專利名稱：用于自動調節(jié)戶外led顯示屏亮度的控制系統(tǒng)及控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度的控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術：
戶外LED顯示屏顯示內容的清晰程度與顯示屏自身發(fā)光亮度有關，同時與環(huán)境光有關，比如太陽的照射。若太陽光線越強，顯示屏的內容就越不容易被看清，顯示屏的亮度就需要提高；若太陽光線較弱，當然夜晚最弱，顯示屏的亮度就可以降低，降低后的好處是
I、顯示屏不刺眼，2、顯示屏功耗降低,3、能夠提高顯示屏LED燈的壽命?；\統(tǒng)地說，環(huán)境光越強將越降低顯示屏的清晰程度。準確的說，人們所觀察到的LED顯示屏的清晰程度，并不直接受環(huán)境光影響，而是受環(huán)境光經(jīng)顯示屏反射到人眼中的光線強度影響，反射光越強越降低顯示屏的清晰程度?，F(xiàn)有的測光方法如CN100578602C等，主要測的是環(huán)境光的強度，而不是反射光的強度。LED顯示屏的環(huán)境光與其反射光并不是線性關系，在有些情況下非常不相關。情況I :為減少陽光對戶外LED顯示屏的影響，LED發(fā)光像素都有一個遮光的帽檐，帽檐使發(fā)光像素有一個局部的暗區(qū)，增加顯示的對比度，帽檐太短遮光效果不好，帽檐太長遮擋其他發(fā)光像素發(fā)光，當陽光接近垂直地面照射顯示屏時，如中午時，即使陽光很強，環(huán)境光也很強，由于帽檐的遮擋，其反射光也不會很強；當陽光接近平行地面照射顯示屏時，如日出日落時，即使陽光較弱，環(huán)境光也較弱，由于陽光直接照射到LED發(fā)光像素上，其反射光也不會很弱。當多云天氣，陽光經(jīng)過云層的折射變成了多個方向的光線，也使得反射光與環(huán)境光不能建立對應關系。情況2 :反射光除了與陽光照射角度有關外，還與顯示屏的結構和材料有關LED發(fā)光像素的帽檐結構不同，其反射光的強弱就不同；顯示屏表面材料的反光性能也影響反射光的強弱，當顯示屏風吹日曬、其表面落滿灰塵時，其反射光也要增大。所以必須根據(jù)顯示屏反射光的強弱調節(jié)顯示屏的亮度才能保證其調節(jié)的有效性。LED顯示屏的灰度等級問題為使顯示內容有層次感，LED顯示屏設計有灰度等級，一般是用發(fā)光的占空比來實現(xiàn)的。例如256級灰度，其灰度值選擇為0/255，1/255，2/255，…，255/255之一，其中1/255級灰度的實現(xiàn)為1個單位的時間LED燈發(fā)光，254個單位的時間LED燈不發(fā)光，重復上述過程的頻率超過50Hz，人眼看不出閃爍。由于占空比與平均發(fā)光亮度的非線性，使得灰度等級具有非線性特性，可以增加灰度等級的數(shù)目進行非線性校正。LED顯示屏的每個像素點可以具有不同的灰度值。LED顯示屏的亮度等級問題LED顯示屏設計有亮度等級，也可以是用發(fā)光的占空比來實現(xiàn)。比如16級亮度，其亮度值為0/15，1/15，2/15，…，15/15。亮度等級也具有非線性特性，一般不需要進行非線性校正。LED顯示屏整體具有一個亮度等級。LED燈的衰減問題如果LED燈的亮度沒有衰減，LED顯示屏的亮度等級可以完全根據(jù)LED顯示屏的反射光的強弱來確定。但是，LED燈的亮度在使用一段時間后，一般一年左右，會有一個較為明顯的衰減。在相同的反射光下，原本能滿足清晰可見的亮度等級的發(fā)射光，經(jīng)過LED燈亮度的衰減后，其亮度不一定能滿足LED顯示屏內容清晰可見的效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是為解決自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度問題，提供一種用于自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度控制系統(tǒng)及控制方法。本發(fā)明的方法是用實時測得發(fā)射光和反射光之t匕，即信噪比，來確定LED顯示屏的亮度等級。