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。

针对新型虚拟LED显示屏提出一种基于平滑滤波器的虚拟显示模型和控制方法，该方法与传统方法相比能在降低数据带宽的条件下提高虚拟显示的灰度等级。分析了户外发光二极管显示屏(LED)的显示原理，指出提高LED显示器分辨率和灰度是提升其显示效果最直接的方法。介绍了传统虚拟显示的实现及控制原理和存在的问题，然后针对目前的虚拟LED显示屏提出一种虚拟显示的建模及控制方法，再用模拟和实验验证该方法的可行性及效果，最后与传统的虚拟显示建模及控制方法做对比。实验结果表明，使用本文提出的建模和控制方法呈现的图像清晰，图像细节不流失，准确地还原了图像原来真实的情况。本文提出的虚拟显示建模和控制方法能够准确还原图像信息，可以用于新型的虚拟LED显示屏。

针对目前国内市场上基于局域网或者485总线的多异步LED显示屏管理系统存在的屏幕分布地理范围受限、布线成本高昂、用户只能本地操作、一个系统只能管理一种业务等问题，设计并实现了一种基于互联网技术的开放式多业务多用户多屏幕集群管理系统。系统基于Internet网络设计了一个数据中转服务器和一个媒体服务器作为用户和异步LED显示屏之间通信的桥梁，并在数据中转服务器上对客户公司、用户、屏幕及其关联关系的信息维护搭建了关系数据库，同时设计了一套可扩展的分层通信协议，并给出了一种高性能的中转服务器实现方法，还设计了客户端和异步终端软件的可复用架构。经过测试系统能够稳定高效运行，实现了多用户在任意可接入互联网的地理位置对多块异步LED显示屏进行远程实时控制。

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。

提出一种基于扫描方式模拟实现PWM功能的全彩色显示屏方案。该方案使用D触发器进行信息存储及LED通断控制，通过向D触发器写入信息控制LED的工作状态，按照PWM序列串值对D触发器周期循环写入来模拟实现PWM控制功能。详细介绍了系统的工作原理，设计实现了扫描控制器，并分析了系统参数及可行性。该方案的功耗及成本较低，具有功能上的灵活性，消除了传统扫描方式中闪烁及亮度损失问题，并具有较好的电源完整性及信号完整性。

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。

LED显示屏通常由电脑控制实现文字的显示,这一系统的硬件成本和使用成本都非常高。本系统以STC12C5408高速单片机为数据处理的核心器件,设计了一款16片8×8 LED点阵模块组成32×32发光点阵显示屏模块,在输入状态利用光电二极管作为书写笔,可以在屏幕的任意位置输入任意文字或图案,储存在单片机的EEPROM中,显示时在相应的位置显示输入的文字图案。输入时具有 “点亮、划亮、反显、整屏擦除、笔画擦除”等功能满足不同客户需求,本系统还能根据周围光强,自动调节屏幕亮度,利用本系统可以扩展制成不同规格、内容随时可以修改的低成本LED显示屏,具有极大的推广意义。