一種三維圖像灰度查找表測量裝置及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種三維圖像灰度查找表測量裝置及其方法。裝置由控制系統、測試圖像信號發生器、光電轉換模塊、數據采集模塊組成，該三維圖像灰度查找表測量裝置實現了三維顯示亮度矩陣的自動測量，再根據基于圖像處理串擾消除方法的基本原理對測量數據進行遍歷搜索，同時考慮左右視圖的相互作用，計算得出串擾消除效果最佳的三維圖像灰度查找表，從而大大提高了眼鏡式立體顯示的圖像質量和觀看舒適度。
【專利說明】一種三維圖像灰度查找表測量裝置及其方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種三維圖像灰度查找表測量裝置及其方法。
【背景技術】:
[0002]近年來，立體顯示(3D)技術發展迅速，市場占有率頻刷新高，由于技術成熟、價格便宜，眼鏡式立體顯示技術是目前立體顯示的主流產品，其中主要包括快門式和偏光式兩種眼鏡式立體顯示技術。由于立體顯示技術是通過給觀看者的左右眼分別提供具有視差的左右視圖，從而模擬真實世界的感知，達到讓觀看者感受到立體景深，身臨其境的效果，然而，由于技術上存在的種種問題，分別給左右眼提供的左右視圖并不能完全分離，左右眼可以分別看到另一視圖的漏光，這種漏光會形成虛影，俗稱“鬼影(Ghosting) ”，而形成鬼影的客觀漏光又稱為“串擾(Crosstalk)”。研究表明，串擾是目前影響立體顯示圖像質量以及觀看舒適度的最主要原因之一。
[0003]為了提高立體顯示圖像質量以及立體顯示的觀看舒適度，對于串擾的消除一直是科研人員研究的重點。目前，提出的一種基于圖像處理的串擾消除方法由于串擾消除效果好以及成本低等原因被廣泛應用。這種基于圖像處理的串擾消除方法通過時序控制器(Time Controller, T-C0N)來完成，3D圖像灰度查找表存儲在時序控制器中，在顯示3D圖像時，通過查找表修正圖像灰階，從而達到串擾消除的目的。其中的3D圖像灰度查找表是該方法的核心，目前各大廠家采用人工測量調試的方法得出3D圖像灰度查找表，這種方法不僅費時費力，效率極其低下，而且由于人工調試忽略了 3D圖像左右視圖的相互作用，往往效果不佳。
【發明內容】
:
[0004]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種三維圖像灰度查找表測量裝置及其方法。
[0005]為了解決【背景技術】所存在的問題，本發明采用以下技術方案:
[0006]一種三維圖像灰度查找表測量裝置，其特征在于，該測量裝置包括控制系統(I)、測試圖像信號發生器(2)、光電轉換模塊(3)、數據采集模塊(4)；
[0007]所述控制系統(I)中有基于LabVIEW的虛擬儀器，用于控制測量流程和查找表的計算;
[0008]所述測試圖像信號發生器(2)基于FPGA，通過DVI和USB與控制系統⑴連接，同時通過DVI或者LVDS接口與待測眼鏡式立體顯示器(5)連接；
[0009]所述光電轉換模塊(3)由光電二極管(31)和信號放大器(32)組成，并通過數據信號線與數據采集模塊(4)連接；
[0010]所述數據采集模塊(4)通過USB與控制系統(I)連接，同時通過信號線與測試圖像發生器(2)連接，用于將模擬信號轉換為數字信號并傳輸給控制系統(I)進行存儲。
[0011]運用上述裝置的一種三維圖像灰度查找表測量方法，包括步驟:[0012]步驟一:亮度矩陣的測量；
[0013]步驟二:灰度查找表的計算。
[0014]進一步的，所述的步驟一包括下列步驟:
