液晶显示中运动伪像的研究

摘要

近年来，液晶显示技术及产业的快速发展引人注目，作为平板显示器的杰出代表，液晶显示器正逐渐取代传统的CR'r显示器，但是液晶显示器在显示运动图像时受到运动伪像问题困扰，显示质量还不能令人满意，这制约了其在电视等对运动显示高要求领域的推广和运用。运动伪像问题已是液晶显示器面临的最后难题，构建一套完善的测试评估系统，科学、客观、定量的对液晶显示器运动伪像进行测量和评估，对不同液晶显示器的显示质量进行比较，找出相关参数的最优组合，促进液晶显示器运动显示质量的改善，已经成为一项十分必要和极具现实意义的研究工作。 目前业界最常用的针对液晶显示器运动伪像的评估测量方案是，通过测量液晶显示器响应时间来加以衡量，但是随着研究深入，人们发现响应时间概念并不能解释引起运动伪像的所有因素，事实上它只是揭示了运动伪像问题的一部分。为了再现人眼对液晶显示器运动图像的感知，以便进行测量和评估，根据液晶显示器的保持型显示特性、人眼平滑追踪运动图像以及人眼视觉是对亮度的时间积分理论，提出了两种测量方案：一种是基于高速CCD相机或追踪CCD相机的测量方法，通过模拟人眼运动以及CCD像素对亮度的积分作用，再现人眼对运动图像的感知，但是这类测量系统硬件的同步性、测量精度等要求高，设计成本高，而对运动伪像的模拟效果与人眼的真实感受还是存在差别；另一种测量方法则是软件模拟方法，通过测量或假设响应曲线和建立人眼平滑追踪与对亮度时间积分的算法模型来模拟运动伪像。模拟方法简单、实用、灵活，通过测量响应曲线可以了解器件亮度变化细节，在评估运动伪像同时为改进器件设计提供依据，因此我们选择基于测量响应曲线和建立人眼平滑追踪与对亮度时间积分模型的模拟方法展开深入研究，并采用最新的软件平台和硬件支持，提出并建立一套完善的运动伪像预测评估系统，整个系统可分为硬件和软件两部分。 硬件部分包括可编程图像产生板和响应曲线采集电路，首先准确产生在不同灰度等级间变换的图像源信号，然后利用和人眼视觉感知相一致的光电二级管将亮度变化转换成电流变化，运放电路对电信号进行放大和抑制噪声后，由A/D转换采集卡采集相应的响应曲线。 本论文在系统设计过程中主要完成的工作是，以个人计算机为平台，引入虚拟仪器概念，利用虚拟仪器编程软件LabVlEW实现和扩展传统测量仪器功能，充分发挥其在数据采集、处理、表示、传递、存储等方面的优势，整个控制程序由采集界面、处理界面和模拟显示控制界面三部分组成。 采集界面主要实现了实时控制图像产生板产生图像源信号，并使之与采集电路协调工作，程序对响应曲线采集过程精确控制，保证采集到连续且同步的不同灰度等级间响应曲线； 处理界面主要实现了运用多次线性累加平均处理算法进一步提高采集到的响应曲线信噪比，同时保留响应曲线中固有的周期性波动，还原响应曲线真实原貌，并通过计算响应时间对处理后响应曲线的准确性加以检验，进而完成响应曲线的分析、处理、显示、保存工作； 模拟显示控制界面主要实现了以平均处理获得的响应曲线数据为依据，根据人眼视觉特性，用软件算法模糊一幅静止图像，模拟其运动在液晶显示器上时的人眼感知，并将模糊图像以静止方式与原始图像以运动方式一起再现在液晶显示器上，作为验证模拟结果准确性的评估实验平台。 通过对实际液晶显示器的测量和模拟，实验结果表明，本系统具有很高的稳定性、可靠性和实用性，操作过程灵活方便，达到设计要求，为后续的复杂运动图像的运动伪像研究奠定了基础。本课题对相关领域的测量和图像处理的研究和试验也具有一定的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

东南大学学位论文独创性声明及使用授权声明

第一章绪论

1.1选题背景及意义

1.2运动伪像的研究现状

1.3本文研究工作内容和结构安排

第二章LCD运动伪像分析

2.1 LCD运动伪像产生原因分析

2.1.1响应时间慢导致的运动伪像

2.1.2显示器显示方式分析

2.1.3人眼对运动物体的观察方式分析

2.2改善运动伪像的方法

2.3现有LCD运动伪像测量系统分析

2.3.1直接测量模式

2.3.2模拟预测法

2.3.3主观评价法

2.4本章小结

第三章LCD运动伪像评估系统总体设计方案

3.1系统设计

3.2系统总体设计方案

3.3本章小结

第四章测试图像信号产生

4.1图像信号产生硬件电路

4.1.1 I2C总线

4.1.2转换电路

4.1.3 FPGA内部设计

4.1.4 DVI接口和DVI发送器SiI160

4.1.5图像产生板产生信号说明

4.2本章小结

第五章响应曲线采集硬件电路设计

5.1光电二极管转换电路

5.2电信号放大去噪电路

5.3数据采集卡NI6251

5.3.1数据采集卡参数指标

5.3.2 PCI总线

5.3.3数据采集卡硬件连接方式

5.3.4模拟信号的采集过程

5.3.5 LabVIEW软件程序对采集卡的控制

5.4本章小结

第六章预测评估系统软件部分设计

6.1虚拟仪器与LabVIEW软件

6.2程序设计

6.2.1采集界面

6.2.2处理界面

6.2.3模拟显示控制界面

6.3本章小结

第七章系统测量精度和稳定性分析

7.1测量响应曲线的精确度和稳定性分析

7.1.1响应时间定义和计算方法

7.1.2系统测量响应曲线的精确度和稳定性分析

7.2本章小结

第八章实验结果

8.1实验结果展示

8.2本章小结

第九章结束语

致谢

参考文献

作者简介以及发表的论文