据所述动态阈值，通过图像二值化法对与每个动态阈值对应的点阵区域进行二值化处理；
[0040]
目标图像获取单元，与所述二值化处理单元相连，获取二值化处理后的目标灯点图像。
[0041]
可选的，所述灯点提取模块，包括：位置信息确定单元和坐标值确定单元；
[0042]
位置信息确定单元，对所述目标灯点图像中的每个灯点的位置进行标记，确定每个灯点的位置信息；
[0043]
坐标值确定单元，与所述位置信息确定单元相连，根据每个灯点的位置信息，确定每个灯点在屏幕坐标系中的目标横坐标值x'和目标纵坐标值y'。
[0044]
综上所述，本发明公开涉及一种led显示屏图像的灯点提取方法、装置及led显示屏校正方法，该灯点提取方法包括：确定led显示屏图像中每个灯点像素值的一阶导数和二阶导数；根据一阶导数和二阶导数确定每个灯点的初始曲率值；对每个灯点的初始曲率值进行归一化处理和倍数处理获取目标曲率值；根据每个灯点的目标曲率值确定动态阈值，通过图像二值化法对led显示屏图像进行二值化处理，获取目标灯点图像并根据该目标灯点图像提取每个灯点的目标横坐标值和目标纵坐标值。能够通过目标曲率值确定每个灯点的动态阈值，对目标灯点图像进行二值化动态阈值分割，提取每个灯点的实际坐标，以使led显示屏的校正过程中不受环境光的干扰，提高对环境光的适应性及校正效果。
[0045]
本发明公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0046]
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0047]
图1是根据一示例性实施例示出的一种led显示屏图像的灯点提取方法的流程图；
[0048]
图2是一种在环境光干扰下进行灯点提取的结果示意图；
[0049]
图3是根据图1示出的一种目标图像获取方法的流程图的流程图；
[0050]
图4是一种目标灯点图像的示意图；
[0051]
图5是根据一示例性实施例示出的一种led显示屏校正方法的流程图；
[0052]
图6是根据一示例性实施例示出的一种led显示屏图像的灯点提取装置的结构框图；
[0053]
图7是根据图6示出的一种目标图像获取模块的结构框图；
[0054]
图8是根据图6示出的一种灯点提取模块的结构框图。
具体实施方式
[0055]
以下结合附图对本发明公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0056]
图1是根据一示例性实施例示出的一种led显示屏图像的灯点提取方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
[0057]
在步骤101中，确定led显示屏图像中每个灯点像素值的一阶导数以及二阶导数。
[0058]
其中，f(x,y)为灯点像素值，x和y分别表示每个灯点在屏幕坐标系中的初始横坐标值和初始纵坐标值，f
x
和fy为每个灯点像素值f(x,y)的一阶导数，f
xx
、f
yy
和f
xy
为每个灯点像素值f(x,y)的二阶导数。
[0059]
示例地，通过图像采集设备(可以为普通相机和工业相机)对led显示屏进行拍照，获取led显示屏图像，再根据led显示屏图像中每个灯点的位置提高灯点的亮色度，再通过亮色度对led显示屏进行校正。为了排除各种环境光对上述过程的干扰，本发明公开实施例中提供一种去除环境光干扰后对led显示屏图像中的灯点进行提取的方法。如图2所示，为一种使用现有技术在环境光干扰下进行灯点提取的结果示意图，图像中的部分灯点被光线所影响无法确定位置信息和亮色度信息，进而使led显示屏的校正结果不准确。为了解决上述问题，本发明公开实施例中需要获取led显示屏图像中每个灯点的像素值f(x,y)，再计算每个灯点像素值f(x,y)的一阶导数f
x
和fy以及二阶导数f
xx
、f
yy
和f
xy
。像素值是一种图像被数字化时由计算机赋予的值，图像中每个小方块(灯点所在的点阵区域)内的像素值是根据该小方块内的灰度值确定的(针对于8位灰度图像来说，灰度值等于像素值，针对于彩色图像，灰度值需要经过预设的函数映射得到。灰度图像是由纯黑和纯白过渡得到的，在黑色中加入白色就得到灰色，纯黑和纯白按不同的比例来混合得到不同的灰度值。其中，r＝g＝b＝255为白色，g＝g＝b＝0为黑色，g＝g＝b＝小于255的某个整数时，为某个灰度值)。获取灯点像素值f(x,y)后，对每个灯点像素值f(x,y)进行求导，获取一阶导数f
x
和fy以及二阶导数f
xx
、f
yy
和f
xy
。
[0060]
其中，一阶导数获取公式为：f
x
＝f(x+1,y)-f(x,y)，fy＝f(x,y+1)-f(x,y)；二阶导数获取公式为：f
xx
＝f(x+1,y)+f(x-1,y)-2f(x,y)，f
yy
＝f(x,y+1)+f(x,y-1)-2f(x,y)，f
xy
