智能移動終端圖像顯示性能評價方法及應(yīng)用研究.pdf

1、在智能移動終端迅速而廣泛地滲透于人們生活和工作中的同時，對不同類型智能移動終端圖像顯示性能評價的重要性和迫切性日趨提升。然而，目前還沒有針對此類顯示設(shè)備的圖像顯示性能評價方法，僅通過色域、亮度、像素密度等設(shè)備物理參數(shù)的簡單比較，并不符合人眼視覺系統(tǒng)本身對彩色圖像感知的復(fù)雜性，也不適應(yīng)于智能移動終端多樣化的觀察環(huán)境條件，更無法提供不同顯示屏在圖像感知差異上的量化評價結(jié)果。因此，本論文致力于對智能移動終端建立科學(xué)有效的圖像顯示質(zhì)量評價機(jī)制。

2、首先對不同屏幕材質(zhì)的智能移動終端進(jìn)行了重要顏色特性的測試與比較，并且實(shí)現(xiàn)了對其顯示顏色三刺激值與色貌量值的精確數(shù)學(xué)預(yù)測，進(jìn)而通過縝密設(shè)計的心理物理學(xué)視覺實(shí)驗(yàn)，在三種照明條件下對四臺智能移動終端顯示屏獲取了圖像質(zhì)量的大量視覺評估數(shù)據(jù)，由此基于兩類不同尺寸的智能移動終端展開了深入的討論，最終提出了總體圖像質(zhì)量的完整預(yù)測流程及其數(shù)學(xué)表征模型，并對其預(yù)測性能進(jìn)行了評價和驗(yàn)證。
　　為了物理測評智能移動終端的顯示性能，針對基于TFT(thi

3、n film transistor)、IPS（in-plane switching）和AMOLED（active matrix organic light emitting diode）等不同顯示技術(shù)的智能移動終端，進(jìn)行了顏色特性的詳細(xì)測量與分析，比較其在通道光譜特性、階調(diào)再現(xiàn)特性、重復(fù)性、色域、空間均勻性、通道獨(dú)立性和色品恒定性等顯示相關(guān)特性方面的表現(xiàn)，并分析了GOG、S-CurveⅠ、S-CurveⅡ、PLCC、PLVC、Maski

4、ng等常用色度特征化模型對智能移動終端的顏色預(yù)測精度，綜合精度和效率兩方面因素以及視覺實(shí)驗(yàn)的具體需求，對每臺顯示屏分別建立了正向和反向色度特征化模型，以實(shí)現(xiàn)精確的顏色預(yù)測及控制，為圖像調(diào)制和色貌量值獲取等必備工作奠定了基礎(chǔ)。其中，對于通道獨(dú)立性極差而無法適用現(xiàn)有模型的AMOLED顯示屏，提出了多項式補(bǔ)償模型進(jìn)行精確的正向顏色預(yù)測，并優(yōu)化選取了以8×8×8采樣的3D-LUT模型實(shí)現(xiàn)了反向特征化的顏色控制。
　　心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的方案綜

5、合了模型完整性、設(shè)備通用性、照明普適性、圖像應(yīng)用的特色性等多項要求，選取不同設(shè)備物理參數(shù)的IPS、AMOLED兩臺智能移動電話顯示屏和IPS、TFT兩臺平板電腦顯示屏，以dark、500 lx和10000 lx三種照度條件分別模擬黑暗環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)辦公照明和室外光環(huán)境，對于風(fēng)景、游戲界面、電影場景、地圖、網(wǎng)頁等多種應(yīng)用類型的原始圖像，經(jīng)過明度、色調(diào)、彩度、分辨率等20種調(diào)制產(chǎn)生了一系列測試圖像，以類別判定法的心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，由10名觀察

6、者分別就自然性、鮮艷性、明亮度、對比度、銳度、清晰度、喜好性及總體圖像質(zhì)量等多個圖像質(zhì)量感知參量進(jìn)行了判斷，由此獲取了大量的視覺評價原始數(shù)據(jù)。
　　基于心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要工作，通過Thurstone比較判斷法則的條件五將原始類別得分轉(zhuǎn)換成等距分值數(shù)據(jù)后，對所有圖像質(zhì)量感知參量的表現(xiàn)展開了全面深入的綜合比較與探討。通過各參量相互之間Pearson相關(guān)系數(shù)的分析，討論了不同參量間的相互作用，并進(jìn)一步以因子分析的數(shù)學(xué)手段尋求總體圖像質(zhì)

7、量的重要影響因素，從而確定了與總體圖像質(zhì)量相關(guān)性較強(qiáng)的關(guān)鍵分項參量。從圖像內(nèi)容、調(diào)制方法兩個層面詳細(xì)討論了圖像參數(shù)、設(shè)備物理參數(shù)對各個圖像質(zhì)量感知參量的作用;從相同顯示屏在dark、500 lx和10000lx三種照度下的感知參量表現(xiàn)以及單因素方差分析，討論了照明環(huán)境參數(shù)對不同圖像質(zhì)量感知參量的影響。經(jīng)過兩類不同尺寸智能移動終端實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平行比較與歸納，確定了圖像質(zhì)量建模的總體思路與方案。
　　以視覺數(shù)據(jù)的深入分析和討論為基礎(chǔ)，提

8、出了符合人眼視覺感知特性的智能移動終端圖像質(zhì)量評價流程，以及包括多元回歸預(yù)測總體圖像質(zhì)量與數(shù)學(xué)表征分項參量等兩個階段的表述模型。首先，選取自然性、鮮艷性、清晰度等重要分項感知參量，分別對不同應(yīng)用類型的圖像確定了各自的參量選擇方式及權(quán)重系數(shù)，以參量間不同權(quán)重的線性組合建立了預(yù)測總體圖像質(zhì)量的多元回歸函數(shù)。然后，基于CIECAM02色貌模型對像素色貌量值的計算，并連同相應(yīng)設(shè)備物理參數(shù)的調(diào)整函數(shù)，分別實(shí)現(xiàn)了對自然性、鮮艷性、清晰度等分項參量的