【word】 LCOS激光投影显示亮度均匀性和色度均匀性的测量及校正系统

【word】 LCOS激光投影显示亮度均匀性和色度均匀性的测量及校正系统 LCOS激光投影显示亮度均匀性和色度均 匀性的测量及校正系统 第33卷第4期 2011年8月 光学仪器 oPTICALINSTRUMENTS Vo1.33,No.4 August,2011 文章编号:1005—5630(2011)O4—0082—04 LCOS激光投影显示亮度均匀性和 色度均匀性的测量及校正系统 孙湘,那柏林,王世美,王蔚生 (华东师范大学通信工程系,上海200241) * 摘要:为了提高激光投影显示画面的亮度均匀度和色度均匀度,提出了一种对灰度值很大和很 小的像素点采用大压缩率,并尽可能多地提高中等灰度值的方法.搭建一个由投影显示,相机 和计算机构成的闭环系统对应于此种方法,以达到亮度均匀度和色度均匀度矫正的目的.实验 和 分析表 客服数据分析表室内设计客户需求分析表借款分析表格员工占比分析表工作年限数据分析表 明,通过该系统,投影显示的整个屏幕的亮度均匀性和色度 均匀性得到了很大提高,尤 其对于均匀性差的屏幕边角区域,更得到显着地改善. 关键词:激光投影显示;亮度均匀度;色度均匀度;硅基液晶(LCOS) 中图分类号:TH74文献标识 码:Adoi:lO.3969/j.issn.1005—5630.2011.04.017 ThemeasurementandcorrectionsystemofLCOSlaserprojector displaySbrightnessuniformityandcoloruniformity SUNXiang,NABailin,WANGShimei,WANGWeisheng (DepartmentofCommunicationEngineering,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200241,China) Abstract:Toimprovethebrightnessuniformityandcoloruniformityofthelaserprojection,a wayisusedasalargecompressionratiotothelargestandthesmallestgraylevelpixels,and thebesttoimprovemiddlegrayvalue.Inordertoachievecorrectthebrightnessuniformity andcoloruniformity,buildingalasterprojectordisplay,cameraandcomputersystem,a closed—loopcorrespondstothemethodologyisconstituted.Theexperimentsandanalysisshow thatthewholescreenSbrightnessuniformityandcoloruniformityoftheproje ctordisplayare improvedbythisway.Especially,thepooruniformityofthescreencornerarea gainsare significantlyimproved. Keywords:laserprojectordisplay;brightnessuniformity;coloruniformity;li quidcrystalon sillicon(LCOS) 引言 随着便携式投影机的发展,投影显示的应用越来越广泛,显示图像的质量受到人们普遍重视.颜色 再现特性的空间不均匀性是影响投影显示图像质量的重要因素,对于颜色 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现力为主要优点之一的激光 投影机来说,在亮度均匀性和色度均匀性都要达到比普通投影机更高的要求,才能充分凸显其在颜色表 收稿日期:201l_O1—04 基金项目:863重点资助项目(2009AA032708) 作者简介:孙湘(1987一),女,重庆市人,硕士研究生,主要从事投影显示技术方面的研究. 第4期孙湘,等:LCOS激光投影显示亮度均匀性和色度均匀性的测量及校正系统?83? 现力方面的优势.因此,寻求合理的办法和技术对投影显示系统的亮度均匀性和色度均匀性进行测量和 校正,是非常重要的. 