MTF在LCDs像质评价中的应用

摘要

近年来，LCDs得到了迅速的发展，目前LCDs最重要的应用目标是市场巨大的电视显示屏。电视最大的特点就是能实时地传送和再现视频运动图像。但与传统的CRTs相比，LCDs最大的缺点是人眼观看LCD显示的运动图像时，会产生的运动图像模糊，导致其动态显示清晰度的下降。这一缺点严重地阻碍了LCDs在电视显示屏市场的应用。 根据LCD显示特性和运动视觉感知原理，导致LCD运动图像感知模糊的原因主要有LC的慢时间响应和LCDs的保持特性。由于LC材料和驱动电路的改进，LC响应时间已可以减小到1帧以内，在这一条件下，对运动图像质量的起决定性影响的主要是 LCDs 的发光保持特性。据此提出了各种评价LCDs运动模糊程度的时间域和空间域指标，如 LC 响应时间(LC-RT)、模糊边缘宽度(BEW)和模糊边缘时间(BET)、运动图像响应时间(MPRT)等。但到目前为止，这些评价参数还不能完全满足评价LCDs显示性能的要求。 LCD和人的视觉系统均可以看成是一种图像信息传递系统，其频域特性是描述其成像性能的一个重要的指标，即系统可以由其传递函数来描述。论文主要研究与LCDs运动模糊有关的MTF特性。 论文首先介绍了调制传递函数 (MTF)理论及其在像质评价中的应用方法，并将调制传递函数(MTF)运用到分析和评价运动伪像引起的图象质量的下降。运用调制传递函数理论从频域的角度分析了LCDs运动图像的显示特性、LC响应时间对运动模糊的影响。 论文运用调制传递函数 (MTF)理论，从频域的角度讨论了采用背光闪烁的方法改善 LCDs 运动模糊的有效性。模拟分析了背光闪烁情况下一帧内的闪烁周期数、一个闪烁周期内发光占空比、一个闪烁周期内发光时段等闪烁参数与LCDs显示运动图像时的MTF特性的关系及其对LCDs运动图像质量的影响。 针对LCD所显示图像的运动特征，定义了反映MTF与速度之间关系的MTF (v)作为评价指标之一，以便更清楚地描述LCDs运动模糊与图像运动速度之间的关系。 论文进一步基于运动图像视觉感知模型和实际测量得到的LCDs时间响应特性，针对亮度正弦测试图案，将模拟产生的感知运动模糊图像和真实运动产生的图像进行了视觉感知对比试验，试验结果证实了，模拟结果的可靠性。同时也证明了MTF理论完全可以用于分析LCD的运动伪像研究分析。 论文最后初步探讨了在显示运动的视频脉冲信号时线扩展函数在分析LCDs运动模糊中的运用和结合CSF(对比度敏感度函数)的LCDs显示运动图像时的MTF特性。

目录

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声明

第一章绪 论

1.1平板显示技术概况

1.1.1 LCD(Liquid Crystal Display液晶显示器)

1.1.2 PDP(Plasma Display Panal等离子体显示板)显示器

1.1.3 OLED(Organic Light-Emitting Diode有机发光二极管)显示器

1.1.4 FED(Field Emission Display场发射显示器)

1.2 LCD显示技术概况

1.2.1液晶显示技术的发展过程

1.2.2液晶的应用物理性质

1.2.3液晶显示器件(LCD)

1.3 LCDs的运动伪象

1.3.1与LC响应时间有关的LCDs运动伪像

1.3.2与LCD保持特性有关的LCDs运动伪象

1.4 LCDs运动模糊评价方法的研究概况

1.4.1 LCDs运动模糊的机理

1.4.2 LCDs运动模糊的测量

1.4.3 LCDs运动模糊的模拟

1.4.4 LCDs运动模糊程度的时间域和空间域评价指标

1.4.5 LCDs运动模糊的频域评价方法

1.5本论文的研究目的、意义和研究内容

1.5.1本论文的研究目的和意义

1.5.2本论文的研究内容

第二章MTF原理及其在像质评价中的应用

2.1光学系统的评价方法

2.2光学传递函数

2.2.1基于点扩展函数或线扩展函数的光学传递函数定义方法

2.2.2基于正弦光栅成像的光学传递函数定义方法

2.3光学传递函数在评价显示系统成像质量中的应用

2.3.1图像分辨率及其表示方法

2.3.2电子光学中的传递函数(电子光学传递函数EOTF)

2.3.3 LCDs显示特性的调制传递函数分析方法

2.3.4基于传递函数的像质评价方法

2.4光点分布对图像质量影响的MTF分析

2.5 CRT显示器与LCDs类平板显示器显示特性对比

第三章基于MTF的LCDs运动模糊研究

3.1基本原理

3.1.1不同灰度级之间的LC响应特性

3.1.2 LCD时间响应模型

3.1.3背光闪烁LCDs时间特性

3.1.4运动模糊模型

3.1.5余弦分布的像素亮度取样方式

3.1.6 γ校正

3.2正弦光栅图像运动模糊的模拟计算

3.2.1 LCDs运动模糊的MTF研究

3.2.2用于改善LCDs运动模糊之背光闪烁方法的MTF研究

3.2.3模拟计算结果的分析及讨论

本章小结

第四章：主观评价实验验证和矩形光栅的MTF研究初步

4.1主观评价实验

4.1.1实验方案

4.1.2实验结果

4.1.3结果分析与讨论

4.2矩形光栅图像运动模糊的MTF研究初步

4.2.1线扩展函数的概念

4.2.2周期矩形脉冲信号有效带宽的概念

4.2.3基本模型

4.2.4模拟计算结果

本章小结

第五章结合CSF的LCDs运动模糊MTF研究初步

5.1基本概念

5.2计算模型

5.2.1模型框图

5.2.2 CSF计算公式

5.3模拟计算结果

5.4结果讨论与分析

本章小结

结 论

参考文献

致 谢

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