一种LED显示控制方法与流程

本技术涉及led控制，更具体地说，涉及一种led显示控制方法。

背景技术：

1、随着led显示技术的快速发展，led显示器已广泛应用于各种场景，如广告屏、电视墙、公共信息显示等，具有体积小、功耗低、寿命长等优点。但是，led作为一种半导体发光元件，在长时间使用过程中，易受热负荷、电流过大等因素影响，导致发生开路或短路现象，形成显示屏上的异常或坏点，严重影响显示效果。如何提高led的显示控制稳定性，进行故障检测与响应，是当前的技术难题。

2、led显示器的驱动控制直接关系到显示质量。现有的led显示驱动方案主要采用pwm(脉宽调制)技术控制led的亮度，以及恒流源保证工作电流稳定。但在led长时间工作时，由于热负荷增加、电流过大等原因，会导致led发生开路或短路。现有驱动控制器无法对led的异常状态进行实时监测和响应，一旦出现故障点，会对显示稳定性产生很大影响。因此，如何提高对led的驱动控制精度，实现对故障点的检测与修复，是当前提高led显示控制稳定性的关键所在。

3、中国专利申请，申请号cn202021948796.0，公开日2021年3月16日，公开了一种led开短路检测及坏点去除电路，包括开短路检测模块和坏点去除模块，开短路检测模块包括开路检测模块和短路检测模块，坏点去除模块包括开路坏点去除模块和短路坏点去除模块，开路检测模块和短路检测模块分别与led显示模块连接，开路检测模块将检测的信号发送给开路坏点去除模块，短路检测模块将检测的信号发送给短路坏点去除模块，开路坏点去除模块和短路坏点去除模块分别将接收到的检测信号进行处理后依次输出给led显示驱动系统中的存储器、显示数据存储寄存器，显示数据存储寄存器将数据输出给led显示模块。本实用新型通过对led显示屏进行检测，再将判断的信号发送至坏点去处模块、led显示模块，避免了led显示屏中的十字架现象。该方案采用了外部电路的方式进行led开短路检测和坏点去除。其中，开短路检测模块对led显示模块进行检测，并将结果发送给对应的坏点去除模块。坏点去除模块经处理后，将信号发送到led显示驱动系统进行后续控制。外部电路方式控制精度和反应速度较慢，无法做到毫秒级的响应速度。

技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、针对现有技术中存在的led显示控制稳定性差的问题，本技术提供了一种led显示控制方法，通过led显示驱动芯片对pwm波形和恒流驱动信号的控制，提高了led显示控制的稳定性。

3、2.技术方案

4、本技术的目的通过以下技术方案实现。

5、本说明书提供一种led显示控制方法，包括：将待显示的图像数据输入至led显示驱动芯片；led显示驱动芯片接收输入的图像数据，对图像数据进行逐行扫描；根据扫描结果生成与图像数据中各像素点对应的脉宽调制pwm波形，pwm波形的占空比由对应像素点的灰度值确定；led显示驱动芯片的多个输出端口根据生成的pwm波形，输出与pwm波形对应的恒流驱动信号至led显示模组；led显示模组中的led灯珠阵列接收恒流驱动信号，根据恒流驱动信号的电流大小控制各led灯珠的导通时间和亮度；led显示模组采集各led灯珠两端的电压采样值，将电压采样值发送至led显示驱动芯片；led显示驱动芯片比较电压采样值与预设的开路电压阈值和短路电压阈值；根据比较结果判断各led灯珠是否处于开路状态或短路状态；led显示驱动芯片根据判断的led灯珠开路或短路状态：对处于开路状态的led灯珠对应通道的pwm波形的占空比置零，并关断对应恒流驱动信号的输出；对处于短路状态的led灯珠对应通道的pwm波形的占空比置零，并将对应恒流驱动信号的输出电流值降低至阈值。

6、进一步的，将待显示的图像数据输入至led显示驱动芯片之前，还包括：对待显示的图像数据进行预处理，将图像数据转换为rgb格式的数字视频信号，并将rgb格式的数字视频信号输入至led显示驱动芯片。优选地，将图像数据转换为rgb格式的数字视频信号之前，对待显示的图像数据进行预处理，增强图像的显示效果；图像预处理模块对输入的图像数据进行去噪处理，通过自适应滤波算法去除图像中的高频噪声，提高图像的信噪比和清晰度；图像预处理模块对图像数据进行边缘增强处理，通过检测图像的梯度变化，提取边缘轮廓信息，并对边缘像素进行适当的增强，使图像细节更加清晰明显；图像预处理模块对图像数据进行色彩校正处理，通过分析图像的色彩分布，对颜色失真或偏色的区域进行动态调整，使色彩还原更加真实自然；色彩空间转换模块，用于将预处理后的图像数据转换为rgb格式的数字视频信号；其中，色彩空间转换模块支持多种常见的图像色彩空间，如yuv、ycbcr、hsv等；色彩空间转换模块通过查找色彩空间转换表，实现不同色彩空间之间的快速转换；色彩空间转换表以sram或rom的形式集成在芯片内，提高色彩转换的实时性和精度；色彩空间转换模块将转换后的rgb数据通过内部总线传输至led显示驱动芯片的数据缓冲区，用于后续的显示控制；数据同步控制模块，用于协调图像预处理模块、色彩空间转换模块和led显示驱动芯片之间的数据传输和同步；其中，数据同步控制模块生成时钟同步信号和帧同步信号，控制图像数据在各个模块之间的流转节奏；数据同步控制模块监测数据缓冲区的容量，当数据量达到设定阈值时，及时将数据推送至led显示驱动芯片，避免数据积压或溢出；数据同步控制模块还监测led显示驱动芯片的工作状态，根据其反馈的繁忙程度，动态调整数据推送的速率，实现显示控制的负载均衡。