＝f(x+1,y+1)+f(x,y)-f(x,y+1)-f(x+1,y)。
[0061]
在步骤102中，根据该一阶导数和二阶导数确定每个灯点的初始曲率值。
[0062]
示例地，曲率可以反映出灯点像素值变化的快慢，曲率较大(灯点像素值变化较快)的区域为灯点所在的点阵区域，该区域的表现为中间亮、四周暗。曲率计算公式为
其中curvature
(x,y)
表示每个灯点的初始曲率值，获取每个灯点像素值的一阶导数和二阶导数后，根据曲率计算公式计算每个灯点的初始曲率值。
[0063]
示例地，假设：f(0,1)＝50，f(1,0)＝70，f(1,1)＝100，f(1,2)＝150，f(2,1)＝160f(2,2)＝240。若求坐标为(1,1)的灯点的初始曲率值，首先获取该灯点的像素值f(x,y)，此时f(x,y)＝f(1,1)＝100，根据上述步骤101中的一阶导数获取公式和二阶导数获取公式确定该灯点像素值的一阶导数f
x
和fy以及二阶导数f
xx
、f
yy
和f
xy
。此时f
x
＝f(x+1,y)-f(x,y)＝f(2,1)-f(1,1)＝60，fy＝f(x,y+1)-f(x,y)＝f(1,2)-f(1,1)＝50，f
xx
＝f(x+1,y)+f(x-1,y)-2f(x,y)＝f(2,1)+f(0,1)-2f(1,1)＝10，f
yy
＝f(x,y+1)+f(x,y-1)-2f(x,y)＝f(1,2)+f(1,0)-2f(1,1)＝20，f
xy
＝f(x+1,y+1)+f(x,y)-f(x,y+1)-f(x+1,y)＝f(2,2)+f(1,1)-f(1,2)-f(2,1)＝30。再通过上述一阶导数f
x
和fy以及二阶导数f
xx
、f
yy
和f
xy
，以及曲率计算公式确定该灯点的初始曲率值。
[0064]
在步骤103中，对每个灯点的初始曲率值进行归一化处理和倍数处理，获取每个灯点的目标曲率值。
[0065]
示例地，获取每个灯点的初始曲率值后，对每个灯点的初始曲率值进行归一化处理，获取归一化处理后的小数曲率值curvature”(x,y)
，其中，curvature”(x,y)
∈[0,1]；对每个小数曲率值curvature”(x,y)
进行倍数化处理，将每个小数曲率值curvature”(x,y)
乘以倍数n，获取每个灯点的目标曲率值curvature'
(x,y)
，其中，curvature'
(x,y)
∈[0,n]。需要说明的是，n为大于1的正整数，通常情况下n的数值为255。
[0066]
在步骤104中，根据每个灯点的目标曲率值确定动态阈值，通过图像二值化法对led显示屏图像进行二值化处理，获取目标灯点图像。
[0067]
示例地，动态阈值适用于图像中有阴影、光照不均匀、图像各个区域对比度不同、噪声较多、背景灰度不均匀等情况，使用动态阈值对图像进行分割时，图像中的每个局部区域对应的分割阈值不同，能够在对图像进行二值化分割时达到较好的效果。
[0068]
图3为一种目标图像获取方法的流程图，如图3所示，该步骤104具体包括：在步骤1041中，根据led显示屏的点阵排列规律确定每个灯点所在的点阵区域；在步骤1042中，根据每个灯点的目标曲率值确定灯点所在点阵区域的动态阈值；在步骤1043中，根据该动态阈值，通过图像二值化法对与每个动态阈值对应的点阵区域进行二值化处理；在步骤1044中，获取二值化处理后的目标灯点图像。
[0069]
示例地，led显示屏中的灯点通常按照预设的点阵排列规律进行排列，每个灯点处在一个矩形的点阵区域内，并位于该点阵区域中央，且每个点阵区域的形状大小相同。通过图像二值化法对led显示屏图像进行二值化处理的目的为将每个点阵区域内的灯点从该点阵区域的背景中分割出去，形成目标灯点图像。在本发明公开实施例中，优选采用大律法确定图像二值化处理时的分割阈值(即动态分割阈值)，大律法是一种用于确定图像二值化分割阈值的算法，通过大律法确定的动态阈值能够使分割后的目标灯点图像每个点阵区域中前景与背景之间的类间方差达到最大。具体方法包括：通过大律法根据每个灯点的目标曲率确定该灯点所在点阵区域的动态阈值(必要时还需要参考该点阵区域内前景部分的平均
灰度值、背景部分的平均灰度值、前景部分占整个点阵区域面积的比例、背景部分占整个点阵区域面积的比例等，其中，前景区域指的是点阵区域中灯点所在部分)，确定每个点阵区域的动态分割阈值后，采用图像二值化法对led显示屏图像中的每个点阵区域进行二值化动态阈值分割，能够使获取到的动态阈值适应于每个点阵区域，从而使图像中提取到的灯点更加清晰。如图4所示，为一种目标灯点图像的示意图，可见将每个灯点的目标曲率作为动态阈值进行二值化分割后，分割后的目标图像能够不受环境光的干扰，清晰地显示出每一个灯点所在的位置信息。
[0070]
在步骤105中，根据该目标灯点图像，提取每个灯点的目标横坐标值和目标纵坐标值。
[0071]