[0015](I)上位機測量設置:設定測量亮度矩陣的大小，矩陣大小越大測量的數據量越大，用以計算的數據越精確，對于Sbits的顯示，矩陣大小最大為256X256 ;設定測量模式為RGB模式或者W模式，RGB模式中R、G、B三色單獨測量設定的亮度矩陣，用于計算出R、G、B三色獨立的灰度查找表，W模式近似認為R、G、B三色一致，測量時R、G、B三色的灰度相同，得出一個灰度查找表適用于R、G、B三色；
[0016](2)根據測量設置的具體參數和信息計算生成相應的控制信號控制下位機測試圖像信號發生器；
[0017](3)測試圖像信號發生器生成信號:測試圖像信號，用于待測顯示器顯示測試內容；測量觸發信號，用于觸發數據采集模塊同步采集電壓信號；
[0018](4)待測顯示器接收測試圖像信號并顯示相應測試圖像；
[0019](5)光電轉換模塊將顯不器顯不的亮度信號轉換為電壓信號；
[0020](6)數據采集模塊接收到觸發信號后開始同步采集來自光電轉換模塊的電壓信號;
[0021](7)亮度測量數據(電壓值)由數據采集模塊傳輸給上位機(控制系統)，并以矩陣的形式存儲。
[0022]進一步的，所述的步驟二包括下列步驟:
[0023](I)灰度查找表計算設置:設定查找表矩陣大小，矩陣越大，計算量越大，對于8bits的顯示，矩陣大小最大為256X256 ;設定查找表模式，RGB模式或者W模式，應與測量模式對應；
[0024](2)亮度矩陣讀取:根據查找表模式的選擇，讀取相應的亮度矩陣；
[0025](3)判斷亮度矩陣的大小是否為256X256，如果是則直接進入步驟5)，否則進入步驟4)；
[0026](4)將亮度矩陣插值為256 X 256矩陣；
[0027](5)利用遍歷法在每一個輸入灰階組合下搜索最佳的輸出灰階組合，以達到最佳的整體串擾消除效果；
[0028](6)得出對應矩陣大小和模式的灰度查找表矩陣并存儲。
[0029]進一步的，所述的遍歷法包括下列步驟:
[0030](I)輸入灰階組合i和j ;
[0031](2)根據輸入灰階組合在256X256的亮度查找表中查找對應的理想輸出亮度為L(i, ο 和 L。, j)；
[0032](3)判斷i是否大于等于j，如果是則進入步驟(4)，否則返回步驟⑴重新輸入一組灰階組合；
[0033](4)判斷i是否大于j，如果是則進入步驟(5)，否則進入步驟(6)；
[0034](5)將i賦值給k，進入步驟(7)；
[0035](6)將i賦值給i_d，j賦值給j_d，再進入步驟(17)；
[0036](7)判斷k是否小于等于255，如果是則進入步驟(8)，否則進入步驟(17)；[0037](8)將j賦值給I，進入步驟(9)；
[0038](9)判斷I是否大于等于0，如果是則進入步驟(10)，否則進入步驟(11)；
[0039](10)定義參量 Ddif，Ddif=| L0^-Laj) I+ I Lu-Lai) |，再進入步驟(12)；
[0040](11)將k值加I，再返回步驟(7)；
[0041](12)判斷是否同時滿足k=i和l=j，如果是則進入步驟(13)，否則進入步驟(14)；
[0042](13)將Ddif賦值給Dmin,再進入步驟(14)；
[0043](14)判斷Ddif是否小于Dmin,如果是則進入步驟(15)，否則直接進入步驟(16)；
[0044](15)將Ddif賦值給Dmin，k賦值給i_d，I賦值給j_d，進入步驟(16)；
[0045](16)將I值減I，再返回步驟(9)；
[0046](17)灰度查找表賦值，將j_d賦值給T(i,j)，i_d賦值給Tai)，結束本次查找進入下一輸入灰階組合對應的最佳輸出灰階組合的查找。
[0047]本發明對比現有技術有如下的有益效果:本發明通過電腦中的虛擬儀器控制眼鏡式立體顯示的亮度矩陣測量，利 用快速響應的光電轉換方式代替傳統的亮度計，可以實現亮度數據的快速自動測量，再根據基于圖像處理串擾消除方法的基本原理對測量的亮度數據進行遍歷搜索，同時考慮左右視圖的相互作用，計算得出串擾消除效果最佳的三維圖像灰度查找表。本發明構思縝密，設計精巧，實現自動測量代替人工操作，提高效率的同時考慮了更全面的因素，所得的查找表能達到更好的串擾消除效果，大大提高了眼鏡式立體顯示的圖像質量和觀看舒適度。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0048]圖1為本發明測量裝置的信號連接圖；
