一种LED显示屏运行监控方法和系统

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技术领域\n本发明涉及控制，尤其涉及一种LED显示屏运行监控方法和系统。\n背景技术\n现有的LED显示屏系统，如图1所示，一般包括一台计算机设备1A、视频控制器2A和LED显示屏3A。计算机设备1A进行内容播放，视频控制器2A将播放内容发送到LED显示屏3A，LED显示屏3A显示播放的内容。\n图1所示系统只能进行内容播放(如视频、图片、文字等)。由于LED显示屏系统一般安装在离管理人员较远的地方，管理人员不能经常看到LED显示屏3A，对LED显示屏3A中出现模组工作异常的情况不得而知。因此需要安装一套显示屏运行监控系统，使管理人员能够知道LED显示屏3A的模组是否正常工作。\n现有比较常用的显示屏监控方案有：\n1)采用摄像头对LED显示屏3A显示内容进行网络监控。\n如图2所示，在LED显示屏3A的前面安装摄像机4A，摄像机4A将拍摄到的视频传到网络视频服务器5A，网络视频服务器5A连接到Internet，配置有固定IP或域名，并运行视频服务。管理人员在远程用客户机1B(计算机)通过网络按提供的IP或域名连接到网络视频服务器5A，查看LED显示屏3A所播放的视频。\n虽然这种方法能够随时查看LED显示屏3A的显示内容，但只能由人工进行查看，不能由客户机1B(计算机)进行自动监控。\n这种方法需要进行网络布线，需要人员经常查看显示内容，对于LED显示屏3A的监控需要付出较大的成本。由于网络带宽的限制，所看到的视频图像通常都比较小，常常不能发现LED显示屏3A上的坏块。\n2)采用硬件设备对LED显示屏3A里的模组进行监控。\n如图3所示，LED显示屏3A中的监控模块定时对箱体3A1内的模组工作状态进行监测，将监测结果通过RS232/485线发送到计算机1C。\n由于一个LED显示屏3A常常由几十个箱体3A1构成，每个箱体3A1包含有十多个模组，因而一个LED显示屏3A常常有几百个模组。采用这种方法需要对众多的模组进行改造，并对每个模组的状态数据进行接收，所花的成本相当庞大。\n况且，这种方法对于已经生产、交付使用的LED显示屏3A无法进行监控。\n总之，现有显示屏监控技术成本较高，适应能力不强。\n发明内容\n本发明的目的在于提供一种LED显示屏运行监控方法和系统，以克服现有技术中成本较高、适应能力不强的缺点。\n本发明所采用的LED显示屏运行监控方法采用如下步骤：\nA0、计算机设备通过视频控制器向LED显示屏发送反映LED显示屏物理尺寸的几何视频图像，摄像机摄取相应的几何图像，所述几何图像传递回计算机设备，计算机设备根据所述几何视频图像和几何图像，得到几何视频图像和几何图像中所反映的坐标信息，并将坐标信息保存；所述的几何视频图像具有黑色背景和亮点；\nA、计算机设备通过视频控制器向LED显示屏分两次发送、每次发送一幅监控视频图像，两幅监控视频图像均为纵横黑白方格交错的图像，两幅监控视频图像之间具有黑白互补显示的特性，摄像机摄取两幅相应的监控图像，所述两幅监控图像分别传递回计算机设备并保存；\nB、计算机设备对两个监控图像中每个对应象素的颜色和亮度计算差值的绝对值，得到一幅新的合成图像，并进行二值化处理，根据坐标信息，对合成图像进行畸变校正，产生与LED显示屏一致的结果图像，根据LED显示屏中箱体的模组布局以及每个箱体中模组的LED布局，确定结果图像中各个象素位置与各个模组的对应关系，对应于每个模组，结果图像中的亮点个数超过已设定阈值，则认定该模组正常工作，否则，该模组工作不正常。