基于機(jī)器視覺的LED顯示屏智能化測(cè)試系統(tǒng)探析

孫建 郎浙徽 胡學(xué)勛

中圖分類號(hào)：TN873? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.07.083

最近幾年，LED顯示屏作為一種常用的多媒體技術(shù)并在工作和生活中發(fā)揮更大的作用，本文重點(diǎn)分析以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)的LED顯示屏和智能化系統(tǒng)所發(fā)揮的作用。

一 、研究背景

在遇到我國顯示屏模塊生產(chǎn)中的標(biāo)準(zhǔn)化問題，多數(shù)LED顯示屏都需要先測(cè)試與顯示屏有關(guān)的基本性能，更需要判斷其是否符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如果真的遇到一些特殊的場(chǎng)合，則需要讓一種檢測(cè)設(shè)備來直接矯正顯示模塊的亮度和顏色。例如，如果面對(duì)一塊已經(jīng)在體育場(chǎng)和其他多種場(chǎng)合被使用的顯示牌，即便在安裝時(shí)整個(gè)顯示屏所顯示的效果非常理想，供應(yīng)商也會(huì)提供與之匹配的相關(guān)費(fèi)用，并借助這些被測(cè)試之后的RGB二極管來和亮度相似的LED管更好地組合在一起，這樣才能夠?qū)⑦@些測(cè)試過后的二極管和電流上亮度相似的LED更好地組合在一起。在此背景下，本文有效地分析以機(jī)器視覺LED顯示屏為基礎(chǔ)的智能化測(cè)試系統(tǒng)所扮演的角色。

二 、基于機(jī)器視覺的LED顯示屏智能化測(cè)試系統(tǒng)分析

1.機(jī)器視覺

美國制造工程師協(xié)會(huì)主要采用如下方法來定義機(jī)器視覺：機(jī)器視覺主要通過借助光學(xué)和非接觸傳感器來接收新的真實(shí)物體圖像，并在之后更好地控制機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。目前常見的機(jī)器人視覺裝置主要是由光源、光學(xué)系統(tǒng)、攝像機(jī)和其他不同類型的單元構(gòu)成。有時(shí)只需要將被測(cè)試的物體先放在鏡頭前面，并配上合適的光照條件就可以將物體圖形在第一時(shí)間轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，所有的信號(hào)再被數(shù)字化之后又會(huì)進(jìn)入計(jì)算機(jī)內(nèi)部。

在機(jī)器視覺系統(tǒng)內(nèi)部，更多的攝像機(jī)可以將光敏元件接受到的光信號(hào)在第一時(shí)間轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。如果確實(shí)需要想要得到被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)，就需要第一時(shí)間處理有關(guān)的視頻信號(hào)，并讓圖像采集卡發(fā)揮更大的作用。

2.虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)

（1）LabVIEW軟件編程平臺(tái)

LabVIEW是由NI公司所提出的與圖形軟件相關(guān)的編程平臺(tái)，這是LED顯示屏智能化測(cè)試系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)平臺(tái)，多數(shù)科學(xué)家可以借助定義來連接各種代表不同功能的圖標(biāo)，并更好地建立其只有具有較高編程水平程序員才能夠編寫的程序，所以這樣一個(gè)平臺(tái)又被稱為面向工程師和科學(xué)家的編程平臺(tái)。

（2） PCI-1411圖像采集卡

PCI-1411圖像采集卡是PCI進(jìn)行接口時(shí)所采用的IMAQ設(shè)備，為的是支持更多的公司來模擬攝像機(jī)和其他不同類型的視頻標(biāo)準(zhǔn)。借助PCI-1411所獲得的圖像將會(huì)直接被傳入到存儲(chǔ)器內(nèi)部，并不斷支持每秒25幀和30幀的掃描，8位數(shù)的閃存也將直接將模擬的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。

此外，PCI-1411采集卡也會(huì)借助IMAQ去冬來保存更多的圖像，并支持系統(tǒng)在多種不同的語言環(huán)境中運(yùn)作，實(shí)際也是為了能夠提供針對(duì)圖像采集的一種可靠的API，最終才能夠更加高效地完成與計(jì)算機(jī)和板卡有關(guān)的工作。實(shí)踐中如果可以高效運(yùn)用美國NI公司所生產(chǎn)的其他軟件就可以獲得處理圖像的整個(gè)過程。