7、进一步的，对图像数据进行逐行扫描，包括：按照从左到右和从上到下的顺序，对图像数据的各行像素点依次进行扫描；pwm波形的占空比与对应像素点的灰度值呈正相关。优选地，pwm占空比生成模块，用于根据像素点的灰度值，生成对应的pwm波形的占空比；其中，pwm占空比生成模块包括灰度值映射单元，用于将像素点的灰度值映射为pwm波形的占空比；灰度值映射单元预置多个映射曲线，分别适用于不同的显示场景和显示效果要求；映射曲线包括线性映射、伽马校正映射和分段线性映射等；其中，线性映射曲线将灰度值与占空比呈现为简单的线性关系，适用于一般的显示场景；伽马校正映射曲线考虑了人眼对亮度的非线性响应特性，通过非线性变换使显示亮度与人眼感知更加匹配，适用于对显示效果有更高要求的场景；分段线性映射曲线将灰度范围划分为多个区间，在不同区间内采用不同的线性映射方式，可以突出某些灰度范围的显示效果，适用于特定的显示应用；pwm占空比生成模块根据不同的显示需求，动态选择相应的映射曲线，将像素点灰度值转换为最佳的pwm占空比值；pwm占空比的计算公式为：duty＝f(gray)，其中duty为占空比，gray为像素点灰度值，f(x)为所选择的映射曲线函数；pwm波形生成模块，用于根据pwm占空比生成对应的pwm波形；其中，pwm波形生成模块包括三角波发生器，用于生成频率恒定、幅值恒定的三角波信号，作为pwm波形的基准信号；pwm波形生成模块将pwm占空比值与三角波信号进行比较，当占空比值大于三角波信号时，输出高电平；否则输出低电平；通过不断改变pwm占空比值，并与三角波信号进行实时比较，可以得到占空比与像素点灰度值正相关的pwm波形；pwm波形的频率由三角波信号的频率决定，通常选择恒定的高频率，以避免低频闪烁现象，提高显示质量；

8、进一步的，输出与pwm波形对应的恒流驱动信号至led显示模组，包括：根据pwm波形的占空比，生成与pwm波形对应的脉宽调制控制信号；根据生成的脉宽调制控制信号的高低电平进行导通和关断，对恒定电流信号进行脉宽调制，生成与pwm波形对应的恒流驱动信号；其中，脉宽调制控制信号的高电平持续时间对应pwm波形的占空比；将生成的恒流驱动信号输出至led显示模组，以驱动led灯珠发光。

9、进一步的，判断led灯珠处于开路状态的条件，包括：利用电压采样电路，按预设采样频率对各led灯珠两端的电压进行采用，得到电压采样值；当led灯珠两端的电压采样值大于开路电压阈值，且持续时间超过预设时长，则判断led灯珠处于开路状态；当led灯珠两端的电压采样值小于短路电压阈值，且持续时间超过预设时长，则判断led灯珠处于短路状态。

10、进一步的，当led灯珠处于短路状态时，将对应恒流驱动信号的输出电流降低至阈值，阈值为额定输出电流的10％至20％。

11、进一步的，led显示驱动芯片包括多个恒流驱动单元，每个恒流驱动单元对应一个输出端口，用于输出恒流驱动信号；其中，恒流驱动单元包含：数模转换器dac，将显示控制信号转换为模拟电流控制信号；基准电流源，提供基准电流；电流镜电路，对基准电流进行复制，并根据模拟电流控制信号控制复制基准电流的大小，以生成与显示控制信号对应的恒流驱动信号；恒流输出端口，将生成的恒流驱动信号输出至对应的输出端口。