示例地，根据图4所示的目标灯点图像，对图像中每个灯点的位置进行标记，确定每个灯点的位置信息，并根据每个灯点的位置信息，确定该灯点在屏幕坐标系中的目标横坐标值x'和目标纵坐标值y'。
[0072]
图5是根据一示例性实施例示出的一种led显示屏校正方法的示意图，如图5所示，该方法包括：
[0073]
在步骤501中，通过图像采集设备采集该led显示屏图像，根据该led显示屏图像的灯点提取方法获取该led显示屏的目标灯点图像，以及每个灯点的目标横坐标值和目标纵坐标值。
[0074]
在步骤502中，根据该目标灯点图像，以及每个灯点的目标横坐标值和目标纵坐标值对该led显示屏进行校正。
[0075]
示例地，通过上述步骤101-步骤105将led显示屏图像转化为目标灯点图像并提取每个灯点的目标横坐标值和目标纵坐标值后，相当于准确地获取了每个灯点的位置，如此，上位机软件能够根据目标灯点图像确定每个位置上灯点的亮色度信息，从而对每个灯点进行亮色度校正。具体校正过程包括：根据目标亮色度值和每个位置上灯点的亮色度值生成每个灯点的亮色度校正系数，并将亮色度校正系数与灯点的对应关系下发至led显示屏的接收卡，由接收卡进行亮色度校正。
[0076]
图6是根据一示例性实施例示出的一种led显示屏图像的灯点提取装置的结构框图，如图6所示，该装置600包括：初始坐标确定模块610、初始曲率确定模块620、目标曲率确定模块630、目标图像获取模块640和灯点提取模块650；
[0077]
初始坐标确定模块610，确定led显示屏图像中每个灯点像素值f(x,y)的一阶导数f
x
和fy以及二阶导数f
xx
、f
yy
和f
xy
，其中，x和y分别表示每个灯点在屏幕坐标系中的初始横坐标值和初始纵坐标值；
[0078]
初始曲率确定模块620，与该初始坐标确定模块610相连，根据该一阶导数和二阶导数确定每个灯点的初始曲率值；
[0079]
目标曲率确定模块630，与该初始曲率确定模块620相连，对每个灯点的初始曲率值进行归一化处理和倍数处理，获取每个灯点的目标曲率值；
[0080]
目标图像获取模块640，与该目标曲率确定模块630相连，根据每个灯点的目标曲率值确定动态阈值，通过图像二值化法对led显示屏图像进行二值化处理，获取目标灯点图像；
[0081]
灯点提取模块650，与该目标图像获取模块640相连，根据该目标灯点图像，提取每
个灯点的目标横坐标值和目标纵坐标值。
[0082]
图7是根据图6示出的一种目标图像获取模块的结构框图，如图7所示，该目标图像获取模块640，包括：点阵区域确定单元641、动态阈值确定单元642、二值化处理单元643和目标图像获取单元644；
[0083]
点阵区域确定单元641，根据led显示屏的点阵排列规律确定每个灯点所在的点阵区域；
[0084]
动态阈值确定单元642，与该点阵区域确定单元641相连，根据每个灯点的目标曲率值确定灯点所在点阵区域的动态阈值；
[0085]
二值化处理单元643，与该动态阈值确定单元642相连，根据该动态阈值，通过图像二值化法对与每个动态阈值对应的点阵区域进行二值化处理；
[0086]
目标图像获取单元644，与该二值化处理单元643相连，获取二值化处理后的目标灯点图像。
[0087]
图8是根据图6示出的一种灯点提取模块的结构框图，如图8所示，该灯点提取模块650，包括：位置信息确定单元651和坐标值确定单元652；
[0088]
位置信息确定单元651，对该目标灯点图像中的每个灯点的位置进行标记，确定每个灯点的位置信息；
[0089]
坐标值确定单元652，与该位置信息确定单元651相连，根据每个灯点的位置信息，确定每个灯点在屏幕坐标系中的目标横坐标值x'和目标纵坐标值y'。
[0090]
综上所述，本发明公开涉及一种led显示屏图像的灯点提取方法、装置及led显示屏校正方法，该灯点提取方法包括：确定led显示屏图像中每个灯点像素值的一阶导数和二阶导数；根据一阶导数和二阶导数确定每个灯点的初始曲率值；对每个灯点的初始曲率值进行归一化处理和倍数处理获取目标曲率值；根据每个灯点的目标曲率值确定动态阈值，通过图像二值化法对led显示屏图像进行二值化处理，获取目标灯点图像并根据该目标灯点图像提取每个灯点的目标横坐标值和目标纵坐标值。能够通过目标曲率值确定每个灯点的动态阈值，对目标灯点图像进行二值化动态阈值分割，提取每个灯点的实际坐标，以使led显示屏的校正过程中不受环境光的干扰，提高对环境光的适应性及校正效果。在通过图像采集设备对led显示屏进行拍照时，不再要求拍照环境必须为昏暗环境，为led显示屏校正的工作人员提供了方便。
[0091]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0092]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0093]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。