《一種LED顯示屏運行監控方法和系統》是深圳市奧拓電子股份有限公司於2008年9月12日申請的發明專利，該專利的申請號為2008102162096，公布號為，公布日為2009年3月18日，發明人是吳涵渠。
《一種LED顯示屏運行監控方法和系統》其方法為：A.向LED顯示屏傳送監控視頻圖像，攝像機攝取相應的監控圖像，傳遞迴計算機設備，B.對監控圖像中的象素進行分析、計算處理，確定LED顯示屏中模組的工作狀態；步驟A之前還包括：向LED顯示屏傳送反映幾何視頻圖像，攝像機攝取幾何圖像傳遞迴計算機設備，計算機設備得到坐標信息並保存，其系統包括計算機設備、視頻控制器、LED顯示屏和至少一個攝像機，其特徵在於：計算機設備向LED顯示屏傳送監控視頻圖像，攝像機攝取監控圖像，計算機設備接收、保存監控圖像，計算機設備對監控圖像中的象素進行分析、計算處理，確定LED顯示屏中模組的工作狀態，該發明成本低，適應能力強。
2014年11月6日，《一種LED顯示屏運行監控方法和系統》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種LED顯示屏運行監控方法和系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種LED顯示屏運行監控方法和系統
- 公布號：CN101389007
- 公布日：2009年3月18日
- 申請號：2008102162096
- 申請日：2008年9月12日
- 申請人：深圳市奧拓電子股份有限公司
- 地址：廣東省深圳市南山區高新技術產業園區南區T2棟A6-B
- 發明人：吳涵渠
- 分類號：H04N7/18（2006.01）I、H04N17/00（2006.01）I
- 代理機構：廣東星辰律師事務所
- 類別：發明專利
- 代理人：李啟首
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2008年9月，LED顯示屏系統，如圖1所示，一般包括一台計算機設備1A、視頻控制器2A和LED顯示屏3A。計算機設備1A進行內容播放，視頻控制器2A將播放內容傳送到LED顯示屏3A，LED顯示屏3A顯示播放的內容。
圖1所示系統只能進行內容播放（如視頻、圖片、文字等）。由於LED顯示屏系統一般安裝在離管理人員較遠的地方，管理人員不能經常看到LED顯示屏3A，對LED顯示屏3A中出現模組工作異常的情況不得而知。因此需要安裝一套顯示屏運行監控系統，使管理人員能夠知道LED顯示屏3A的模組是否正常工作。
2008年9月前比較常用的顯示屏監控方案有：
1）採用攝像頭對LED顯示屏3A顯示內容進行網路監控。
如圖2所示，在LED顯示屏3A的前面安裝攝像機4A，攝像機4A將拍攝到的視頻傳到網路視頻伺服器5A，網路視頻伺服器5A連線到Internet，配置有固定IP或域名，並運行視頻服務。管理人員在遠程用客戶機1B（計算機）通過網路按提供的IP或域名連線到網路視頻伺服器5A，查看LED顯示屏3A所播放的視頻。
雖然這種方法能夠隨時查看LED顯示屏3A的顯示內容，但只能由人工進行查看，不能由客戶機1B（計算機）進行自動監控。這種方法需要進行網路布線，需要人員經常查看顯示內容，對於LED顯示屏3A的監控需要付出較大的成本。由於網路頻寬的限制，所看到的視頻圖像通常都比較小，常常不能發現LED顯示屏3A上的壞塊。
2）採用硬體設備對LED顯示屏3A里的模組進行監控。
如圖3所示，LED顯示屏3A中的監控模組定時對箱體3A1內的模組工作狀態進行監測，將監測結果通過RS232/485線傳送到計算機1C。
由於一個LED顯示屏3A常常由幾十個箱體3A1構成，每個箱體3A1包含有十多個模組，因而一個LED顯示屏3A常常有幾百個模組。採用這種方法需要對眾多的模組進行改造，並對每個模組的狀態數據進行接收，所花的成本相當龐大。
況且，這種方法對於已經生產、交付使用的LED顯示屏3A無法進行監控。
