平板显示亮度瞬态响应特性的测量系统

摘要

随着平板显示器在电视领域的广泛使用，其显示动态图像的能力越来越受到公众的关注，液晶显示器的运动伪像和等离子体显示器的运动伪轮廓现象已成为平板显示领域的工作者必须解决的一大难题。目前运动模糊现象的评估主要有主观和客观两种方法，在客观测量运动图像的模糊现象时，需要采用视觉感知方法来相互验证测试结果的正确性。 本论文介绍了一个通过主观和客观方法共同评估平板显示器运动模糊现象的测试平台。通过测量待测显示器的亮度响应曲线得到能够反应显示器亮度响应的数据信息，采用科学的模拟方法模拟人眼观测到的实际图像信息，客观地测量运动图像的模糊程度；同时在同一待测显示器上做主观评估实验，比较模拟得出的模糊图像和屏上实际运动的图像之间的相似性。这样，该测试评估系统应用主观实验的方法很好地验证了模拟计算得到的模糊图像和实际由于运动而产生的模糊图像的一致性。 本论文从分析LCD、PDP的显示原理和人眼观看运动图像的视觉原理出发，解析了LCD产生运动伪像和PDP产生运动伪轮廓的原因，研究了测试中应用的运动模糊模拟方法。并在现有测试系统的基础上提出了一套经济、实用的平板显示亮度瞬态响应特性的测量系统方案。 该亮度瞬态响应特性测量系统主要由图象生成、数据采集和数据处理三部分组成。本论文主要针对现有系统中的数据采集部分进行优化，设计一种经济、灵活和实用的数据采集卡。数据采集卡包含信号调理、A/D转换、数据缓存、数据宽度转换、数据传输等部分。信号调理实现光电放大器输出信号和A/D转换输入信号的幅度匹配以及单端信号转差分信号，A/D转化将模拟信号转为14位数据信号，数据缓存是为了解决后续数据宽度转换和可能产生的数据传输速度匹配的问题，数据宽度转换完成16位数据（含两位判别位）转为两个字节的8位数据，数据传输以即时传输为主。数据采集卡以FPGA为主控单元，控制下位机的数据采集，并与上位机实现可靠的“握手”通讯和数据传送。为了配合数据采集卡的数据采集与传送，PC应用LabWindows/CVI设计上位机界面，利用虚拟串口的USB接口技术进行上位机与下位机之间的通讯，实现了预期设计目标。 最后本论文采用新型测量系统对LCD进行测试，得出了各种响应曲线。通过分析处理证明：该系统能够精确地自动测量平板显示器的多种响应曲线，采集得出的亮度响应曲线完全能够满足运动模糊图像的模拟需求，满足推广应用要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 平板显示器件

1.1.1 液晶显示器件工作原理

1.1.2 等离子显示原理

1.2 平板显示的运动伪像

1.2.1 人眼观察运动图像的方式

1.2.2 液晶显示的运动伪像

1.2.3 等离子显示的运动伪轮廓

1.2.4 运动伪像的测量评估方法

1.3 平板显示图像质量的改善

1.4 论文的主要工作

第二章 平板显示亮度瞬态响应特性的测量系统及计算模型

2.1 测量系统框架

2.2 可编程信号发生器设计

2.3 光电转换装置设计

2.4 数据采集卡

2.5 运动模糊的仿真计算

2.5.1 运动模糊模型的建立和计算

2.5.2 视觉感知验证

2.6 本章小结

第三章 基于USB技术的数据采集卡硬件设计

3.1 系统框图

3.2 AD转换模块

3.2.1 AD调理电路设计

3.2.2. A/D转换器简介

3.3 数据缓存模块

3.4 FPGA模块

3.4.1 可编程逻辑器件

3.4.2 FPGA的基本结构

3.4.3 Cyclone系列FPGA

3.5 USB模块

3.5.1 FT245BM简介

3.5.2 USB接口电路设计

3.5.3 USB芯片和FPGA的电路连接

3.6 系统电源设计

3.7 系统的抗干扰设计

3.7.1 电源的抗干扰设计

3.7.2 FPGA的抗干扰设计

3.8 本章小结

第四章 测量系统软件部分设计

4.1 FPGA的程序设计

4.1.1 FPGA在数字系统设计中的应用、开发平台和编程开发语言

4.1.2 数据采集卡FPGA整体模块设计

4.1.3 主控模块的设计和有限状态机的使用

4.1.4 USB读控制模块和写控制模块设计

4.1.5 SRAM读控制模块和写控制模块设计

4.2 上位机控制界面设计

4.2.1 LabWindows/CVI简介

4.2.2 上位机图形界面程序描述

4.2.3 上位机控制界面与USB芯片的数据交互

本章小结

第五章 测量数据分析

5.1 测量实验设计

5.2 测量数据分析

5.2 本章小结

第六章 总结

6.1 本设计的意义

6.2 全文工作总结

6.3 存在的不足和下一步工作建议

致谢

参考文献

附录 硬件实物图

作者简介