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1、液晶投影显示均匀性及色坐标检测液晶投影显示均匀性及色坐标检测摘要摘要在对液晶显示屏颜色和亮度的检测中，如何能够一次将这个屏幕的均匀分布的几个点的色坐标和亮度检测出来是十分重要的。在目前，大多数的颜色和亮度检测仪器大都是以精确的测量一点为主。当然，利用黑白 CCD 进行整个屏幕的测量也是有的，但由于需要用到滤光片而使得整个仪器在制造上十分不便。为此，本文主要采用了数码相机作为探测仪器，通过对数码相机所拍图片的电平值与刺激值的转换的分析和对其颜色系统的定标可以达到和显示屏颜色系统的转换，再经过一系列计算可以得到所拍摄图片上各个点的色度坐标和其亮度值。此外，本文还对测量的结果进行了分析，得到此中检测
2、方法的计算结果和标准值的误差。关键词：液晶投影显示 数码相机 色坐标 均匀性ABSTRACTIn the measurement of the color and the brightness of the liquid crystal screen, how to measure the color coordinates and the brightness of some points that averagely distribute on the screen one time is very important. But at present, most of the appara
3、tuses for the measurement of the color and the brightness are accurately measure only one point. Of course, measurement all the screen with black and white CCD is also receivability. But it needs the filters, the manufacture of the apparatus is very difficult.For this reason, this article adopted th
4、e digital camera as the apparatus of the measurement, via the analysis of the transition between the electricity level and the stimulative value of the photos and confirms the coordinates of the color system, we can get the transition of the color system between the photos and the screen. And then,
5、after a series calculation, we got the color coordinates and the brightness of each point on the photo. Besides, this article analyzed the result of the measurement, and got the error between the result and the standard value. 序言序言随着电子计算机工业的发展及信息社会的到来，大屏幕显示在生活、娱乐、军事等各方面都起着重要的作用。当前市场上占主导地位的投影显示是阴极显象管
6、技术，这种显示产品通常需要 3 个特别设计的投影阴极显象管，分别用于红色、兰色和绿色。这种显示技术可以用于正面投影和背面投影，其象素可答12801024 或更高，基本上可以满足今天计算机显示和高清晰度电视的要求。但由于它需要三个高质量的投影阴极显象管，产品的体积和重量相对较大 ,制造成本也比较高。因此，阴极显象管投影技术很难达到普遍的应用。面对这种问题，液晶显示（LCD）脱颖而出。它具有其它显示所不具备地优点，如：低压、微功耗，利用效率高，寿命长，更不易损伤人眼等。尤其在大屏幕显示及投影显示方面更是得到越来越多的用户的青睐，如何买到亮度和色度均匀性较好的液晶显示器件是非常重要的。而目前的一些颜
7、色测量仪器都是以测量屏幕上一个点为主的，无法同时测量出屏幕上多个点的色坐标。有一些则是可以多点探测，但它们的原理仍然和单点探测是相同的，并且需要花费较高的费用（如目前已有的九点探测仪） 。从原理上讲，他们并没有采取更为简单的计算方法和公式；从所需的器件上讲，他们所采用的是分光光栅这种比较昂贵的器件以及一些黑白 CCD 这种经典的器件。所以，目前对液晶显示器件均匀性的检测仍停留在这样一个有待发展的阶段，需要我们采用新计算方法、新的器件来进一步研究。为此，本文对于如何检测液晶显示器件的亮度和色度进行了方法的选取，考虑采用彩色 CCD 或数码相机这类彩色图象采集器件。正是因为这类器件可以获取彩色图象
8、，使得我们可以考虑采用新的方法来计算显示器件的亮度和色度；当然，本文所采取的方法是以前从未有人提到的，但依据仍然是色度学原理。第一章第一章 相关背景知识简介相关背景知识简介11 液晶显示器件：液晶显示器件：液晶是一种几乎完全透明的物质，同时呈现固体和液体的某些特征。它从外形和外观上看都是一种液体，但它的水晶式分子结构又表现出固体的形态。光线穿透液体的路径由构成它的分子排列决定。液晶的应用范围被逐渐拓宽，到目前已涉及微型电视机、数码照相机、摄像机以及显示器等领域。近年来，液晶显示技术飞速发展，新一代利用液晶光阀的投影显示技术也以很快的速度被市场接受。同阴极显象管投影技术相比较，液晶投影显示具有体