總之，顯示屏監控技術成本較高，適應能力不強。
發明內容
專利目的
《一種LED顯示屏運行監控方法和系統》的目的在於提供一種LED顯示屏運行監控方法和系統，以克服2008年9月前已有技術中成本較高、適應能力不強的缺點。
技術方案
該發明所採用的LED顯示屏運行監控方法採用如下步驟：
A、計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏傳送監控視頻圖像，攝像機攝取相應的監控圖像，所述監控圖像傳遞迴計算機設備；
B、計算機設備對所述監控圖像中的象素進行分析、計算處理，確定LED顯示屏中模組的工作狀態。
所述的步驟A之前還包括如下步驟A0：
A0、計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏傳送反映LED顯示屏物理尺寸的幾何視頻圖像，攝像機攝取相應的幾何圖像，所述幾何圖像傳遞迴計算機設備，計算機設備根據所述幾何視頻圖像和幾何圖像，得到幾何視頻圖像和幾何圖像中所反映的坐標信息，並將坐標信息保存。
所述的步驟A0包括如下步驟：
A01、計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏傳送一幅具有黑色背景和16個亮點的幾何視頻圖像，所述的亮點分別位於LED顯示屏校正區域的四個角端、四邊中點、四邊的1/4處和3/4處的位置；
A02、攝像機攝取相應的幾何圖像，所述的幾何圖像具有相應的黑色背景和16個亮點，所述幾何圖像傳遞迴計算機設備；
A03、計算機設備取得幾何視頻圖像與幾何圖像中16個亮點的坐標信息，並予以保存。
所述的步驟A包括如下步驟：
A1、計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏分次傳送兩幅監控視頻圖像，所述的兩幅監控視頻圖像之間具有黑白互補顯示的特性；
A2、攝像機攝取兩幅相應的監控圖像，所述兩幅監控圖像分別傳遞迴計算機設備並保存。
所述的步驟B包括如下步驟：
B1、計算機設備對兩個監控圖像中每個對應象素的顏色和亮度計算差值的絕對值，得到一幅新的合成圖像；
B2、計算機設備根據坐標信息，將合成圖像規整為與LED顯示屏一致的結果圖像，再根據結果圖像中各個象素的狀態與位置，確定LED顯示屏中各個模組的工作狀態。
所述的步驟B2包括如下步驟：
B21、計算機設備根據坐標信息，對合成圖像進行畸變校正，產生與LED顯示屏一致的結果圖像；
B22、計算機設備根據LED顯示屏中箱體的模組布局、以及每個箱體中模組的LED布局，確定結果圖像中各個象素位置與各個模組的對應關係；
B23、對應於每個模組，結果圖像中的亮點個數率超過一設定閾值，則認定該模組工作正常，否則，該模組工作不正常。
該發明所採用的LED顯示屏運行監控系統，包括計算機設備、視頻控制器、LED顯示屏和至少一個攝像機，計算機設備、視頻控制器和LED顯示屏依次相連，所述的計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏傳送視頻圖像，所述的攝像機攝取LED顯示屏所顯示的圖像，其特徵在於：所述的攝像機與計算機設備相連，其中，所述的計算機設備向LED顯示屏傳送監控視頻圖像，攝像機攝取相應的監控圖像，計算機設備接收、保存攝像機攝取的監控圖像；所述的計算機設備對所述監控圖像中的象素進行分析、計算處理，確定LED顯示屏中模組的工作狀態。所述的計算機設備向LED顯示屏傳送反映LED顯示屏物理尺寸的幾何視頻圖像；攝像機攝取相應的幾何圖像，所述幾何圖像傳遞迴計算機設備；計算機設備根據所述幾何視頻圖像和幾何圖像，得到幾何視頻圖像和幾何圖像中所反映的坐標信息，並將坐標信息保存。
有益效果