传统投影显示亮度和色度校正方法采用高精度色度计对单个局部区域逐次测量,成本高,工作量大, 随着投影仪分辨力的提高已不能满足像素级水平的投影显示应用要求.于是,提出利用相机作为像面亮 度均匀性和色度均匀性的 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 手段以达到像素级的精度,在假定投影仪亮度相应呈线性的前提下建立亮 度不均性的线性映射校正算法. 1亮度均匀性测量和校正的理论基础 在几何映射的基础上,记r,g,b为投影仪和相机的通道数字值,Y,C为分别表示亮度和色度分量的 颜色显示属性值?1]. 可以通过 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 线性变换从RGB空间到YUV空间表示.亮度分量由y分量表示: Y一0.299r+0.587g+0.114b(1) 设相机的响应 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 是厂f,投影机的响应函数是,投影机输入的原始图像信号是Piix,Y),投影机输出 的图像信号是P.ix,Y),相机检测到的图像信号是Ctx,Y)则: P(,)一Ec(x,)](2) Piix,y)一EPix,Y)](3) 然后设Pix,y)的亮度平均值P为校正目标值,则得到显示图像亮度均匀性分布为: D(x,Y)一P/[P.ix,Y)](4) 设Pix.,Y)为校正过的图像,则: (z,y)一{[Piix,Y)]Dix,Y))(5) 设校正图像动态范围为[zmi,z];对于饱和的情况(z~255),剪切法是把灰度大于255的点直接设为 255,而其他不变.文中采用先对像素点进行线性变换然后再处理. P,一(Pi一)?_z.O—O—--_a+d(6) 式(6)中,P为线性变换后的某点灰度值,参数d是图像平均亮度和像面平均性的权衡参量,取值范围为 Eo,z].为了进一步提高图像校正质量,再作非线性变换,即 I(l0?Pz? ul— 一 (255--().m?4255一()m? 式(7)中,一255P/z一.由此,获得最终的校正图像.该变换的基本思路是对灰度值很大和很小的像素 点采用很大的压缩率.这些点通常只占图像很小部分或者出于图像边缘,对整体图像影响不大,同时尽 可能多地提高中等灰度像素点的灰度值_2]. 为了对投影显示亮度均匀性校正结果进行定量评价,以相机为观察者,其输出图像采用相对均方根 误差(RRMs)并以百分数表示为 RRMS:= 式(8)中,MXN为显示图像的尺寸(像素数),P为亮度期望值,表示像素面空间某点的亮度值. 比较是,该值越小则表示其均匀性越好. (8) 定量 2颜色均匀性测量和校正的理论基础 在LCOS投影显示中,屏幕上某一区域的颜色是由不同亮度的红,绿,蓝三基色叠加而成口3.设三基 ? 84?光学仪器第33卷 色的色品坐标为(z,Y),(z2,Yz),(.,Y.),其-:,El激值分别为X,y,Z,X,yz,Zz,X.,y.,,色坐标 与三刺激值的关系为: Xl一(1/y1)yl,X2一(z2/y2)Y2,X3一(z3/y3)Y3 Z一[(1一1一1)/1]yl,Z2一[(1一z2一2)/y2]y2,一[(1一3一ly3)/y3]y.(9) 对于屏幕上的某一颜色,其三刺激值为: X—X1+X2+X.,Y—Y+Yz+,Z—Z1+Ze+Z3 即 x=y(+口Y2+6罴),y—y(1+以+6), z—yf!+.+6 \Yl 其中”,6定义为三基色的亮度比例系数n—Yz/v,6一Ya/Y. 由此,可以通过色坐标的计算公式得到此颜色的色坐标: 二三 Y3 二/ (10) (11) === X/(X+Y+Z),Y—y/(X4-Y+Z)(12) 由于在整个屏幕的合成色中,三基色的色坐标是不变的,因此合成色的色坐标取决于三基色亮度的 比值(1:a:『)).因为屏幕中不同区域的三基色的亮度比不一致,所以导致了屏幕上颜色的不均匀分布. 颜色均匀性可以用屏幕上区域与区域之间的色坐标之差来表示,在色品图上则表现为两点之间的距 离.设屏幕上各个区域的色坐标的平均值(z,),则某一区域的色坐标和平均值的偏差为: 二== ?(z一)+(一Y)(13) 屏幕上这一区域的越小,表明该区域的色坐标和平均色坐标越接近;当屏幕上所有区域的都在一 个可允许的误差范围内时,图像的颜色均匀性就达到要求l5]. 3系统工作原理和交互式界面 投影仪相机系统主要由投影仪,相机和计算机三部分组成.