基于機(jī)器視覺的LED顯示屏智能化測試系統(tǒng)探析

孫建 郎浙徽 胡學(xué)勛

中圖分類號：TN873? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：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合，則需要讓一種檢測設(shè)備來直接矯正顯示模塊的亮度和顏色。例如，如果面對一塊已經(jīng)在體育場和其他多種場合被使用的顯示牌，即便在安裝時整個顯示屏所顯示的效果非常理想，供應(yīng)商也會提供與之匹配的相關(guān)費用，并借助這些被測試之后的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顯示屏智能化測試系統(tǒng)分析

1.機(jī)器視覺

美國制造工程師協(xié)會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。有時只需要將被測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間轉(zhuǎn)換成模擬信號，所有的信號再被數(shù)字化之后又會進(jìn)入計算機(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在第一時間轉(zhuǎn)換成電壓信號。如果確實需要想要得到被計算機(jī)處理的數(shù)字信號，就需要第一時間處理有關(guān)的視頻信號，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

（1）LabVIEW軟件編程平臺

LabVIEW是由NI公司所提出的與圖形軟件相關(guān)的編程平臺，這是LED顯示屏智能化測試系統(tǒng)中非常重要的一個平臺，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，所以這樣一個平臺又被稱為面向工程師和科學(xué)家的編程平臺。

（2） PCI-1411圖像采集卡

PCI-1411圖像采集卡是PCI進(jìn)行接口時所采用的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所獲得的圖像將會直接被傳入到存儲器內(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轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。

此外，PCI-1411采集卡也會借助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，實際也是為了能夠提供針對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算機(jī)和板卡有關(guān)的工作。實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過程。

實踐中，這樣一個虛擬一起開發(fā)平臺可以讓整個軟件都更好地支持整個系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)作。

3.真色彩顯示模塊測試系統(tǒng)硬件設(shè)計

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

直接被檢測的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)換之后來對合適的信號進(jìn)行量化。等到輸出合適的數(shù)字信號之后再借助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間被存入SDRAM中，等到接收到相應(yīng)的控制信號之后又可以直接從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)動芯片，最終才能夠控制整個顯示屏，整個硬件結(jié)構(gòu)主要包括如下幾個方面的內(nèi)容：

（1）CCD攝像頭

一般可以采用CCD攝像頭來直接測試圖像系統(tǒng)，在選擇攝像頭時更應(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）計算機(jī)設(shè)備

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

（4）LED顯示屏實驗板

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

（5）顯示屏驅(qū)動芯片

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)動器的一行會直接連接到電源的一端，驅(qū)動器內(nèi)部的另一端線又會連接到電源的另外一端。但是如果行驅(qū)動運(yùn)行到i行時，驅(qū)動器內(nèi)部的j行就會發(fā)揮巨大的作用，對應(yīng)LED器具內(nèi)部驅(qū)動器的數(shù)據(jù)就會按照要求進(jìn)行顯示，為的是最后控制整個電路更好地運(yùn)行。所以在讓整個電路運(yùn)行時一定要準(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)行的方式非常簡單，只要簡單運(yùn)用這種方法就可以對顯示屏全面進(jìn)行控制。

三、結(jié)語

綜上所述，本文重點從機(jī)器視覺、虛擬儀器開發(fā)平臺、真色彩顯示模塊和硬件設(shè)計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)部的智能化測試系統(tǒng)確實可以發(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 LED顯示屏確實可以更好地貼近人的真實感受，為的也是更好地改變目前低效的目測方式。

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