在該發明中，計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏傳送監控視頻圖像，攝像機攝取相應的監控圖像，監控圖像傳遞迴計算機設備，計算機設備對監控圖像中的象素進行分析、計算處理，確定LED顯示屏中模組的工作狀態，該發明除了需要將攝像機與計算機設備相連，不需要過多的網路布線，也不需要人員經常查看顯示內容，該發明的成本較低。特別是，該發明不須對原有硬體（LED顯示屏）進行改造，這尤其適合於對2008年9月前已有已經生產、交付使用的LED顯示屏實行監控，系統改造成本極低，使得該發明具有很強的適應能力。
在該發明中，計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏傳送反映LED顯示屏物理尺寸的幾何視頻圖像，攝像機攝取相應的幾何圖像，幾何圖像傳遞迴計算機設備，計算機設備根據所述幾何視頻圖像和幾何圖像，得到幾何視頻圖像和幾何圖像中所反映的坐標信息，並將坐標信息保存，計算機設備可以根據坐標信息獲得與LED顯示屏一致的圖像，使該發明具有較強的可操作性，進一步提高了該發明的實用性和可操作性。
在該發明中，計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏分次傳送兩幅監控視頻圖像，兩幅監控視頻圖像之間具有黑白互補顯示的特性，攝像機攝取兩幅相應的監控圖像，兩幅監控圖像分別傳遞迴計算機設備並保存，計算機設備對兩個監控圖像中每個對應象素的顏色和亮度計算差值的絕對值，得到一幅新的合成圖像，該發明中具有黑白互補顯示特性的兩幅監控視頻圖像使得新的合成圖像極具鮮明性，而且使得合成圖像及其後續處理所得圖像（如結果圖像）對於象素狀態的判斷更為完整、直觀、有效，進一步提高了該發明的實用性。
附圖說明
圖1為2008年9月前已有技術中LED顯示屏系統示意圖；
圖2為2008年9月前已有技術中一種LED顯示屏監控系統示意圖；
圖3為2008年9月前已有技術中另一種LED顯示屏監控系統示意圖；
圖4為該發明系統示意圖；
圖5為該發明基本控制流程示意圖；
圖6為該發明具體控制流程示意圖；
圖7為該發明中幾何視頻圖像示意圖；
圖8為該發明中幾何圖像示意圖；
圖9為該發明中第一幅監控視頻圖像示意圖；
圖10為該發明中第二幅監控視頻圖像示意圖。
權利要求
1.一種LED顯示屏運行監控方法，其特徵在於：它採用如下步驟：
A0、計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏傳送反映LED顯示屏物理尺寸的幾何視頻圖像，攝像機攝取相應的幾何圖像，所述幾何圖像傳遞迴計算機設備，計算機設備根據所述幾何視頻圖像和幾何圖像，得到幾何視頻圖像和幾何圖像中所反映的坐標信息，並將坐標信息保存；所述的幾何視頻圖像具有黑色背景和亮點；
A、計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏分兩次傳送、每次傳送一幅監控視頻圖像，兩幅監控視頻圖像均為縱橫黑白方格交錯的圖像，兩幅監控視頻圖像之間具有黑白互補顯示的特性，攝像機攝取兩幅相應的監控圖像，所述兩幅監控圖像分別傳遞迴計算機設備並保存；
B、計算機設備對兩個監控圖像中每個對應象素的顏色和亮度計算差值的絕對值，得到一幅新的合成圖像，並進行二值化處理，根據坐標信息，對合成圖像進行畸變校正，產生與LED顯示屏一致的結果圖像，根據LED顯示屏中箱體的模組布局以及每個箱體中模組的LED布局，確定結果圖像中各個象素位置與各個模組的對應關係，對應於每個模組，結果圖像中的亮點個數超過已設定閾值，則認定該模組正常工作，否則，該模組工作不正常。
2.根據權利要求1所述的LED顯示屏運行監控方法，其特徵在於：所述的步驟A0包括如下步驟：
A01、計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏傳送一幅具有黑色背景和16個亮點的幾何視頻圖像，所述的亮點分別位於LED顯示屏校正區域的四個角端、四邊中點、四邊的1/4處和3/4處的位置；
