專利名稱：裸眼3d顯示設備的性能指標測試方法及測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及測試技術(shù)領域，具體涉及對裸眼3D顯示設備性能指標的測試與客觀評價，包括左通道亮度串擾度CIY、右通道亮度串擾度CTk、左通道亮度對比度Q、右通道亮度對比度Ck、亮度差異值dL、亮度對比度差異值dC和莫爾紋強度指數(shù)dM，可用于裸眼3D顯示設備出廠時的性能指標測試、質(zhì)量檢查與篩選。
背景技術(shù)：
3D顯示技術(shù)即三維顯示技術(shù)，是一種將空間三維信息重現(xiàn)的顯示技術(shù)，其將三維立體信息通過專用的顯示設備傳送給人眼視覺系統(tǒng)，人腦據(jù)該立體信息形成三維立體感知。目前的三維顯示技術(shù)按其成像原理可被分為真三維顯示和雙眼視差三維顯示，真三維顯示主要以體顯示為代表，是三維立體信息空間投影的結(jié)果；雙眼視差三維顯示技術(shù)主要包括傳統(tǒng)的色分法又稱光分法、時分法、偏光法和空分法，這些技術(shù)均要求用戶佩戴輔助成 像的眼鏡，另有利用狹縫光柵和柱鏡光柵進行分光的裸眼3D顯示技術(shù)，將輔助成像的眼鏡“戴”到顯示設備上，以實現(xiàn)用戶裸眼觀看三維顯示的目的。由于基于分光和分時等技術(shù)的3D顯示技術(shù)需要佩戴輔助成像眼睛，易導致用戶用眼疲勞、觀看不方便等諸多問題，特別是對于移動設備，如手機而言，若觀看時需佩戴3D輔助眼鏡，不僅大大影響該產(chǎn)品的用戶體驗效果，而且會引起三維移動終端及其配件不方便攜帶的問題。因此，在3D顯示設備方面，各大廠商更熱衷于研究無需佩戴眼鏡即可觀看圖像的裸眼3D技術(shù)，目前也有裸眼3D電視、手機面世。然而，裸眼3D顯示技術(shù)也存在諸如左右通道串擾嚴重、觀看范圍較小且固定、左右眼視圖合成引起的色彩偏差串擾等問題，同時由于各廠商采用的技術(shù)不同，對產(chǎn)品的評價方法也各不相同，性能指標也無法統(tǒng)一，導致評價體系的混亂從而使用戶無法對產(chǎn)品獲得清晰的認識。國內(nèi)發(fā)明專利“一種評測立體圖像質(zhì)量的方法”給出了評測立體圖像質(zhì)量的方法，卻并不涉及顯示設備性能指標的測試。諾基亞研究中心和芬蘭坦佩雷理工大學針對裸眼3D顯不設備的客觀評價問題發(fā)表了名為“Characterizing auto stereoscopic 3D displays”的文章，文中說明對裸眼3D顯示技術(shù)的特征進行客觀描述的一些方法，如最優(yōu)視間距、不感知贗像下的移動自由度等三維客觀評價參數(shù)。但這些參數(shù)僅僅涉及觀看條件指標的量化，不能完整地評價3D顯示設備的顯示性能。同樣的，法國艾爾迪姆ELDIM公司研制了一種基于傅立葉光學的儀器來測試3D顯示設備特性的方法，量化了最優(yōu)視距、視角自由度、色偏等指標，然而，該設備實現(xiàn)方法復雜、制造成本高昂，且這些參數(shù)也并不能完全地評價裸眼3D顯示設備成像性能的好壞。為規(guī)范國內(nèi)3D立體顯示行業(yè)的發(fā)展，我國信息產(chǎn)業(yè)部也正努力推行行業(yè)規(guī)范化發(fā)展。正擬的《立體電視圖像質(zhì)量測試方法》和《3D安全規(guī)范》討論稿給出了針對需要佩戴立體眼鏡作為輔助設備的分時式和分光式平板立體電視機和平板立體顯示設備的測試方法，對于裸眼3D顯示設備的性能指標測試具有一定的參考意義，但不可直接使用。綜上所述，現(xiàn)有測試方法主要針對分光或分時技術(shù)的3D顯示設備，對裸眼3D顯示設備顯示性能指標的測試目前尚無有效可行的方法，這將導致裸眼3D顯示器出廠時無客觀指標系統(tǒng)可評價其顯示性能，不利用該類產(chǎn)品品質(zhì)的檢測、鑒定與篩選，易造成顯示質(zhì)量不達標的產(chǎn)品流通市場，導致用戶使用過程中頭暈等身體不適反應。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述問題，提出一種裸眼3D顯示設備的性能指標測試方法，通過左通道亮度串擾civ、右通道亮度串擾ctk、左通道亮度對比度Q、右通道亮度對比度Ck、亮度差異值dL、亮度對比度差異值dC這六個指標參數(shù)的測試，保證進入市場的產(chǎn)品質(zhì)量達標,避免對人體的危害。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的裸眼3D顯示設備的性能指標測試方法，包括如下步驟I)對立體相機的焦平面陣列進行參數(shù)標定和反Gamma校正，即、校正；2)設計標準測試圖像設計四對標準測試立體圖像對，其中第一對圖像的左通道圖像ftab灰度值為255，即白屏，右通道圖像fKwb灰度值為0，即黑屏；第二對圖像的左通道圖像f-灰度值為0，右通道圖像fKbw灰度值為255 ;第三對圖像的左右通道圖像fLbb、fEbb灰度值均為0 ;第四對圖像的左右通道圖像ftaw、fEww灰度值均為255 ；
