基于动态调制传递函数的LCD运动模糊研究

摘要

平板显示技术特别是液晶显示技术近年来取得了飞速的发展，已逐渐成为主流显示技术，其显示动态图像的能力也越来越受到公众的关注。由于LCD在显示快速运动的图像时，会出现运动模糊现象，导致液晶显示器件的动态图像显示质量下降，制约了其在诸如视频领域的运用。因此如何评价和改善液晶显示器的运动模糊现象成为研究热点。
　　 研究发现，产生运动模糊的客观原因是液晶像素较慢的响应速度和LCD的保持型显示方式，此外，人眼的视觉特性是引起运动模糊的主观因素。本文基于LCD响应和保持型显示的特点以及人眼观看运动物体时平滑追踪、时域亮度积分的原理，推导了运动模糊仿真模型。
　　 传统的评判运动模糊参数有着各自的缺点，为了克服其不足，论文采用动态调制传递函数作为液晶显示器件运动模糊的评判参数，动态调制传递函数的计算采用空间频谱分析的方法，基于空间频率和运动速度间的多灰度序列响应测量，所得结果更能反映出自然动态图像显示的细节失真程度。论文详细讨论了其测量原理和计算方法。结合视觉感知实验，表明该方法的计算仿真感知图形的模型和实际观看的相关性很高。
　　 为了克服硬件产生测试图像的不足，并使视觉感知实验更加灵活，本论文在Windows环境下利用DirectX开发工具包进一步完善了图像源软件，软件平台以DirectDraw作为主要绘图引擎，并且配合DirectX的其它组件。实际应用证明图像源软件在显示动态画面时稳定流畅、无闪烁、无抖动，并且可以实时控制图像的变化，完成实验所需交互功能，满足视觉感知实验对图像显示的要求。
　　 随着背光技术的发展，在诸多的改善运动模糊现象技术中，扫描背光技术以其独特的技术优点，显示了其优越性。论文最后针对扫描背光和传统的连续背光两种背光模式，结合测量出的响应曲线，通过计算运动线扩展函数和动态调制深度，结合视觉感知实验进一步验证采用调制背光可以有效地改善液晶显示器件运动模糊现象。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 TFT-LCD的显示原理

1.2 LCD运动模糊概述

1.2.1 LCD运动模糊现象及原因

1.2.2 目前常用的减小运动模糊的方法

1.3 LCD背光技术

1.4 论文的研究内容与结构安排

第二章 LCD运动模糊模型的建立及评判参数

2.1 与LCD显示技术相关的视觉特性

2.1.1 视觉的时间特性

2.1.2 视觉的空间特性

2.1.3 对比敏感度函数

2.2 运动模糊的测量与评估方法

2.2.1 目前常用的运动模糊测量方法

2.2.2 运动模糊测量评估系统架构设计

2.2.3 仿真模型的建立

2.3 LCD运动模糊的时空域评判

2.4 LCD运动模糊的频率域评判

2.5 LCD运动模糊评判参数比较

2.6 本章小结

第三章 动态调制传递函数在LCD运动模糊评判中的应用

3.1 调制传递函数的数理基础

3.1.1 基于点扩展函数或线扩展函数的光学传递函数定义方法

3.1.2 基于正弦光栅成像的光学传递函数定义方法

3.2 LCD动态调制传递函数的定义

3.3 LCD动态调制传递函数的计算与测量

3.4 视觉感知试验验证

3.5 动态调制传递函数的应用与讨论

3.5.1 显示器伽玛特性的影响

3.5.2 液晶响应非线性的影响

3.6 本章小结

第四章 测试图像源的软件实现方法

4.1 基于硬件图像源设计的不足

4.2 基于Windows环境测试图像源的设计

4.2.1 Windows环境下建立应用程序

4.2.2 测试图像源编程工具及引擎

4.2.3 基于DirectDraw的运动图像设计

4.2.4 基于DirectIuput的输入设备响应设计

4.2.5 应用程序构架

4.3 程序测试与运行效果

4.4 本章小结

第五章 两种背光模式下的LCD运动模糊现象

5.1 扫描背光系统的工作原理

5.2 两种背光模式下的LCD响应曲线

5.3 两种背光模式下运动模糊模型

5.4 两种背光模式下比较与分析

5.4.1 两种背光模式运动模糊测量方案

5.4.2 两种计算方法

5.4.3 两种背光模式测试结果的比较分析

5.4.4 两种背光模式运动模糊的结果讨论

5.5 本章小结

总结

致谢

参考文献

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