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn)一種用于自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度的控制系統(tǒng)，包括戶外LED顯示屏、測試模塊、米集發(fā)射光和反射光的光學系統(tǒng)、光傳感器、信號放大器、模數(shù)轉換器、LED顯不屏亮度自動控制系統(tǒng)；所述戶外LED顯示屏通過LED顯示屏控制器控制；所述測試模塊設置在戶外LED顯示屏上，或者測試模塊獨立設置，與戶外LED顯示屏在同一個平面上；所述采集發(fā)射光的光學系統(tǒng)包括遮光罩和定焦鏡頭，所述遮光罩和定焦鏡頭安裝于戶外LED顯不屏的對面下方；所述定焦鏡頭和測試模塊由LED顯示屏控制器控制、掃描和驅動；所述遮光罩屏蔽無用的環(huán)境光，所述定焦鏡頭影像測試模塊的發(fā)射光到光傳感器，光傳感器將光信號轉 換成電信號，并通過信號放大器放大，經(jīng)過信號放大器放大的模擬信號給模數(shù)轉換器，變?yōu)橄鄳臄?shù)字信號，傳送到LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)，進行其亮度自動調節(jié)。所述用于自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度的控制系統(tǒng)的控制方法，其步驟如下第一步由LED顯示屏控制器控制測試模塊不發(fā)光，測光系統(tǒng)測得數(shù)據(jù)即為反射光的數(shù)值，為無效的噪聲，假設為N ；第二步由LED顯示屏控制器控制測試模塊，按照當前的顯示屏亮度等級發(fā)光，測光系統(tǒng)測得數(shù)據(jù)為發(fā)射光和反射光之和，減去反射光N，得到發(fā)射光，為有效信號，假設為S ；第三步按照公式I計算，得到信噪比SNR ；SNR=S/N (I)第四步根據(jù)SNR確定戶外LED顯示屏的亮度等級，當SNR小于門限SNRmin時，LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)控制戶外LED顯示屏的當前亮度等級逐級遞增，直到當前亮度等級達到亮度等級的最大級，或直到當前亮度等級能滿足SNR大于SNRmin且當前亮度等級減I級便不能滿足SNR大于SNRmin時，LED顯示屏以當前亮度等級顯示；當SNR大于門限SNRmin時，LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)控制戶外LED顯示屏的當前亮度等級逐級遞減，直到當前亮度等級達到亮度等級的最小級，或直到當前亮度等級能滿足SNR大于SNRmin且當前亮度等級減I級便不能滿足SNR大于SNRmin時，LED顯示屏以當前亮度等級顯示；當SNR等于SNRmin時，LED顯示屏以當前亮度等級顯示；其中，SNRmin的確定方法為在不同天氣條件下，設置戶外LED顯示屏為各種亮度等級，重復前述步驟中第一步至第三步，測試信噪比SNR，得到能滿足人們清晰觀看戶外LED顯示屏內容的最低信噪比為SNRmin，尤其是測試太陽光最強、光線的方向最接近平行地面的情況下的信噪比SNRmin。所述上述步驟中第一步至第四步根據(jù)太陽光的變化，定時執(zhí)行，比如30分鐘執(zhí)行
一次即可。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，使用了信噪比SNR評價指標，實時測得發(fā)射光和反射光之比，在滿足人們能看清戶外LED顯示屏內容的前提下，能更加準確地控制戶外LED顯示屏的亮度，使戶外LED顯示屏具有較好的顯示效果、節(jié)電效果，減少LED燈的衰減，使戶外LED顯示屏的壽命延長。


圖I為本發(fā)明的控制系統(tǒng)。圖2為本發(fā)明測光步驟流程圖；圖3為一個平面的戶外LED顯示屏的控制系統(tǒng)示意圖；
圖4為兩個平面的戶外LED顯示屏的控制系統(tǒng)示意圖；圖5為三個平面的戶外LED顯示屏的控制系統(tǒng)示意圖；圖6為一個曲面的戶外LED顯示屏的控制系統(tǒng)示意圖。其中101、戶外LED顯示屏；102、遮光罩；103、定焦鏡頭；104、光傳感器；105、LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)；106、信號放大器；107、模數(shù)轉換器；108、LED顯示屏控制器；109、測試模塊。