3)搭建測試平臺首先將光學平臺調(diào)至水平狀態(tài)；將半圓形導軌放置于暗室測試光學平臺中央，用鉚釘固定；用夾具夾緊待測設備、用光具座將其安裝在半圓形導軌的圓心處，且待測設備的屏幕表面法線方向與半圓形導軌直徑面外法線P方向一致，即待測設備屏幕與光學平臺水平面垂直，且待測設備屏幕的底邊與半圓形導軌直邊平行；立體相機經(jīng)夾具夾緊后通過螺桿與滑塊連接成一個整體，該整體只在距離待測設備屏幕中心點恒定半徑R的半圓形導軌上滑動，即只在離屏幕中心點距離為R的最佳觀看范圍內(nèi)移動；連接立體相機與指標計算單元的數(shù)據(jù)接收模塊，并使立體相機左右鏡頭按人類雙眼瞳距放置且正對屏幕的左右通道光路，左右鏡頭的中心水平線與待測裸眼3D設備屏幕的中心水平線同在測試水平面H內(nèi)；4)設定立體相機參數(shù)設定立體相機適度曝光情況下、且每次拍攝的曝光時間均相同的工作參數(shù)，包括相機的光圈F數(shù)、快門速度；根據(jù)待測設備顯示的亮度情況，設置立體相機的感光度；根據(jù)待測設備的最佳觀看距離R，設定立體相機的鏡頭焦距；5)拍攝測試圖像通過裸眼3D顯示設備依次顯示四對標準測試立體圖像對，控制立體相機對待測設備顯示的每一對圖像對左右通道圖像分別采集K次，K >2，得到四對圖像對數(shù)據(jù)組，即第一對標準測試立體圖像對的左通道圖像數(shù)據(jù)組、右通道圖像數(shù)據(jù)組At，第二對標準測試立體圖像對的左通道圖像數(shù)據(jù)組/1.、右通道圖像數(shù)據(jù)組ZiL，第三對標準測試立體圖像對的左通道圖像數(shù)據(jù)組/^、右通道圖像數(shù)據(jù)組./I ;第四對標準測試立體圖像對的左通道圖像數(shù)據(jù)組、右通道圖像數(shù)據(jù)組/Aw ；6)數(shù)據(jù)接收與噪聲抑制將四對標準測試立體圖像對的八組數(shù)據(jù)組通過硬件接口傳輸至計算機，并將這八組數(shù)據(jù)組AU、fL、fL、fL'、fL、fL、fL、fL，i G {0，1，2，…，k}代入公式
權(quán)利要求
1.一種裸眼3D顯示設備的性能指標測試方法，包括如下步驟 1)對立體相機的焦平面陣列進行參數(shù)標定和反Gamma校正，
2.一種裸眼3D顯示設備的性能指標測試系統(tǒng)，包括測試平臺(I)、立體相機(2)和指標計算單元(3)，其特征在于 測試平臺(I)，位于暗室環(huán)境中，它包括待測設備(U)、光學平臺(12)、半圓形導軌(13)和光機配件(14)，用于提供測試環(huán)境、支撐待測設備(11)與立體相機(2)，并以半圓形導軌(13)及相關(guān)光機配件(14)調(diào)整立體相機與待測設備之間相對位置； 立體相機(2)，放置在測試平臺的半圓形導軌上，測試時，通過立體相機的快門和光圈控制相機曝光時間，對待測設備所顯示的每一對標準測試圖像對進行多次拍攝，獲取測試圖像數(shù)據(jù)組； 指標計算單元(3)，包括數(shù)據(jù)接收模塊(31)、噪聲抑制模塊(32)和指標計算與顯示模塊(33);該數(shù)據(jù)接收模塊(31)與立體相機(2)相連，接收由立體相機拍攝得到的圖像數(shù)據(jù)組；該噪聲抑制模塊(32)，與數(shù)據(jù)接收模塊(31)相連，用于對所得到的圖像數(shù)據(jù)組按幀相加取平均去噪，消除因待測設備抖動與立體相機CCD暗電流引起的噪聲；該指標計算與顯示模塊(33)與噪聲抑制模塊(32)相連，用于利用去噪后的圖像計算待測設備的性能指標，并給出性能指標計算的結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試系統(tǒng)，其特征在于所述光機配件(14)包括夾具(141)、螺桿(142)、光具座(143)、滑塊(144)、鉚釘(145)，用于調(diào)整和固定立體相機及待測設備的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試系統(tǒng)，其特征在于所述半圓形導軌(13)，是以待測設備顯示屏幕(11)中心點為圓心、以待測設備的最佳視距R為半徑制作的光學導軌，其直邊與弧邊可分離、依靠