\n所述的步骤A0包括如下步骤：\nA01、计算机设备通过视频控制器向LED显示屏发送一幅具有黑色背景和16个亮点的几何视频图像，所述的亮点分别位于LED显示屏校正区域的四个角端、四边中点、四边的1/4处和3/4处的位置；\nA02、摄像机摄取相应的几何图像，所述的几何图像具有相应的黑色背景和16个亮点，所述几何图像传递回计算机设备；\nA03、计算机设备取得几何视频图像与几何图像中16个亮点的坐标信息，并予以保存。\n本发明所采用的LED显示屏运行监控系统，包括计算机设备、视频控制器、LED显示屏和至少一个摄像机，计算机设备、视频控制器和LED显示屏依次相连，所述的计算机设备通过视频控制器向LED显示屏发送视频图像，所述的摄像机摄取LED显示屏所显示的图像，其特征在于：所述的摄像机与计算机设备相连，其中，\n所述的计算机设备向LED显示屏发送反映LED显示屏物理尺寸的几何视频图像；所述的几何视频图像具有黑色背景和亮点；\n摄像机摄取相应的几何图像，所述几何图像传递回计算机设备；\n计算机设备根据所述几何视频图像和几何图像，得到几何视频图像和几何图像中所反映的坐标信息，并将坐标信息保存；\n所述的计算机设备通过视频控制器向LED显示屏分两次发送、每次发送一幅监控视频图像，两幅监控视频图像均为纵横黑白方格交错的图像，两幅监控视频图像之间具有黑白互补显示的特性，摄像机摄取两幅相应的监控图像，所述两幅监控图像分别传递回计算机设备并保存；\n所述的计算机设备对两个监控图像中每个对应象素的颜色和亮度计算差值的绝对值，得到一幅新的合成图像，并进行二值化处理，根据坐标信息，对合成图像进行畸变校正，产生与LED显示屏一致的结果图像，根据LED显示屏中箱体的模组布局以及每个箱体中模组的LED布局，确定结果图像中各个象素位置与各个模组的对应关系，对应于每个模组，结果图像中的亮点个数超过已设定阈值，则认定该模组正常工作，否则，该模组工作不正常。\n本发明的有益效果为：在本发明中，计算机设备通过视频控制器向LED显示屏发送监控视频图像，摄像机摄取相应的监控图像，监控图像传递回计算机设备，计算机设备对监控图像中的象素进行分析、计算处理，确定LED显示屏中模组的工作状态，本发明除了需要将摄像机与计算机设备相连，不需要过多的网络布线，也不需要人员经常查看显示内容，本发明的成本较低。特别是，本发明不须对原有硬件(LED显示屏)进行改造，这尤其适合于对现有已经生产、交付使用的LED显示屏实行监控，系统改造成本极低，使得本发明具有很强的适应能力。\n在本发明中，计算机设备通过视频控制器向LED显示屏发送反映LED显示屏物理尺寸的几何视频图像，摄像机摄取相应的几何图像，几何图像传递回计算机设备，计算机设备根据所述几何视频图像和几何图像，得到几何视频图像和几何图像中所反映的坐标信息，并将坐标信息保存，计算机设备可以根据坐标信息获得与LED显示屏一致的图像，使本发明具有较强的可操作性，进一步提高了本发明的实用性和可操作性。\n在本发明中，计算机设备通过视频控制器向LED显示屏分次发送两幅监控视频图像，两幅监控视频图像之间具有黑白互补显示的特性，摄像机摄取两幅相应的监控图像，两幅监控图像分别传递回计算机设备并保存，计算机设备对两个监控图像中每个对应象素的颜色和亮度计算差值的绝对值，得到一幅新的合成图像，本发明中具有黑白互补显示特性的两幅监控视频图像使得新的合成图像极具鲜明性，而且使得合成图像及其后续处理所得图像(如结果图像)对于象素状态的判断更为完整、直观、有效，进一步提高了本发明的实用性。\n图1为现有技术中LED显示屏系统示意图；\n图2为现有技术中一种LED显示屏监控系统示意图；\n图3为现有技术中另一种LED显示屏监控系统示意图；\n图4为本发明系统示意图；\n图5为本发明基本控制流程示意图；\n图6为本发明具体控制流程示意图；\n图7为本发明中几何视频图像示意图；\n图8为本发明中几何图像示意图；\n图9为本发明中第一幅监控视频图像示意图；\n图10为本发明中第二幅监控视频图像示意图。