[0049]圖2為本發明的亮度矩陣測量流程圖；
[0050]圖3為本發明的灰度查找表計算流程圖；
[0051]圖4為本發明的遍歷計算流程圖；
[0052]圖中有:控制系統(電腦)1，測試圖像信號發生器2，光電轉換模塊3，數據采集模塊4，待測眼鏡式立體顯示器5，顯示系統配套立體眼鏡6。
【具體實施方式】:
[0053]本發明的三維圖像灰度查找表測量裝置，包括控制系統(電腦)1、測試圖像信號發生器2、光電轉換模塊3、數據采集模塊4 ;所述控制系統I中有基于LabVIEW的虛擬儀器，用于控制測量流程和查找表的計算；所述測試圖像信號發生器2基于FPGA，通過DVI和USB與控制系統連接，同時通過DVI或者LVDS接口與待測眼鏡式立體顯示器5連接；所述光電轉換模塊3由光電二極管31和信號放大器32組成，并通過數據信號線與數據采集模塊4連接；所述數據采集模塊4通過USB與控制系統I連接，同時通過信號線與測試圖像發生器2連接。
[0054]下面結合附圖，對本發明做進一步說明:
[0055]本發明裝置由基于電腦的控制系統1、基于FPGA的測試圖像信號發生器2、光電轉換模塊3、數據采集模塊4組成。所述控制系統I中基于LabVIEW開發了一套虛擬儀器，用于控制整個測量和計算過程。所述光電轉換模塊3由符合人眼視見函數的光電二極管31以及低噪聲信號放大器32組成。數據采集模塊4用于將模擬信號轉換為數字信號并傳輸給控制系統I進行存儲。圖1為本發明測量裝置的信號連接圖，控制系統I通過DVI數據線和USB控制線與測試圖像信號發生器2連接，測試圖像信號發生器2通過DVI或者LVDS數據線與待測眼鏡式立體顯示器5連接，同時測試圖像信號發生器2通過控制線與數據采集模塊連接。光電轉換模塊3的光電二極管31在測量時透過立體眼鏡6的單眼鏡片測量立體顯示器5發出的光，測量時光電二極管31、立體眼鏡6的單眼鏡片和立體顯示器5緊貼在一起，測量環境為暗室(環境光照度小于0.51ux)。光電轉換模塊3與數據米集模塊4通過信號線連接，數據采集模塊4通過數據線與控制系統I連接。
[0056]本發明通過控制系統I的人機界面輸入測量和計算的基本設置，控制整個三維圖像亮度矩陣的測量和灰度查找表的計算流程。
[0057]亮度矩陣測量流程包括上位機測量參數設置、生成控制信號傳輸給下位機(測試圖像信號發生器)、下位機生成測試圖像信號和測量觸發信號、測試圖像信號傳輸給待測眼鏡式立體顯示器顯示、觸發信號觸發數據采集模塊采集來自光電轉換模塊的電壓信號(采集到的電壓信號即為亮度測量數據)、亮度測量數據傳輸給上位機并以矩陣形式存儲。如圖2所示，所述測量流程具體包括以下步驟:
[0058]I)上位機測量設置:設定測量亮度矩陣的大小，矩陣大小越大測量的數據量越大，用以計算的數據越精確，對于Sbits的顯示，矩陣大小最大為256X256 ;設定測量模式為RGB模式或者W模式，RGB模式中R、G、B三色單獨測量設定的亮度矩陣，用于計算出R、G、B三色獨立的灰度查找表，W模式近似認為R、G、B三色一致，測量時R、G、B三色的灰度相同，得出一個灰度查找表適用于R、G、B三色；
[0059]2)根據測量設置的具體參數和信息計算生成相應的控制信號控制下位機測試圖像信號發生器；
[0060]3)測試圖像信號發生器生成信號:測試圖像信號，用于待測顯示器顯示測試內容；測量觸發信號，用于觸發數據采集模塊同步采集電壓信號；
[0061]4)待測顯示器接收測試圖像信號并顯示相應測試圖像；