鉚釘(145)連接；測試時，待測設備由光具座(143)固定放置在半圓形導軌圓心處，且屏幕表面法線方向與半圓形導軌直徑面外法線P方向一致，即屏幕表面與光學平臺表面垂直，屏幕底邊與半圓形導軌直邊平行；立體相機正對屏幕的左右通道光路，在光機配件(14)的輔助下在半圓形導軌上移動，其左右鏡頭的中心水平線與待測裸眼3D設備屏幕的中心水平線同在測量水平面H內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試系統(tǒng)，其特征在于所述立體相機(2)，可采用性能參數(shù)相同的兩個鏡頭和性能參數(shù)相同的兩臺焦平面陣列組成，其焦平面陣列可為CCD或CMOS器件，將兩對鏡頭和焦平面陣列分別通過兩套緊固螺紋咬合構(gòu)成左相機和右相機，左右兩相機的鏡頭按人類雙眼瞳間距放置，且分別與裸眼3D顯示設備的左右通道光路正對，經(jīng)過參數(shù)標定及Y ―1校正后，用夾具(141)夾緊，通過螺桿(142)與滑塊(144)相連接構(gòu)成一個整體并安裝在半圓形導軌上；測試時，該立體相機(2)的左右鏡頭分別正對待測設備的左右通道光路，設定相機焦距為待測設備的最佳觀看距離R，通過立體相機(2)的快門和光圈控制曝光時間，對待測設備顯示的每一對標準測試立體圖像對進行多次拍攝，并將拍攝得到的圖像數(shù)據(jù)組通過相機上的硬件接口上傳至指標計算單元(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試系統(tǒng)，其特征在于所述立體相機(2)，可進一步僅采用一個鏡頭和一臺焦平面陣列組成，其焦平面陣列可為CCD或CMOS器件，該鏡頭通過緊固螺紋與相機連接，經(jīng)過參數(shù)標定及Y ―1校正后，用夾具(141)夾緊，通過螺桿(142)與滑塊(144)相連接構(gòu)成一臺相機，并安裝在半圓形導軌上；測試時，首先將該立體相機放置在正對待測設備左右通道光路之一的位置，對當前待測設備顯示的標準測試圖像進行多次拍攝；然后將該相機沿半圓形導軌移動到與另一通道光路正對的位置上，即與前一位置相對屏幕垂直中線對稱的位置，重復多次拍攝的過程，采集另一通道當前顯示的測試圖像，并將拍攝得到的圖像數(shù)據(jù)組通過相機上的硬件接口上傳至指標計算單元(3);其中，對左右通道圖像采集的先后順序并不影響測試結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試系統(tǒng)，其特征在于所述立體相機(2)，可進一步采用一臺具有雙鏡頭雙焦平面陣列的一體化3D攝像機實現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試系統(tǒng)，其特征在于所述指標計算單元(3)采用主控計算機或?qū)Ｓ糜布娐废到y(tǒng)上的軟硬件資源實現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)接收模塊(31)，采用USB接 口或網(wǎng)口或?qū)Ｓ脠D像采集卡上的CameraLink接口實現(xiàn),用于接收立體相機⑵拍攝得到的圖像數(shù)據(jù)并傳輸至后續(xù)處理模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種裸眼3D顯示設備的性能指標測試方法及測試系統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有測試技術(shù)僅針對分時和分光設備且僅依靠局部信息進行性能評估，且不能對裸眼3D顯示設備性能進行測試的問題。其實現(xiàn)方案是根據(jù)人眼視覺系統(tǒng)對立體圖像感知的特點，設計表征裸眼3D顯示器顯示性能的客觀評價指標及其各自測量方法；利用立體相機采集的圖像計算得到評價裸眼3D設備顯示性能的7個指標參數(shù)，即左通道亮度串擾度CTL、右通道亮度串擾度CTR、左通道亮度對比度CL、右通道亮度對比度CR、亮度差異值dL、亮度對比度差異值dC和莫爾紋強度指數(shù)dM，通過這些參數(shù)檢驗裸眼3D顯示設備的性能。本發(fā)明可用于裸眼3D顯示設備的質(zhì)量檢查與篩選，保證進入市場的產(chǎn)品質(zhì)量達標。
文檔編號H04N17/04GK102724545SQ20121020113
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者喬琳, 劉飛, 呂斐, 吳騰飛, 楊虹, 王旭, 許宏濤, 邵曉鵬, 鐘宬, 靳振華, 黃遠輝, 龔昌妹 申請人:西安電子科技大學