專利名稱：高精度hdtv圖像清晰度測試圖及其生成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)字視頻技術。具體講，涉及高精度HDTV圖像清晰度測試圖及其生成方法。
背景技術：
近年來，LCD(液晶顯示器)、PDP(等離子體顯示器)、DLP(數(shù)字微鏡顯示器)、LCoS(硅基液晶顯示器)和OLED(有機發(fā)光二極管顯示器)等新型顯示器(屏)，陸續(xù)投入實用。它們區(qū)別于傳統(tǒng)的CRT(陰極射線管)顯像管，不再像CRT那樣基于電子束掃描工作，而是按尋址方式，可分別訪問各個像素，是一類固有分辨率顯示器(屏)。
固有分辨率顯示器(屏)全屏各處的像素大小一致，分布均勻，可用多種方式激勵，與CRT相比，成像機制發(fā)生了根本性變化。這種變化在提高數(shù)字圖像清晰度方面，效果尤為突出。另一方面，由于數(shù)字圖像格式多種多樣，終端設備中一般需具有圖像格式轉(zhuǎn)換功能。只有最終送去顯示的圖像信號格式與顯示屏有效像素點陣數(shù)一致時，重顯圖像才能達到該屏的最佳分辨率。因此，不僅顯示屏本身的像素點陣數(shù)，而且數(shù)字圖像的中心與固有分辨率顯示屏的幾何中心對準程度(同心度)、重顯率或過掃描狀態(tài)等，都會引起固有分辨率顯示屏像素數(shù)與所能顯示的數(shù)字圖像信號像素數(shù)發(fā)生變化，從而影響重顯圖像的清晰度。
新型固有分辨率顯示器(屏)的上述一系列特點，對評價和測試其顯示圖像的質(zhì)量，提出了新要求。用清晰度測試圖測定電視圖像清晰度是常用的測試方法之一。但所見Philips和芝測等公司的測試儀，以及發(fā)明人曾申請的專利“數(shù)字電視復合測試圖及其生成方法(申請?zhí)?00410019445.0)”和“數(shù)字電視清晰度和過掃描測試圖及其生成方法(申請?zhí)?00410019448.4)”，均未提供為LCD、PDP等測試所需的極限8級灰度、各種顯示器和各種圖像格式所能呈現(xiàn)的圖像清晰度特征值、多組精細測定特征值附近清晰度值測定單元、同時調(diào)整和測試同心度及重顯率和過掃描值的標示以及監(jiān)視測試是否在系統(tǒng)處于正常運動和彩色狀態(tài)等的手段。另外，已見的測試圖中的楔形線組線條數(shù)過少或過多，不僅不利于迅速判斷清晰度值，特別是線條數(shù)過少時，還會把清晰度電視線數(shù)錯誤地讀高，對LCD、PDP等顯示器，甚至使測出的結果超出相應系統(tǒng)的理論最高值。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高精度HDTV圖像清晰度測試圖，主要面向LCD、PDP、DLP、LCoS和OLED等新型固有分辨率顯示器(屏)，針對固有分辨率顯示器(屏)自身特點、顯像機制、與圖像格式變換以及圖像呈現(xiàn)狀態(tài)等的關系，以提供精確測定高清晰度電視圖像清晰度的高精度數(shù)字式清晰度測試圖設計原理和方法。
本發(fā)明采用的技術方案是一種高精度HDTV圖像清晰度測試圖，包括下列組成部分(1)數(shù)字圖像清晰度的表征及理論最高值1)空間分辨力NH×NV[像素]圖像格式標注在測試圖上方兩側；