12、进一步的，led显示驱动芯片输出端口的接口类型为spi接口。led显示驱动芯片包含只读存储器，存储检测到的led灯珠的开路和短路状态。

13、进一步的，led显示驱动芯片，还包括：故障处理电路，用于在显示下一帧图像之前，关闭检测到开路或短路的恒流驱动单元对应的通道；读取只读存储器中存储的led灯珠开路和短路状态，将开路或短路的led灯珠作为故障灯珠，并将故障灯珠的位置信息发送至故障处理电路；故障处理电路根据接收到的位置信息，向对应的恒流驱动单元发送关断控制信号；恒流驱动单元在显示下一帧图像之前，关闭对应的输出端口。

14、进一步的，led显示驱动芯片，还包括：插值补偿电路，用于对故障灯珠的led通道进行数据补偿；其中，插值补偿电路基于故障灯珠的相邻的正常灯珠的显示数据，采用插值算法估计出故障灯珠对应的显示数据，作为补偿数据；将补偿数据，发送至故障灯珠的相邻的正常灯珠对应的恒流驱动单元；恒流驱动单元根据接收到的补偿数据，调整输出至故障灯珠的相邻的正常灯珠的恒流大小，以使led灯珠的亮度变化呈线性过渡。优选地，获取补充数据：自适应插值算法模块，用于根据不同的故障场景，动态选择最优的插值算法，提高补偿数据的估计精度；其中，自适应插值算法模块预置多种常用的插值算法，如最近邻插值、双线性插值、双三次插值等；自适应插值算法模块通过分析故障灯珠周围的像素分布特征，如边缘方向、纹理复杂度等，自适应地选择最匹配的插值算法；对于边缘方向明显的区域，优先选择方向性较强的插值算法，如双三次插值，以保留边缘的清晰度；对于纹理复杂、细节丰富的区域，优先选择保真度较高的插值算法，如双线性插值，以避免细节丢失或过度模糊；对于平坦、渐变的区域，优先选择计算简单的插值算法，如最近邻插值，以减少计算量和功耗；多尺度插值模块，用于在不同的尺度下对故障灯珠的显示数据进行估计和补偿，提高补偿效果的平滑性和自然性；其中，多尺度插值模块将故障灯珠周围的区域划分为多个尺度级别，如2x2、4x4、8x8等；在每个尺度级别上，分别应用插值算法估计故障灯珠的显示数据，得到一组补偿数据；多尺度插值模块通过加权平均的方式，将不同尺度级别上的补偿数据进行融合，得到最终的补偿结果；融合权重的设置考虑了不同尺度级别的重要性和可信度，通常给予中心区域的尺度级别更高的权重；通过多尺度融合，可以在保证细节补偿精度的同时，提高补偿效果的平滑过渡和自然融合；

15、时域相关性补偿模块，用于利用视频序列在时间维度上的相关性，对故障灯珠的显示数据进行跨帧补偿，提高补偿的时间连续性；其中，时域相关性补偿模块在当前帧的插值补偿的基础上，结合前后相邻帧的对应位置的显示数据，对补偿结果进行时域修正；通过帧间运动估计和运动补偿技术，预测前后帧的对应位置像素的运动趋势，将其引入当前帧的补偿过程；通过时域相关性分析，判断前后帧补偿结果的相似度和连续性，对当前帧的补偿结果进行平滑处理；在保证帧内补偿精度的同时，兼顾帧间补偿的一致性，减少闪烁和跳变现象，提高视觉体验；自适应亮度调节模块，用于根据插值补偿后的显示数据，动态调整led灯珠的亮度，使补偿区域的亮度过渡更加自然；其中，自适应亮度调节模块分析补偿区域和周围正常区域的亮度分布特征，提取亮度梯度和动态范围等参数；根据提取的亮度特征参数，自适应地生成一个亮度调节曲线，用于指导led灯珠的亮度调节；亮度调节曲线考虑了亮度的动态范围、过渡速率和非线性响应等因素，使补偿区域的亮度变化更加平滑、连续；通过亮度调节曲线控制恒流驱动单元的输出电流大小，实现led灯珠亮度的动态调制，提高补偿效果的真实感和自然感。

16、3.有益效果

17、相比于现有技术，本技术的优点在于：

18、led显示驱动芯片能够实时监测和分析各个led灯珠的状态，当出现开路或短路等故障时，能够及时检测到，相比现有检测方式更加快速和精确，从而提高了系统的故障诊断能力；

19、驱动芯片能够针对性地仅关闭发生故障的led通道，而不是全部关闭，这样可以最大限度地保持其他正常工作的led，提高了显示系统的可用性和稳定性；

20、通过调整pwm波形和驱动电流，可以有效防止故障点对其他led元件的负面影响，保护了led显示模组的整体稳定性和可靠性；

21、采用数据补偿算法，能够弥补关闭的故障点对图像显示的影响，保证了图像质量，提升了用户体验；

22、驱动芯片与led显示模组集成在一体，控制精确度高，避免了外部环境对控制信号的干扰，提高了led显示控制的可靠性和稳定性。