A02、攝像機攝取相應的幾何圖像，所述的幾何圖像具有相應的黑色背景和16個亮點，所述幾何圖像傳遞迴計算機設備；
A03、計算機設備取得幾何視頻圖像與幾何圖像中16個亮點的坐標信息，並予以保存。
3.一種LED顯示屏運行監控系統，包括計算機設備、視頻控制器、LED顯示屏和至少一個攝像機，計算機設備、視頻控制器和LED顯示屏依次相連，所述的計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏傳送視頻圖像，所述的攝像機攝取LED顯示屏所顯示的圖像，其特徵在於：所述的攝像機與計算機設備相連，其中，所述的計算機設備向LED顯示屏傳送反映LED顯示屏物理尺寸的幾何視頻圖像；所述的幾何視頻圖像具有黑色背景和亮點；攝像機攝取相應的幾何圖像，所述幾何圖像傳遞迴計算機設備；計算機設備根據所述幾何視頻圖像和幾何圖像，得到幾何視頻圖像和幾何圖像中所反映的坐標信息，並將坐標信息保存；所述的計算機設備通過視頻控制器向LED顯示屏分兩次傳送、每次傳送-一幅監控視頻圖像，兩幅監控視頻圖像均為縱橫黑白方格交錯的圖像，兩幅監控視頻圖像之間具有黑白互補顯示的特性，攝像機攝取兩幅相應的監控圖像，所述兩幅監控圖像分別傳遞迴計算機設備並保存；所述的計算機設備對兩個監控圖像中每個對應象素的顏色和亮度計算差值的絕對值，得到一幅新的合成圖像，並進行二值化處理，根據坐標信息，對合成圖像進行畸變校正，產生與LED顯示屏一致的結果圖像，根據LED顯示屏中箱體的模組布局以及每個箱體中模組的LED布局，確定結果圖像中各個象素位置與各個模組的對應關係，對應於每個模組，結果圖像中的亮點個數超過已設定閾值，則認定該模組正常工作，否則，該模組工作不正常。
實施方式
如圖4所示，該發明包括計算機設備1、視頻控制器2、LED顯示屏3和至少一個攝像機4，計算機設備1、視頻控制器2和LED顯示屏3依次相連，計算機設備1通過視頻控制器2向LED顯示屏3傳送視頻圖像，攝像機4攝取LED顯示屏3所顯示的圖像，攝像機4與計算機設備1相連。
如圖4所示，計算機設備1向LED顯示屏3傳送反映LED顯示屏3物理尺寸的幾何視頻圖像和監控視頻圖像，攝像機4攝取相應的幾何圖像和監控圖像，計算機設備1接收、保存攝像機4攝取的監控圖像和幾何圖像。
如圖4所示，計算機設備1根據所述幾何視頻圖像和幾何圖像，得到幾何視頻圖像和幾何圖像中所反映的坐標信息，並將坐標信息保存，對監控圖像中的象素進行分析、計算處理，確定LED顯示屏3中模組的工作狀態。
該發明所使用的方法為：
I、計算機設備1通過視頻控制器2向LED顯示屏3傳送監控視頻圖像，攝像機4攝取相應的監控圖像，監控圖像傳遞迴計算機設備1。
II、計算機設備1對監控圖像中的象素進行分析、計算處理，確定LED顯示屏3中模組的工作狀態。
如圖4和圖5所示，該發明的基本控制流程如下：
一）計算機設備1通過視頻控制器2向LED顯示屏3傳送反映LED顯示屏3物理尺寸的幾何視頻圖像，攝像機4攝取相應的幾何圖像，幾何圖像傳遞迴計算機設備1，計算機設備1根據幾何視頻圖像和幾何圖像，得到幾何視頻圖像和幾何圖像中所反映的坐標信息，並將坐標信息保存。
二）計算機設備1通過視頻控制器2向LED顯示屏3分次傳送兩幅監控視頻圖像，兩幅監控視頻圖像之間具有黑白互補顯示的特性。
三）攝像機4攝取兩幅相應的監控圖像，兩幅監控圖像分別傳遞迴計算機設備1並保存。
四）計算機設備1對兩個監控圖像中每個對應象素的顏色和亮度計算差值的絕對值，得到一幅新的合成圖像。
五）計算機設備1根據坐標信息，將合成圖像規整為與LED顯示屏3一致的結果圖像，再根據結果圖像中各個象素的狀態與位置，確定LED顯示屏3中各個模組的工作狀態。
如圖4和圖6所示，該發明的具體控制流程如下：
1.如圖7所示，計算機設備1通過視頻控制器2向LED顯示屏3傳送一幅具有黑色背景和16個亮點的幾何視頻圖像，亮點分別位於LED顯示屏3校正區域的四個角端、四邊中點、四邊的1/4處和3/4處的位置，在圖7中，“×”形陰影部代表黑色背景，“○”形則代表亮點。
