智能移動(dòng)終端圖像顯示性能評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用研究.pdf

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

2、首先對(duì)不同屏幕材質(zhì)的智能移動(dòng)終端進(jìn)行了重要顏色特性的測(cè)試與比較，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)其顯示顏色三刺激值與色貌量值的精確數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)，進(jìn)而通過(guò)縝密設(shè)計(jì)的心理物理學(xué)視覺(jué)實(shí)驗(yàn)，在三種照明條件下對(duì)四臺(tái)智能移動(dòng)終端顯示屏獲取了圖像質(zhì)量的大量視覺(jué)評(píng)估數(shù)據(jù)，由此基于兩類(lèi)不同尺寸的智能移動(dòng)終端展開(kāi)了深入的討論，最終提出了總體圖像質(zhì)量的完整預(yù)測(cè)流程及其數(shù)學(xué)表征模型，并對(duì)其預(yù)測(cè)性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)和驗(yàn)證。
　　為了物理測(cè)評(píng)智能移動(dòng)終端的顯示性能，針對(duì)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(dòng)終端，進(jìn)行了顏色特性的詳細(xì)測(cè)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(duì)智能移動(dòng)終端的顏色預(yù)測(cè)精度，綜合精度和效率兩方面因素以及視覺(jué)實(shí)驗(yàn)的具體需求，對(duì)每臺(tái)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(cè)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(duì)于通道獨(dú)立性極差而無(wú)法適用現(xiàn)有模型的AMOLED顯示屏，提出了多項(xiàng)式補(bǔ)償模型進(jìn)行精確的正向顏色預(yù)測(cè)，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(xiàng)要求，選取不同設(shè)備物理參數(shù)的IPS、AMOLED兩臺(tái)智能移動(dòng)電話顯示屏和IPS、TFT兩臺(tái)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(duì)于風(fēng)景、游戲界面、電影場(chǎng)景、地圖、網(wǎng)頁(yè)等多種應(yīng)用類(lèi)型的原始圖像，經(jīng)過(guò)明度、色調(diào)、彩度、分辨率等20種調(diào)制產(chǎn)生了一系列測(cè)試圖像，以類(lèi)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(duì)比度、銳度、清晰度、喜好性及總體圖像質(zhì)量等多個(gè)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(jué)評(píng)價(jià)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(guò)Thurstone比較判斷法則的條件五將原始類(lèi)別得分轉(zhuǎn)換成等距分值數(shù)據(jù)后，對(duì)所有圖像質(zhì)量感知參量的表現(xiàn)展開(kāi)了全面深入的綜合比較與探討。通過(guò)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(xiàng)參量。從圖像內(nèi)容、調(diào)制方法兩個(gè)層面詳細(xì)討論了圖像參數(shù)、設(shè)備物理參數(shù)對(duì)各個(gè)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(duì)不同圖像質(zhì)量感知參量的影響。經(jīng)過(guò)兩類(lèi)不同尺寸智能移動(dòng)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(jué)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(jué)感知特性的智能移動(dòng)終端圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)流程，以及包括多元回歸預(yù)測(cè)總體圖像質(zhì)量與數(shù)學(xué)表征分項(xiàng)參量等兩個(gè)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(xiàng)感知參量，分別對(duì)不同應(yīng)用類(lèi)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(cè)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(duì)像素色貌量值的計(jì)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(duì)自然性、鮮艷性、清晰度等分項(xiàng)參量的