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明實施例I :圖I和圖3為一套用于自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度的控制系統(tǒng)，包括戶外LED顯不屏101、測試模塊110、米集發(fā)射光和反射光的光學系統(tǒng)、光傳感器104、信號放大器106、模數(shù)轉換器107、LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)105 ;所述戶外LED顯示屏101通過LED顯示屏控制器108控制；所述測試模塊109設置在戶外LED顯示屏101上，或者測試模塊109獨立設置，與戶外LED顯示屏101在同一個平面上；所述采集發(fā)射光的光學系統(tǒng)包括遮光罩102和定焦鏡頭103，所述遮光罩102和定焦鏡頭103安裝于戶外LED顯示屏的對面的下方，以不遮擋LED顯示屏為準；所述定焦鏡頭103和測試模塊109由LED顯示屏控制器108控制、掃描和驅動；所述遮光罩102屏蔽無用的環(huán)境光，所述定焦鏡頭103影像測試模塊109的發(fā)射光到光傳感器104，光傳感器104將光信號轉換成電信號，并通過信號放大器106放大，經(jīng)過信號放大器106放大的模擬信號給模數(shù)轉換器107，變?yōu)橄鄳臄?shù)字信號，傳送到LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)105，進行其亮度自動調節(jié)。光傳感器104，可以使用NEC公司生產(chǎn)yH)3575D，它是一種高靈敏度、低暗電流、1024像元的內置采樣保持電路和放大電路的線陣CCD圖像傳感器，將光信號轉換成電信號，進一步給信號放大器放大。所述LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)105根據(jù)相應的數(shù)字信號，得出戶外LED顯示屏101應該顯示的亮度等級，送給戶外LED顯示屏101，進行其亮度的自動調節(jié)。如圖2所示，用于自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度的控制系統(tǒng)的控制方法，步驟如下第一步由LED顯示屏控制器控制測試模塊不發(fā)光，測光系統(tǒng)測得數(shù)據(jù)即為反射光的數(shù)值，為無效的噪聲，假設為N ；第二步由LED顯示屏控制器108控制測試模塊109，按照當前的顯示屏亮度等級發(fā)光，測光系統(tǒng)測得數(shù)據(jù)為發(fā)射光和反射光之和，減去反射光N，得到發(fā)射光，為有效信號，假設為S。第三步按照公式I計算，得到信噪比SNR ；SNR=S/N (I)第四步根據(jù)SNR確定戶外LED顯示屏101的亮度等級，當SNR小于門限SNRmin時，LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)105控制戶外LED顯示屏的當前亮度等級逐級遞增，直到當前亮度等級達到亮度等級的最大級，或直到當前亮度等級能滿足SNR大于SNRmin且當前亮度等級減I級便不能滿足SNR大于SNRmin時,戶外LED顯示屏101以當前亮度等級顯示；當SNR大于門限SNRmin時，LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)105控制戶外LED顯示屏101的當前亮度等級逐級遞減，直到當前亮度等級達到亮度等級的最小級，或直到當前亮度等級能滿足SNR大于SNRmin且當前亮度等級減I級便不能滿足SNR大于SNRmin時，戶外LED顯示屏101以當前亮度等級顯示；當SNR等于SNRmin時,戶外LED顯示屏101以當前亮度等級顯示； 其中，SNRmin的確定方法為在不同天氣條件下，設置戶外LED顯示屏為各種亮度等級，重復前述步驟中第一步至第三步，測試信噪比SNR，得到能滿足人們清晰觀看戶外LED顯示屏內容的最低信噪比為SNRmin，尤其是測試太陽光最強、光線的方向最接近平行地面的情況下的信噪比SNRmin。上述步驟一到步驟四，根據(jù)太陽光的變化，定時執(zhí)行，比如30分鐘執(zhí)行一次即可。實施例2 如圖4所示，為雙面屏的用于自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度控制系統(tǒng)，可以是兩套實施例I的控制系統(tǒng)。實施例3:如圖5所示，為三面屏的用于自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度控制系統(tǒng)，可以是三套實施例I的控制系統(tǒng)。實施例4 如圖6所示，為曲面屏的測光控制系統(tǒng)，可以是多套實施例I的控制系統(tǒng)。
權利要求
