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显示系统分辨率和动态伪像测量评估研究

李晓华  
【摘要】: 随着科学技术的不断发展,人们对于显示器件的显示质量要求不断提高。论文根据HDTV对显示器件分辨率和成像质量的要求,针对目前测量中存在的问题,对显示系统分辨率和动态伪像测量和评估进行了深入研究分析。研究CRT图像清晰度和静态光点分布尺寸、LCD图像动态清晰度与亮度时间响应之间的关系,建立了实际测量分析系统,并通过视觉感知试验加以验证。研究成果对研制新型高精密度测试系统和制定正确的评估标准具有重要的理论意义和实际应用价值。 论文针对CRT中决定分辨率的关键参数电子束光点尺寸的精密测量方法开展研究。为了适应电子枪及偏转线圈的设计,和评估光点对显示清晰度影响,开发了精密的静态光点和会聚的测量系统。 针对LCD显示运动图像时产生运动伪像分析的问题进行分析,提出了利用实际测量的亮度响应特性和基于人眼运动视觉感知模型来模拟计算运动模糊图像,并进行评估分析。开发研究了一套精确测量LCD亮度响应变化装置,并经过视觉感知试验加验证测量评估系统的可行性和准确性。针对CRT中影响清晰度的关键因素电子束光点亮度分布的精密测量方法开展研究,开发了精密的静态光点和会聚的测量系统。在满足了电子枪及偏转线圈的设计的需要同时,建立了光点对显示清晰度影响的评估系统。针对LCD显示器显示运动图像产生时清晰度和彩色失真的起因,从像素的亮度响应特性分析出发,建立了以实际测量得到的亮度响应特性、眼睛追踪运动和积分效应对动态分辨率的影响分析模拟模型。并通过视觉感知试验,对模拟结果评估分析。 论文提出了以阴极脉冲放大器、偏转脉冲放大器和微移动偏转方法为核心的静止光点测量方案。该系统研制成功了脉冲宽度为100nS、幅度为0~200V的阴极/栅极脉冲放大器、脉冲偏转放大器,有效的避免了测量不同位置光点时偏转线圈温升对测量精度的的影响。对于荫罩型彩色显像管,采用计算机精密控制的微移动法,克服了荫罩影响,修复被遮挡的光点。通过大量试验结果表明,精密光点测试系统可以适合于各种显像管/显示管的测试。试验表明该系统光点测量重复性误差小于5%,测试结果为电子枪计算机模拟设计提供了可靠依据。利用测量得到的理想的电子束光点亮度分布,通过视觉感知试验,分析了光点分布尺寸对图像清晰度的影响。 针对LCD图像动态清晰度的问题,建立了以测量、模拟和视觉感知实验的LCD运动伪像模拟评估系统。该系统由灵敏度和人眼视觉相符的高速光点二级管,运算放大器,NI A/D采集卡,视频信号发生器,LabVIEW控制软件等组成LCD的亮度响应特性测量平台。以测量出的LCD的亮度时间响应特性曲线为依据,建立了以人眼追随运动视觉感知为模型的模拟软件,实现了亮度的时域变化到运动感知空域的转换。通过亮度响应测量和视觉模拟仿真,达到运动伪像分析的目的。提出了同一屏幕上视觉感知对比实验方法,来验证模拟感知的运动模糊图像和真实感知的图像相似程度。试验证明了模拟的运动模糊图像和真实的运动感知图像具有很好的相关性。此方法不仅可以用于LCD,还可以用于其它显示器件。 以往考虑图像失真时往往是分别考虑空域失真(spatial Artifacts)和时域失真(temporal Artifacts),通过分析视觉感知模型和实际测量亮度响应变化,可以建立起时域特性和空域特性之间的关系。通过分别采集R、G、B和W的亮度响应特性,可以进一步分析其时域特性对运动空域的影响。论文提出的模拟计算方法可以根据亮度响应特性曲线,根据设计需要,在没有实物的情况下,仿真计算预测不同背景光来仿真预测可能的模糊效果。所以模拟测量法具有追踪相机的分析无法代替的优点。它可以满足研发设计阶段对设计思想进行论证的需要。 精确的LCD象素亮度响应变化测量装置和评估计算和视觉感知试验验证系统,为进一步的分析运动模糊的起因和提出解决方法,提供了有效的工具。


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