LED显示屏是现代信息社会的重要传播媒介,其应用日趋广泛。LED显示屏由LED显示模组拼接而成,而LED显示模组在生产过程中存在的LED灯珠亮度与色度的不一致问题,随着LED显示屏高清化、规模化发展而日益突显。因而对LED显示模组的亮度与色度进行高效、准确的测量十分必要。本文针对LED显示模组在线检测问题,研究了基于彩色图像传感器的LED显示模组亮度与色度测量模型,设计实现了基于机器视觉的LED显示模组亮度与色度检测系统,并研究了LED灯珠批次分类问题。主要研究内容包括:由光度与色度学理论、分析了LED显示模组原理与彩色图像传感器成像特性,构建了基于彩色图像传感器的LED显示模组亮度与色度测量模型;通过仿真实验研究了测量模型中的误差影响因素。结果表明,光学系统像差、LED位置偏差和图像传感器噪声对不同位置LED灯珠亮度与色度测量的误差影响较大。在仿真研究的基础上,设计了基于机器视觉的LED显示模组亮度与色度视觉检测系统。提出了一种基于中性灰度滤光片组的双相机曝光测量方案,克服了LED灯珠亮度差别大以及明暗切换检测带来的高动态范围问题。设计了检测系统的运动控制、显示驱动和图像采集第子系统,以及检测系统工作的整体流程。设计了LED显示模组图像处理的完整算法,包括图像分割、定位与灰度统计等,对采集图像进行分析,计算出所有LED的亮度与色度参考值;引入K最近邻和支持向量机等机器学习方法,对LED灯珠多批次分类问题进行研究,分别得到了99.95%以及99.54%的分类准确率。基于软件工程方法,设计了LED显示模组亮度与色度视觉检测系统软件。分析了软件功能与性能需求,进行了模块的分解与设计,对各模块进行详细设计和编码实现,并进行性能与功能测试。根据现场测试结果,LED显示模组相对亮度重复性为0.58%,分辨率为0.34%,相对色度重复性为0.69%,分辨率为0.33%;单片LED显示模组的检测时间小于6s。系统对于完整显示模组的亮度、色度和混批次检测的误检率小于4.7%,漏检率小于2.2%,可以满足LED显示模组在线检测的要求。