1.一種用于自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度的控制系統(tǒng)，其特征是，包括戶外LED顯示屏、測試模塊、采集發(fā)射光和反射光的光學系統(tǒng)、光傳感器、信號放大器、模數(shù)轉換器、LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)；所述戶外LED顯示屏通過LED顯示屏控制器控制；所述測試模塊設置在戶外LED顯示屏上，或者測試模塊獨立設置，與戶外LED顯示屏在同一個平面上；所述采集發(fā)射光的光學系統(tǒng)包括遮光罩和定焦鏡頭，所述遮光罩和定焦鏡頭安裝于戶外LED顯示屏的對面下方；所述定焦鏡頭和測試模塊由LED顯示屏控制器控制、掃描和驅動；所述遮光罩屏蔽無用的環(huán)境光，所述定焦鏡頭影像測試模塊的發(fā)射光到光傳感器，光傳感器將光信號轉換成電信號，并通過信號放大器放大，經(jīng)過信號放大器放大的模擬信號給模數(shù)轉換器，變?yōu)橄鄳臄?shù)字信號，傳送到LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)，進行其亮度自動調節(jié)。
2.一種用于自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度的控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是，步驟如下 第一歩由LED顯示屏控制器控制測試模塊不發(fā)光，測光系統(tǒng)測得數(shù)據(jù)即為反射光的、數(shù)值，為無效的噪聲，假設為N ； 第二步由LED顯示屏控制器控制測試模塊，按照當前的顯示屏亮度等級發(fā)光，測光系統(tǒng)測得數(shù)據(jù)為發(fā)射光和反射光之和，減去反射光N，得到發(fā)射光，為有效信號，假設為S ；第三步按照公式I計算，得到信噪比SNR ； SNR=S/N (I) 第四步根據(jù)SNR確定戶外LED顯示屏的亮度等級，當SNR小于門限SNRmin吋，LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)控制戶外LED顯示屏的當前亮度等級逐級遞增，直到當前亮度等級達到亮度等級的最大級，或直到當前亮度等級能滿足SNR大于SNRmin且當前亮度等級減I級便不能滿足SNR大于SNRmin時,LED顯示屏以當前亮度等級顯示；當SNR大于門限SNRmin吋，LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)控制戶外LED顯示屏的當前亮度等級逐級遞減，直到當前亮度等級達到亮度等級的最小級，或直到當前亮度等級能滿足SNR大于SNRmin且當前亮度等級減I級便不能滿足SNR大于SNRmin吋，LED顯示屏以當前亮度等級顯示；當SNR等于SNRmin時，LED顯示屏以當前亮度等級顯示； 其中，SNRmin的確定方法為在不同天氣條件下，設置戶外LED顯示屏為各種亮度等級，重復前述步驟中第一歩至第三歩，測試信噪比SNR，得到能滿足人們清晰觀看戶外LED顯示屏內容的最低信噪比為SNRmin，尤其是測試太陽光最強、光線的方向最接近平行地面的情況下的信噪比SNRmin。
3.如權利要求2所述用于自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度的控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是，權利要求2中所述的控制方法步驟根據(jù)太陽光的變化，定時執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于自動調節(jié)戶外LED顯示屏亮度的控制系統(tǒng)及控制方法。所述控制系統(tǒng)包括戶外LED顯示屏、測試模塊、采集發(fā)射光和反射光的光學系統(tǒng)、光傳感器、信號放大器、模數(shù)轉換器、LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)；所述戶外LED顯示屏通過LED顯示屏控制器控制；所述采集發(fā)射光的光學系統(tǒng)包括遮光罩和定焦鏡頭，定焦鏡頭和測試模塊由LED顯示屏控制器控制、掃描和驅動；所述遮光罩屏蔽無用的環(huán)境光，定焦鏡頭影像測試模塊的發(fā)射光到光傳感器，光傳感器將光信號轉換成電信號，并通過信號放大器放大，經(jīng)過信號放大器放大的模擬信號給模數(shù)轉換器，變?yōu)橄鄳臄?shù)字信號，傳送到LED顯示屏亮度自動控制系統(tǒng)，進行其亮度自動調節(jié)。
文檔編號G09G3/32GK102737584SQ20121025315
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月21日 優(yōu)先權日2012年7月21日
發(fā)明者楊峰, 翟臨博 申請人:山東師范大學