[0062]5)光電轉換模塊將顯不器顯不的亮度信號轉換為電壓信號；
[0063]6)數據采集模塊接收到觸發信號后開始同步采集來自光電轉換模塊的電壓信號;
[0064]7)亮度測量數據(電壓值)由數據采集模塊傳輸給上位機(控制系統)，并以矩陣的形式存儲。
[0065]灰度查找表計算流程包括上位機計算參數設置、亮度矩陣的讀取、亮度矩陣的插值、遍歷法搜索最佳灰階組合、查找表生成和存儲。如圖3所示，所述計算流程具體包括以下步驟:
[0066]I)灰度查找表計算設置:設定查找表矩陣大小，矩陣越大，計算量越大，對于8bits的顯示，矩陣大小最大為256X256 ;設定查找表模式，RGB模式或者W模式，應與測量模式對應；
[0067]2)亮度矩陣讀取:根據查找表模式的選擇，讀取相應的亮度矩陣；
[0068]3)判斷亮度矩陣的大小是否為256 X 256，如果是則直接進入步驟5)，否則進入步驟4)；[0069]4)將亮度矩陣插值為256 X 256矩陣；
[0070]5)利用遍歷法在每一個輸入灰階組合下搜索最佳的輸出灰階組合，以達到最佳的整體串擾消除效果；
[0071]6)得出對應矩陣大小和模式的灰度查找表矩陣并存儲。
[0072]遍歷法搜索最佳值是灰階查找表計算方法的核心，如圖4所示，所述計算流程具體包括以下步驟:
[0073]I)輸入灰階組合i和j ;
[0074]2)根據輸入灰階組合在256X256的亮度查找表中查找對應的理想輸出亮度為L(i, ο 和 L。, j)；
[0075]3)判斷i是否大于等于j，如果是則進入步驟4)，否則返回步驟I)重新輸入一組灰階組合；
[0076]4)判斷i是否大于j，如果是則進入步驟5)，否則進入步驟6)；
[0077]5)將i賦值給k，進入步驟(7)；
[0078]6)將i賦值給i_d，j賦值給j_d，再進入步驟(17)；
[0079]7)判斷k是否小于等于255，如果是則進入步驟(8)，否則進入步驟(17)；
[0080]8)將j賦值給I，進入步驟(9)；
[0081]9)判斷I是否大于等于0，如果是則進入步驟(10)，否則進入步驟(11)；
[0082]10)定義參量 Ddif，Ddif= I L(k, D_La Λ | +1 L k) _L(i, i} |，再進入步驟
[0083](12)；
[0084]11)將k值加I，再返回步驟(7)；
[0085]12)判斷是否同時滿足k=i和l=j，如果是則進入步驟(13)，否則進入步驟(14)；
[0086]13)將Ddif賦值給Dmin,再進入步驟(14)；
[0087]14)判斷Ddif是否小于Dmin,如果是則進入步驟(15)，否則直接進入步驟(16)；
[0088]15)將Ddif賦值給Dmin，k賦值給i_d，I賦值給j_d，進入步驟(16)；
[0089]16)將I值減I，再返回步驟(9)；
[0090]17)灰度查找表賦值，將j_d賦值給T(i, j0，i_d賦值給Ta υ，結束本次查找進入下一輸入灰階組合對應的最佳輸出灰階組合的查找。
【權利要求】
1.一種三維圖像灰度查找表測量裝置，其特征在于，該測量裝置包括控制系統(I)、測試圖像信號發生器(2)、光電轉換模塊(3)、數據采集模塊(4)； 所述控制系統(I)中有基于LabVIEW的虛擬儀器，用于控制測量流程和查找表的計算； 所述測試圖像信號發生器⑵基于FPGA，通過DVI和USB與控制系統⑴連接，同時通過DVI或者LVDS接口與待測眼鏡式立體顯示器(5)連接； 所述光電轉換模塊(3)由光電二極管(31)和信號放大器(32)組成，并通過數據信號線與數據采集模塊(4)連接； 所述數據采集模塊(4)通過USB與控制系統(I)連接，同時通過信號線與測試圖像發生器(2)連接，用于將模擬信號轉換為數字信號并傳輸給控制系統(I)進行存儲。