實(shí)踐中，這樣一個(gè)虛擬一起開發(fā)平臺(tái)可以讓整個(gè)軟件都更好地支持整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)作。

3.真色彩顯示模塊測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

整體真色彩模塊測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)部的硬件主要分為如下幾個(gè)部分：

直接被檢測(cè)的LDE顯示屏內(nèi)部的圖像信息可以借助鏡頭來傳輸?shù)綀D像傳感器內(nèi)部，再在進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換之后來對(duì)合適的信號(hào)進(jìn)行量化。等到輸出合適的數(shù)字信號(hào)之后再借助PCI總線來傳輸?shù)絇C機(jī)內(nèi)部，并直接處理合適的圖像算法。借助單片機(jī)接收的顯示信息可以再第一時(shí)間被存入SDRAM中，等到接收到相應(yīng)的控制信號(hào)之后又可以直接從SDRAM中讀取相關(guān)的數(shù)據(jù)，并高效地傳輸給顯示屏內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)芯片，最終才能夠控制整個(gè)顯示屏，整個(gè)硬件結(jié)構(gòu)主要包括如下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

（1）CCD攝像頭

一般可以采用CCD攝像頭來直接測(cè)試圖像系統(tǒng)，在選擇攝像頭時(shí)更應(yīng)該充分考慮像素分辨率和鏡頭焦距等兩大因素。

（2）圖像采集卡

本系統(tǒng)中重點(diǎn)采用NI公司所主導(dǎo)的IMAQ PCI-1411圖像采集卡，圖像最大分辨率為768*574*33bit。

（3）計(jì)算機(jī)設(shè)備

系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可以同時(shí)完成獲取系統(tǒng)信息、處理和其他不同環(huán)節(jié)的工作。但是因?yàn)槎鄶?shù)圖像內(nèi)部的信息量較大，處理的時(shí)間較長(zhǎng)，所以一定要讓系統(tǒng)內(nèi)部的計(jì)算機(jī)具有較強(qiáng)的運(yùn)算能力。實(shí)驗(yàn)中所使用的計(jì)算機(jī)內(nèi)存為512MB，硬盤內(nèi)存有80GB。

（4）LED顯示屏實(shí)驗(yàn)板

為了能夠提升LED顯示屏模塊運(yùn)行的效率，可以在試驗(yàn)中選擇合適的三基色LED燈，并拼接成8*8的LED顯示屏模塊，為的是提升實(shí)驗(yàn)的效率。整個(gè)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

（5）顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片

圖2顯示了傳統(tǒng)LED圖文顯示屏的電路框結(jié)構(gòu)。行驅(qū)動(dòng)器的一行會(huì)直接連接到電源的一端，驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的另一端線又會(huì)連接到電源的另外一端。但是如果行驅(qū)動(dòng)運(yùn)行到i行時(shí)，驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的j行就會(huì)發(fā)揮巨大的作用，對(duì)應(yīng)LED器具內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)就會(huì)按照要求進(jìn)行顯示，為的是最后控制整個(gè)電路更好地運(yùn)行。所以在讓整個(gè)電路運(yùn)行時(shí)一定要準(zhǔn)備好相關(guān)的數(shù)據(jù)，一旦這一行上通行之后，LED發(fā)光器件就可以顯示新的數(shù)據(jù)。這種運(yùn)行的方式非常簡(jiǎn)單，只要簡(jiǎn)單運(yùn)用這種方法就可以對(duì)顯示屏全面進(jìn)行控制。

三、結(jié)語

綜上所述，本文重點(diǎn)從機(jī)器視覺、虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)、真色彩顯示模塊和硬件設(shè)計(jì)等不同的方面來分析機(jī)器視覺在LED顯示屏發(fā)揮的作用，其中內(nèi)部的智能化測(cè)試系統(tǒng)確實(shí)可以發(fā)揮更大的作用。由于篇幅所限，相關(guān)人員并沒有能夠分析智能化測(cè)試系統(tǒng)中別的部分的內(nèi)容。但是以機(jī)器視覺技術(shù)為手段來檢測(cè) LED顯示屏確實(shí)可以更好地貼近人的真實(shí)感受，為的也是更好地改變目前低效的目測(cè)方式。

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