计算机中的原始图像首先由投影仪投射 到屏幕,经屏幕反射后被相机捕获,再由采集设备对捕获图像处理后输出到计算机,经过计算机处理得到 的补偿图像再次由投影机投影,构成一个闭环系统,对应于投 影显示亮度和色度校正的投影仪相机系统l_6].文中的研究和 讨论基于以下假设: (1)实验用显示屏满足理想均匀漫反射条件. (2)投影仪和相机像面上空间各点传输特性一致. (3)相机光圈设定小于F8,渐晕效应可以忽略. (4)投影仪和相机均只有R,G,B三个颜色通道. (5)采用结构光技术已建立投影仪输入和相机输出图像的 几何映射关系. 图1投影仪相机系统基本组成 Fig..1Configurationofprojector-camerasystem 4结论 经过大量实验证明,通过该系统矫正后的照度均匀度和色度均匀度有明显提高.原始图像经过灰度 分析结果呈现出中间较亮,四周边角较暗的图像,但经过该校正系统达到亮度基本均匀.其测试所得结 果如下: (1)直接测量情况下,照度均匀度原始数据图像相对均方根误差:R一10.经过该校正系统后得 到处理后图像相对均方根误差:R一1. (2)直接测量情况下,色度均匀度原始数据图像色坐标和平均值的偏差:一10一.经过该校正系统 第4期孙湘,等:LCOS激光投影显示亮度均匀性和色度均匀性的测量及校正系统?85? 后得到处理后图像色坐标和平均值的偏差:一10一. 由以上结论看到,数据通过该系统校正图像照度均匀度和色度均匀度均能提高1O左右,对激光投 影整个屏幕有较明显改善. 参考文献: 李海峰,刘旭.现代投影显示技术[M].杭州:浙江大学出版社,2009 高稚允,高岳.光电检测技术EM].北京:国防工业出版社,1995. BORNM,WOLFE.PrinciplesofOptics[M].7thed.London:CambridgeUni versity,2001 赵春江.c#数字图像处理算法典型实例[M].北京:人民邮电出版社,2009. 冈萨雷斯LC,伍兹LE数字图像处理[M].3版.北京:电子工业出版社,2010. 彭伟伦,王蔚生,刘红,等.激光投影机光学参数及测试系统设计EJ].光 学仪器,2011,33(3):77—8l 美研制出新型X光纳米显微镜 据美国物理学家组织网不久前报道,美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校物理学家开发出一种新型 X光显微镜,不仅能透视材料内部结构,而且洞察之细微达到了纳米水平.该显微镜有助于开发更小的 数据存储设备,探测物质化学成分,拍摄生物组织结构等.研究论文发表在《美国国家科学院院刊》上. x光纳米显微镜不是通过透镜成像,而是靠强大的算法程序计算成像.”这种数学运算方法相当复 杂,其原理有点像哈勃太空望远镜,就是让最初看到的模糊图像变得清晰鲜明.”领导该研究的加州大学 圣地亚哥分校副教授奥里格?夏佩克解释说,X光探测到物质的纳米结构后,会生成衍射图案,计算机按 照运算法则将这种衍射图案转化为可辨认的精细图像. 为了测试显微镜透视物体的能力和分辨力,研究小组用钆和铁元素制作了一种层状膜.目前信息技 术行业多用这种膜来开发高容高速,更微小的内存设备和磁盘驱动器. “这两种都是磁性材料,如果结合成一体,就会自然地形成纳米磁畴.”夏佩克说,在显微镜下面,能看 到它们形成的磁条纹.层状的钆铁膜看起来就像一块千层酥,层层褶 皱形成了一系列的磁畴,就好像一 圈圈指纹的凸起. “这还是第一次能在纳米尺度观察到磁畴,而且不需要任何透镜.”夏佩克解释说,这对开发更小的数 据存储设备非常关键,磁比特可以做得更小,也就是说让磁纹变得更细,从而开发出磁畴更小的材料,就 能在更小的空间里储存更多数据. “在目前的磁盘表面上,1个磁比特约15nm大小.我们的显微镜能直接拍摄到比特位,这对拓展未 来的数据存储能力打开了新空间.”论文合着者,该校电学与计算机工程教授,磁记录研究中心的埃里克 ? 富勒顿说. 此外,该显微镜还能用于其他领域.通过调节X光的能量,还能用它来观察材料内部有哪些元素,这 在化学上是非常重要的.在生物学领域,用X光给病毒,细胞及各种不同的组织拍照,要比用可见光拍出 来的效果好得多. 夏佩克说,在计算机工程领域,我们希望能以可控的方式造出新型磁性材料和数据存储设备;在生物 和化学领域,能在纳米水平操控物质.要达到这些目标要求,必须从纳米水平理解材料的性质,而X光显 微技术让人们真正在纳米水平看到了物质内部. (摘自《科技日报》)