9、积小、重量轻、使用方便等优点。从长远来看，液晶投影显示还具有成本低、亮度高的潜力。12 彩色彩色 CCD：由于 CCD 具有体积小、功耗小、灵敏度高、图象品质好和价格低等诸多优 点，因此问世以来就广泛应用于电视摄像领域。CCD 摄像器件可分为线阵型和面阵型两种，在电视摄像机中主要采用面阵型摄像器件。根据象素的传输方式，又有帧转移（FT） 、行间转移（IT）和帧行间转移（FIT）三种。其中使用最多的是行间转移方式 CCD。CCD 彩色摄像机，按照所用 CCD 芯片数可分为三片、两片和单片三种类型。随着 CCD 集成度的不断提高，1980 年初进入市场的是 2/3CCD，1985 年就出现了 1/
10、2CCD，1/3CCD 也已使用多年。同时 CCD 成象单元象素也不断增加，这使得采用单片 CCD 就可获得高分辨率的图象。13 数码相机：数码相机：数码相机是电子信息技术告诉发展的产物，是电子高新技术的重要应用领域。它是以 CCD 代替传统的感光胶卷，将影象信息以数字方式存储到硬盘内，可直接把数据传输给电脑，同时，可借助电脑图形软件对影象进行任意处理。在象质方面，主要取决于数码相机象素的高低，目前，几百万象素的数码相机已经较为普遍，拉近了与传统相机之间的距离。在存储量方面，数码相机也正在变得越来越大，目前数码相机的存储设备主要有两种即 CF 卡和 SM 卡，其中，前者在数码相机领域的应用上稍
11、占优势，容量也较大，有资料显示，时下供数码相机使用的 CF 卡最高容量可达 160MB，而 SM 卡的最高容量仅为 32MB。在价格方面，由于技术的不断进步，数码相机的价格也呈下降趋势。14 色度学原理：色度学原理：不同波长的辐射进入人眼的颜色感受不同，例如，波长为 700nm 的辐射所引起的视觉感觉是红色，波长为 510nm 的辐射引起的感觉是绿色，波长为450nm 的辐射引起的感觉是蓝色等等。所以，光的颜色与进入人眼的光辐射的光谱功率分布有关，当进入到眼睛的光谱辐射波长发生改变或者它们的相对光谱功率分布发生改变时，人眼对光的颜色感受也随着发生变化。这就是人眼对颜色的感受的基本原理。亮度是反
12、映显示器发光程度的重要指标，亮度越高则显示器对周围环境的抗干扰能力越强。当然，亮度的高低并不是液晶显示性能的全部，而亮度是否均匀才是十分关键的，这在目前液晶产品的说明书中是没有的。它是指显示器件展现均匀亮度的能力，是衡量显示器件性能优劣的一项重要指标。有些液晶显示器在屏幕的中央部分非常明亮，但接近边缘部分的亮度只有中间亮度的25。因此，对于液晶显示来说，亮度的均匀性更是十分重要。同样，液晶显示器件的颜色均匀性也是衡量其性能优劣的重要指标。本文所采用的颜色表示法为 CIE-XYZ 系统表示法，用色坐标来表示。第二章第二章 计算原理计算原理21 色坐标的检测：色坐标的检测：首先说一下我可以得到哪些
13、已知条件：第一，从用数码相机所拍的图片中我可以得到要检测的点的 r、g、b 的三个值。当然，这三个值既不是光亮度值也不是三刺激值，而是显示屏用来显示颜色的电量度值，也就是说是用电平的值来表示颜色的组成。面对这个问题，我曾经一度认为它就是三刺激值。最后，还是在老师的指导下，将这个问题弄懂的。第二，最初算法：我采用了一个经验公式，即照度值为电平值的 2.2 次方。修正算法：分别改变红、绿、蓝三原色的电平值，从而测出其照度值，最后可拟和出照度值和电平值的曲线关系。第三，我用标准色度计测量了显示屏上红、绿、蓝三种颜色的色坐标。显然，这个值是标准的，是用来计算其它颜色的色坐标的。它是属于显示屏的颜色系统
14、的。第四，我用照度计测量了显示屏的白色的一点。这个点的照度值可以作为定标值。好了，既然我有了以上的已知条件，那么可以下面就可以对计算过程有一个清楚的叙述了。1、将电平值转换为三刺激值的计算原理：、将电平值转换为三刺激值的计算原理：（1）经验公式的采用：）经验公式的采用：我在这里采取了简便的算法，对于已知的屏幕上的一个点，我们从它的照片中可以得到 r、g、b 的三个电平值，这三个值可以用公式转换为三刺激值。在已知条件中，我已经说过，经验的电平值和照度值的关系为：Lar（g，b）2.2其中，r（g，b）为红色（或绿色、蓝色）的电平值，当然，对于r、g、b，a 的值是不同的。由此，我们可以得到所拍红
15、、绿、蓝照片的三刺激值的相对值。例如：红色照片中的某一点的三个电平值分别为 r1、g1、b1那么它的三刺激值分别为r1 2.2 g1 2.2 b1 2.2X1 ； Y1 = ； Z1 =2552.2 2552.2 2552.2依此类推，绿色的在同样位置点的三个电平值为 r2、g2、b2，那么三个刺激值为r2 2.2 g2 2.2 b2 2.2X2 ； Y2 = ； Z2 =2552.2 2552.2 2552.2蓝色的在同样位置点的三个电平值为 r3、g3、b3，那么三个刺激值为r3 2.2 g3 2.2 b3 2.2X3 ； Y3 = ； Z3 =2552.2 2552.2 2552.2以上求得的 X1、Y1、Z1，X2、Y2、Z2，X3、Y3、Z3 就是 RGB 颜色系统的三个刺激值（2）利用照度值与电平值的曲线关系：）利用照度值与电平值的曲线关系：为了得到红、绿、蓝三原色照度值和电平值的曲线关系，我们需要分别不断减小红、绿、蓝三原色的电平值，再用照度计测出每个电平值下的照度值。当然，这些工作都是针对一个点而进行的。例如：红色的该点的一系列电平值取为（r1，r2，rn） ，测出的一系列