2)水平、垂直和斜向清晰度LH＝NH×(H/W)[電視線]LV＝NV[電視線]Lθ＝Lπ/2/sinθ[電視線](NH、NV、W、H同上；θ斜向與水平方向夾角)標注在測試圖中部大圓和四角小圓內(nèi)相應楔形清晰度線組的對應位置旁，測試圖各清晰度測試線簇間的測定范圍需部分重疊，并設置多組精細標度的清晰度測試線組；3)視頻基帶信號上限頻率(fu)受限，即標稱帶寬下數(shù)字圖像水平清晰度LH＝2TEH×fu×(H/W)[電視線](TEH[us]行正程時間；W、H同上)標注在相應楔形清晰圖測試線組對應位置旁；(2)清晰度測試線灰度連續(xù)分布；(3)水平、垂直和總的重顯率頂部重顯率RT＝2aT/HN×100％底部重顯率RB＝2aB/HN×100％左部重顯率RL＝2aL/WN×100％右部重顯率RR＝2aR/WN×100％總的垂直重顯率RH＝HS/HN×100％＝(1/2)(RT+RB)總的水平重顯率RW＝WS/WN×100％＝(1/2)(RL+RR)(aT、aB、aL、aR分別為測試圖顯示圖像中心到屏幕頂、底、左和右邊的距離；HN、WN分別為測試圖原始圖像的高度和寬度；HS、WS分別為測試圖顯示圖像的高度和寬度)重顯率測試標度線按外側對應水平、垂直重顯率百分比值計算和標度；(4)水平、垂直和總的過掃描頂部垂直過掃描OT[(1/2)HN/aT-1]×100％＝(1/RT-1)×100％底部垂直過掃描OB＝[(1/2)HN/aB-1]×100％＝(1/RB-1)×100％左部水平過掃描OL＝[(1/2)WN/aL-1]×100％＝(1/RL-1)×100％右部水平過掃描OR＝[(1/2)WN/aR-1]×100％＝(1/RR-1)×100％總的垂直過掃描OH＝(HN/HS-1)×100％總的水平過掃描OW＝(WN/WS-1)×100％(各參數(shù)的意義同3)過掃描測試標度線按外側對應水平、垂直過掃描百分比值計算和標度；(5)同心度水平方向同心度CW＝2a/WS×100％＝|aL-aR|/(aL+aR)×100％垂直方向同心度CH＝2b/HS×100％＝|aT-aB|/(aT+aB)×100％a測試圖顯示圖像中心對屏幕中心在水平方向上的偏離量；b測試圖顯示圖像中心對屏幕中心在垂直方向上的偏離量；WS屏幕寬度；HS屏幕高度；aT、aB、aL、aR分別為測試圖顯示圖像中心到屏幕頂、底、左和右邊的距離，測試圖標示圖像中心。
一種高精度HDTV圖像清晰度測試圖生成方法，包括下列步驟開始先根據(jù)整體布局及數(shù)字圖像和數(shù)字電視圖像清晰度和過掃描測試范圍，定義圖像水平方向及垂直方向的像素數(shù)，像素的寬高比，中心大圓及四周小圓的幾何半徑等參數(shù)；然后依次進行判斷，如果屬于第一層，就實現(xiàn)大圓中心清晰度測試線組的生成；然后進行下一個判斷，如果屬于第二層，則寫四角小圓中的楔形清晰度測試線組；再進入下一個判斷，判斷是否屬于第三層，如果是就寫極限八級灰度和十級灰度測試信號；再進入下一個判斷，如果屬于第四層，就寫大圓內(nèi)部的特殊功能塊和精細楔形線組以及四角小圓中心的彩色十字；繼而進入下一個判斷，判斷是否屬于第五層，如是，就寫過掃描和重顯率標記，并進行下一個判斷；然后判斷是否屬于第六層，如果屬于，寫其它標記，最后在以上判斷均為假時寫入背景及背景線，最后結束程序的運行。
本發(fā)明具備以下效果本發(fā)明提供的用來把固有分辨率終端顯示設備調(diào)整到其最佳分辨率狀態(tài)，并測定這類設備的圖像質(zhì)量。
設計并生成新型高精度圖像清晰度測試圖。


圖1為高精度HDTV圖像清晰度測試圖例圖2生成高精度HDTV圖像清晰度測試圖的流程3高精度HDTV圖像清晰度測試圖右上角部分放大4高精度HDTV圖像清晰度測試圖左上角部分放大圖具體實施方式
下面結合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明。