2.應用權利要求1所述的裝置的一種三維圖像灰度查找表測量方法，包括步驟: 步驟一:亮度矩陣的測量； 步驟二:灰度查找表的計算。
3.應用權利要求2所述的裝置的一種三維圖像灰度查找表測量方法，其特征在于，所述的步驟一包括下列步驟: (1)上位機測量設置:設定測量亮度矩陣的大小，矩陣大小越大測量的數據量越大，用以計算的數據越精確，對于Sbits的顯示，矩陣大小最大為256X256 ;設定測量模式為RGB模式或者W模式，RGB模式中R、G、B三色單獨測量設定的亮度矩陣，用于計算出R、G、B三色獨立的灰度查找表，W模式近似認為R、G、B三色一致，測量時R、G、B三色的灰度相同，得出一個灰度查找表適用于R、G、B三色；` (2)根據測量設置的具體參數和信息計算生成相應的控制信號控制下位機測試圖像信號發生器； (3)測試圖像信號發生器生成信號:測試圖像信號，用于待測顯示器顯示測試內容；測量觸發信號，用于觸發數據采集模塊同步采集電壓信號； (4)待測顯示器接收測試圖像信號并顯示相應測試圖像； (5)光電轉換模塊將顯不器顯不的亮度信號轉換為電壓信號； (6)數據采集模塊接收到觸發信號后開始同步采集來自光電轉換模塊的電壓信號； (7)亮度測量數據(電壓值)由數據采集模塊傳輸給上位機(控制系統)，并以矩陣的形式存儲。
4.應用權利要求2所述的裝置的一種三維圖像灰度查找表測量方法，其特征在于，所述的步驟二包括下列步驟: (1)灰度查找表計算設置:設定查找表矩陣大小，矩陣越大，計算量越大，對于Sbits的顯示，矩陣大小最大為256X256 ;設定查找表模式，RGB模式或者W模式，應與測量模式對應； (2)亮度矩陣讀取:根據查找表模式的選擇，讀取相應的亮度矩陣； (3)判斷亮度矩陣的大小是否為256X256，如果是則直接進入步驟5)，否則進入步驟4)； (4)將亮度矩陣插值為256X256矩陣； (5)利用遍歷法在每一個輸入灰階組合下搜索最佳的輸出灰階組合，以達到最佳的整體串擾消除效果； (6)得出對應矩陣大小和模式的灰度查找表矩陣并存儲。
5.應用權利要求4所述的裝置的一種三維圖像灰度查找表測量方法，其特征在于，所述的遍歷法包括下列步驟: (1)輸入灰階組合i和j; (2)根據輸入灰階組合在256X256的亮度查找表中查找對應的理想輸出亮度為L(i,0和 Laj)； (3)判斷i是否大于等于j，如果是則進入步驟(4)，否則返回步驟(1)重新輸入一組灰階組合； (4)判斷i是否大于j，如果是則進入步驟(5)，否則進入步驟(6)； (5)將i賦值給k，進入步驟(7)； (6)將i賦值給i_d，j賦值給j_d，再進入步驟(17)； (7)判斷k是否小于等于255，如果是則進入步驟(8)，否則進入步驟(17)； (8)將j賦值給I，進入步驟(9)； (9)判斷I是否大于等于O，如果是則進入步驟(10)，否則進入步驟(11)； (10)定義參量Ddif`，Ddif=ILau)-Laj) MLaA-Lai) I，再進入步驟(12)； (11)將k值加1，再返回步驟(7)； (12)判斷是否同時滿足k=i和l=j，如果是則進入步驟(13)，否則進入步驟(14)； (13)將Ddif賦值給Dmin，再進入步驟(14)； (14)判斷Ddif是否小于Dmin，如果是則進入步驟(15)，否則直接進入步驟(16)； (15)將Ddif賦值給Dmin,k賦值給i_d, I賦值給j_d，進入步驟(16)； (16)將I值減1，再返回步驟(9)； (17)灰度查找表賦值，將j_d賦值給Τ(Μ)，i_d賦值給Tai)，結束本次查找進入下一輸入灰階組合對應的最佳輸出灰階組合的查找。
【文檔編號】H04N17/00GK103702109SQ201310714038
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】夏振平, 肖金球, 雷巖 申請人:蘇州科技學院