\n下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：\n附图说明\n如图4所示，本发明包括计算机设备1、视频控制器2、LED显示屏3和至少一个摄像机4，计算机设备1、视频控制器2和LED显示屏3依次相连，计算机设备1通过视频控制器2向LED显示屏3发送视频图像，摄像机4摄取LED显示屏3所显示的图像，摄像机4与计算机设备1相连。\n如图4所示，计算机设备1向LED显示屏3发送反映LED显示屏3物理尺寸的几何视频图像和监控视频图像，摄像机4摄取相应的几何图像和监控图像，计算机设备1接收、保存摄像机4摄取的监控图像和几何图像。\n如图4所示，计算机设备1根据所述几何视频图像和几何图像，得到几何视频图像和几何图像中所反映的坐标信息，并将坐标信息保存，对监控图像中的象素进行分析、计算处理，确定LED显示屏3中模组的工作状态。\n本发明所使用的方法为：\nI、计算机设备1通过视频控制器2向LED显示屏3发送监控视频图像，摄像机4摄取相应的监控图像，监控图像传递回计算机设备1。\nII、计算机设备1对监控图像中的象素进行分析、计算处理，确定LED显示屏3中模组的工作状态。\n如图4和图5所示，本发明的基本控制流程如下：\n一)计算机设备1通过视频控制器2向LED显示屏3发送反映LED显示屏3物理尺寸的几何视频图像，摄像机4摄取相应的几何图像，几何图像传递回计算机设备1，计算机设备1根据几何视频图像和几何图像，得到几何视频图像和几何图像中所反映的坐标信息，并将坐标信息保存。\n二)计算机设备1通过视频控制器2向LED显示屏3分次发送两幅监控视频图像，两幅监控视频图像之间具有黑白互补显示的特性。\n三)摄像机4摄取两幅相应的监控图像，两幅监控图像分别传递回计算机设备1并保存。\n具体实施方式\n四)计算机设备1对两个监控图像中每个对应象素的颜色和亮度计算差值的绝对值，得到一幅新的合成图像。\n五)计算机设备1根据坐标信息，将合成图像规整为与LED显示屏3一致的结果图像，再根据结果图像中各个象素的状态与位置，确定LED显示屏3中各个模组的工作状态。\n如图4和图6所示，本发明的具体控制流程如下：\n1.如图7所示，计算机设备1通过视频控制器2向LED显示屏3发送一幅具有黑色背景和16个亮点的几何视频图像，亮点分别位于LED显示屏3校正区域的四个角端、四边中点、四边的1/4处和3/4处的位置，在图7中，“×”形阴影部代表黑色背景，“○”形则代表亮点。\n2.摄像机4摄取相应的几何图像，如图8所示，几何图像具有相应的黑色背景和16个亮点，所述几何图像传递回计算机设备1，在图7中，“×”形阴影部代表黑色背景，“○”形则代表亮点。\n3.计算机设备1取得几何视频图像与几何图像中16个亮点的坐标信息，并予以保存。\n4.计算机设备1通过视频控制器2向LED显示屏3发送第一幅监控视频图像，如图9所示，第一幅监控视频图像为纵横黑白方格交错的图像。\n5.摄像机4摄取第一幅监控图像，该第一幅监控图像传递回计算机设备1。\n6.计算机设备1检验收到的第一幅监控图像是否正常，即计算机设备1判断图像是否有效和真实，进行如下操作：\n61.在取图像过程中没有出现错误，并且所取得的图像没有异常数据，则说明图像有效。\n在取图像时，如果摄像机4发生故障，则可能取不到图像，也可能取得的图像基本上是黑色的，则不能真实地反映LED显示屏3的播放画面。