2.攝像機4攝取相應的幾何圖像，如圖8所示，幾何圖像具有相應的黑色背景和16個亮點，所述幾何圖像傳遞迴計算機設備1，在圖7中，“×”形陰影部代表黑色背景，“○”形則代表亮點。
3.計算機設備1取得幾何視頻圖像與幾何圖像中16個亮點的坐標信息，並予以保存。
4.計算機設備1通過視頻控制器2向LED顯示屏3傳送第一幅監控視頻圖像，如圖9所示，第一幅監控視頻圖像為縱橫黑白方格交錯的圖像。
5.攝像機4攝取第一幅監控圖像，該第一幅監控圖像傳遞迴計算機設備1。
6.計算機設備1檢驗收到的第一幅監控圖像是否正常，即計算機設備1判斷圖像是否有效和真實，進行如下操作：
61.在取圖像過程中沒有出現錯誤，並且所取得的圖像沒有異常數據，則說明圖像有效。
在取圖像時，如果攝像機4發生故障，則可能取不到圖像，也可能取得的圖像基本上是黑色的，則不能真實地反映LED顯示屏3的播放畫面。
如果攝像機4受到太陽光在LED顯示屏3上的反射太強烈，或者由於攝像機4的問題，則有可能取得的圖像基本上是白色的，也不能真實地反映顯示屏的播放畫面。
判斷圖像是否真實時，統計圖像中所有象素的亮度值，如果亮度小於32的點的個數超過總點數的90％則認為圖像不真實；同樣亮度大於191的點的個數超過總點數的90％則也認為圖像不真實。
其中，顏色的亮度值計算公式如下：
L＝R*0.299+G*0.587+B*0.114
其中：L為點的亮度；R為點的紅色值；G為點的綠色值；
B為點的藍色值。
若判斷正常，繼續如下步驟7。
62.否則，判斷為不正常，返回上述步驟5重複攝取，一般而言，可以設定倘若連續5次不正常的話，則退出、結束流程。
7.計算機設備1保存第一幅監控圖像。
8.計算機設備1通過視頻控制器2向LED顯示屏3傳送第二幅監控視頻圖像，如圖10所示，第二幅監控視頻圖像也為縱橫黑白方格交錯的圖像。第一幅監控視頻圖像與第二幅監控視頻圖像之間具有黑白互補顯示的特性，即，當第一幅監控視頻圖像為白方格，在相應位置，第二幅監控視頻圖像為黑方格；當第一幅監控視頻圖像為黑方格，在相應位置，第二幅監控視頻圖像為白方格。
9.攝像機4攝取第二幅監控圖像，該第二幅監控圖像傳遞迴計算機設備1。
10.計算機設備1檢驗收到的第二幅監控圖像是否正常，進行如下操作：
101.若判斷正常，繼續如下步驟11。
102.否則，判斷為不正常，返回上述步驟9重複攝取，一般而言，同樣可以設定倘若連續5次不正常的話，則退出、結束流程。
11.計算機設備1保存第二幅監控圖像。
12.計算機設備1對兩個監控圖像中每個對應象素的顏色和亮度計算差值的絕對值，得到一幅新的合成圖像，並進行二值化處理。
二值化的具體算法如下：給定圖像f（x，y）具有灰度範圍[Z1，Z2]，t∈[Z1，Z2]，如果：
ft（x，y）為圖像f（x，y）以t為門限的二值圖像。
在該實施例中，取t＝128，m＝255，n＝0。
13.計算機設備1根據坐標信息，對合成圖像進行畸變校正，產生與LED顯示屏3一致的結果圖像。
14.計算機設備1根據LED顯示屏3中箱體的模組布局、以及每個箱體中模組的LED布局，確定結果圖像中各個象素位置與各個模組的對應關係，現假設LED顯示屏3中箱體的模組布局為M×N，每個箱體中模組的LED布局為K×L。結果圖像的四個角與LED顯示屏3四個角相對應，設定圖像象素為W×H。則圖像象素（x，y）對應顯示屏LED位置（u，v）為：
對應箱體模組的坐標為：
15.對應於每個模組，結果圖像中的亮點（即白點，紅、綠、藍都為255）的個數率超過一設定閾值T，設定T＝70％，即當亮點的個數率大於70％，則認定該模組工作正常。否則，暗點（即黑點，紅、綠、藍都為0）的個數率大於或等於30％，說明該模組工作不正常。
榮譽表彰
2014年11月6日，《一種LED顯示屏運行監控方法和系統》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
