图1 检测系统组成原理图

　　式中T表示分割阈值，w0、w1分别表示灰度值小于T、大于T的像素点在图像中所占的比重， 0、1分别表示图像整体的灰度平均值、灰度值小于T的那部分图像的灰度平均值、灰度值大于T的那部分图像的灰度平均值。
　　利用式（1）计算出的阈值T对图2（a）的灰度图像进行二值化处理后得到图2（c），再对图2（c）分别进行水平和垂直投影，就可以计算出LED像素点在显示屏上的位置。

2（a）采集的蓝色图像 2（b）灰度直方 2（c）二值化图像
图2 定位处理结果

    1.2 LED像素点亮度、色度的快速检测
　　借鉴成功用于PAL（PhaseAlternatingLine,逐行倒相制）制式的电视系统中的YUV颜色模型（Y表示亮度，U和V是构成彩色的两个分量），将图像中采用的RGB颜色模型转换成式（2）的颜色模型，可以方便、快捷地计算出各像素点的相对亮度值。

　　根据色度学中的加色法原理，户外全彩LED显示屏由RGB三基色LED构成显示屏上的每个像素点，通过控制每个像素点中的某基色LED的发光强度，就可以配出各种颜色，在显示屏上显示出丰富多彩的彩色图像。在CIE（国际照明委员会）rg色度图中，色度坐标反映的是三基色各自在三刺激值总量中的相对比例，一组色度坐标表示了色相相同和饱和度相同而亮度不同的那些颜色的共同特征。
　　而led显示屏上的每个像素点总是能在待测图像中找到对应的区域。因此，可通过其对应区域内图像数据中的RGB值来确定该像素点的色度，其计算公式如式（3）。

　　设测得的LED像素点的亮度值为Y1,色度坐标为（r1,g1），分析Y1、（ri,g1）的离散性，就能确定led显示屏上亮度和色度不一致的LED像素点。
　　为验证检测方法的有效性， 本文用AvaSpec-2048微型光谱仪对同一户外全彩LED显示屏的单元模块进行了亮度和色度的对比测试。为减小计算量和方便调试， 本文采用了CIErg色度坐标系，这与光谱仪采用的国际通用的CIExy色度坐标系不同。因此，测试时要对色度坐标进行转换，如式（4）所示。

　　2 处理结果及分析
　　本文利用CCD图像传感器采集图像，对三合一表贴户外全彩LED显示屏的单元模块中的LED像素点进行了算法测试。
　　以蓝色为例，图2（a）为CCD图像传感器采集的三合一表贴单元模块显示的蓝色图像。为更好地验证该检测方法的有效性， 本文对该LED显示单元模块的某些像素点进行了遮蔽处理，形成了图2（a）中的黑色部分。

图3 麦克亚当颜色宽容量椭圆图

　　由于LED是自发光体，并且发光强度在一定范围内与提供给它的驱动电流成正比，因此在驱动电路的设计、制造和调试过程中，通过合理控制驱动电流，可以尽量减小亮度差，以平均值作为标准值来计算，应小于15%至20%。因此，为方便后续的亮度校正，实验对偏离整体亮度平均值5%以上的LED像素点进行定位和统计，以求将这些偏离较大的像素点的亮度差值控制在10%以内。在进行色度检测时，本文参照麦克亚当（D.L.MacAdam）对颜色宽容度进行量化的方法（如图3），对各LED像素点的色度坐标进行了统计，求出这些色度坐标的几何中心，并记录下与该几何中心的欧式距离大于d0的LED像素点3-5%（不同颜色d0取值不同），如式（5）。

　　表1为检测结果（以蓝色为例），其中亮度值Y1为相对亮度，正比于最大亮度255;色度坐标为（r1,g1）。

表1 检测结果统计表（蓝色）

　　用AvaSpec-2048微型光谱仪对同一单元模块进行了对比测试，其测试结果如表2所示。对比可知，本文采用的检测方法是有效、可行的，且检测速度快、精度高。

　　3 结语
　　本文运用CCD图像传感器及数字图像处理技术对户外全彩LED显示屏的亮度、色度均匀性评价提出了一种新的快速检测方法，较好地保证了显示屏上各LED像素点显示效果的一致性，为后续的亮度、色度校正工作提供了定量调试的参考依据，能大大提高户外全彩LED显示屏的检测效率和显示质量。下一步将继续开展环境光对亮度、色度检测的影响及克服方法，以及亮度、色度自动校正驱动电路的研究，最后实现对户外全彩显示屏上每个LED像素点的亮度、色度值的精确检测和校正。