\n如果摄像机4受到太阳光在LED显示屏3上的反射太强烈，或者由于摄像机4的问题，则有可能取得的图像基本上是白色的，也不能真实地反映显示屏的播放画面。\n判断图像是否真实时，统计图像中所有象素的亮度值，如果亮度小于32的点的个数超过总点数的90％则认为图像不真实；同样亮度大于191的点的个数超过总点数的90％则也认为图像不真实。\n其中，颜色的亮度值计算公式如下：\nL＝R*0.299+G*0.587+B*0.114\n其中：L为点的亮度；R为点的红色值；G为点的绿色值；B为点的蓝色值。\n若判断正常，继续如下步骤7。\n62.否则，判断为不正常，返回上述步骤5重复摄取，一般而言，可以设定倘若连续5次不正常的话，则退出、结束流程。\n7.计算机设备1保存第一幅监控图像。\n8.计算机设备1通过视频控制器2向LED显示屏3发送第二幅监控视频图像，如图10所示，第二幅监控视频图像也为纵横黑白方格交错的图像。第一幅监控视频图像与第二幅监控视频图像之间具有黑白互补显示的特性，即，当第一幅监控视频图像为白方格，在相应位置，第二幅监控视频图像为黑方格；当第一幅监控视频图像为黑方格，在相应位置，第二幅监控视频图像为白方格。\n9.摄像机4摄取第二幅监控图像，该第二幅监控图像传递回计算机设备1。\n10.计算机设备1检验收到的第二幅监控图像是否正常，进行如下操作：\n101.若判断正常，继续如下步骤11。\n102.否则，判断为不正常，返回上述步骤9重复摄取，一般而言，同样可以设定倘若连续5次不正常的话，则退出、结束流程。\n11.计算机设备1保存第二幅监控图像。\n12.计算机设备1对两个监控图像中每个对应象素的颜色和亮度计算差值的绝对值，得到一幅新的合成图像，并进行二值化处理。\n二值化的具体算法如下：\n给定图像f(x，y)具有灰度范围[Z1，Z2]，t∈[Z1，Z2]，如果：\n$f_t(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}m,& f(x,y)\ge t\\ n,& f(x,y)<t\end{array}\right.$\nft(x，y)为图像f(x，y)以t为门限的二值图像。\n在本实施例中，取t＝128，m＝255，n＝0。\n13.计算机设备1根据坐标信息，对合成图像进行畸变校正，产生与LED显示屏3一致的结果图像。\n14.计算机设备1根据LED显示屏3中箱体的模组布局、以及每个箱体中模组的LED布局，确定结果图像中各个象素位置与各个模组的对应关系，现假设LED显示屏3中箱体的模组布局为M×N，每个箱体中模组的LED布局为K×L。结果图像的四个角与LED显示屏3四个角相对应，设定图像象素为W×H。则图像象素(x，y)对应显示屏LED位置(u，v)为：\n$u=\frac{M\times K}{W}x$\n$v=\frac{N\times L}{H}y$\n对应箱体模组的坐标为：\n$x_x=\frac{u}{K}$\n$y_x=\frac{u}{L}$\n15.对应于每个模组，结果图像中的亮点(即白点，红、绿、蓝都为255)的个数率超过一设定阈值T，设定T＝70％，即当亮点的个数率大于70％，则认定该模组工作正常。否则，暗点(即黑点，红、绿、蓝都为0)的个数率大于或等于30％，说明该模组工作不正常。\n实际上，基于相同或相似的工作方式，本发明可以在播放节目内容的过程中根据画面的变化同时进行模组分析，根据以上实施例的启发，本领域普通技术人员可以不需要付出创造性劳动即可实施，此处不再赘述。\n综上所述，尽管本发明的基本结构、方法通过上述具体实施例予以阐述，在不脱离本发明要旨的前提下，根据以上所述的启发，本领域普通技术人员可以不需要付出创造性劳动即可实施变换/替代形式或组合，此处不再赘述。