1數(shù)字圖像清晰度的表征及理論最高值1)空間分辨力NH×NV[像素](NH圖像水平有效像素數(shù)；NV圖像垂直有效像素數(shù))本項發(fā)明測試圖例按我國HDTV圖像格式設計，其空間分辨力為1920×1080，圖像寬高比16∶9，幀率25Hz，每幀總行數(shù)1125。圖像格式已標注在測試圖上方兩側。
2)水平、垂直和斜向清晰度LH＝NH×(H/W)[電視線]LV＝NV[電視線]Lθ＝Lπ/2/sinθ[電視線](NH、NV、W、H同上；θ斜向與水平方向夾角)我國HDTV系統(tǒng)圖像格式為1920×1080，圖像寬高比為16∶9，三者的理論最高值分別為1080、1080和1527電視線，斜向清晰度的最高值出現(xiàn)在45°和225°方向。這些值以及其它一些特征值已用電視線為單位，標注在測試圖中部大圓和四角小圓內(nèi)相應楔形清晰度線組的對應位置旁。
測試圖各清晰度測試線簇間的測定范圍需部分重疊，以防止某段數(shù)值漏測。
為提高圖像清晰度測試圖測量精度，特別是對應不同數(shù)字圖像和數(shù)字電視系統(tǒng)的特征值附近，需設置多組精細標度的清晰度測試線組。
3)視頻基帶信號上限頻率(fu)受限，即標稱帶寬下數(shù)字圖像水平清晰度LH＝2TEH×fu×(H/W)[電視線](TEH[us]行正程時間；W、H同上)我國HDTV系統(tǒng)視頻標稱帶寬為30MHz，行正程時間為25.9us，圖像寬高比為16∶9，視頻標稱帶寬下可以達到的圖像水平清晰度最高值為872.73電視線，并已標注在相應楔形清晰圖測試線組對應位置旁。
2清晰度測試線灰度連續(xù)分布，以抑制測試圖信號帶外分量。
3水平、垂直和總的重顯率頂部重顯率RT＝2aT/HN×100％底部重顯率RB＝2aB/HN×100％左部重顯率RL＝2aL/WN×100％右部重顯率RR＝2aR/WN×100％總的垂直重顯率RH＝HS/HN×100％＝(1/2)(RT+RB)總的水平重顯率RW＝WS/WN×100％＝(1/2)(RL+RR)(aT、aB、aL、aR分別為測試圖顯示圖像中心到屏幕頂、底、左和右邊的距離；HN、WN分別為測試圖原始圖像的高度和寬度；HS、WS分別為測試圖顯示圖像的高度和寬度)重顯率測試標度線按外側對應水平、垂直重顯率百分比值計算和標度。
4水平、垂直和總的過掃描頂部垂直過掃描OT＝[(1/2)HN/aT-1]×100％＝(1/RT-1)×100％底部垂直過掃描OB＝[(1/2)HN/aB-1]×100％＝(1/RB-1)×100％左部水平過掃描OL＝[(1/2)WN/aL-1]×100％＝(1/RL-1)×100％右部水平過掃描OR＝[(1/2)WN/aR-1]×100％＝(1/RR-1)×100％總的垂直過掃描OH＝(HN/HS-1)×100％總的水平過掃描OW＝(WN/WS-1)×100％(各參數(shù)的意義同3)過掃描測試標度線按外側對應水平、垂直過掃描百分比值計算和標度。
5同心度水平方向同心度CW＝2a/WS×100％＝|aL-aR|/(aL+aR)×100％垂直方向同心度CH＝2b/HS×100％＝|aT-aB|/(aT+ab)×100％(a測試圖顯示圖像中心對屏幕中心在水平方向上的偏離量；b測試圖顯示圖像中心對屏幕中心在垂直方向上的偏離量；WS屏幕寬度；HS屏幕高度；aT、aB、aL、aR分別為測試圖顯示圖像中心到屏幕頂、底、左和右邊的距離)。
為調(diào)整和檢測顯示圖像與屏幕中心的重合狀態(tài)，測試圖需標示圖像中心。
附圖1是以我國HDTV系統(tǒng)為例設計和生成的高精度HDTV圖像清晰度測試圖。圖3、圖4是其局部放大圖。其圖像格式為1920×1080，圖像寬高比為16∶9，水平、垂直和斜向圖像清晰度的理論最高值分別為1080、1080和1527電視線，斜向清晰度的最高值出現(xiàn)在45°和225°方向。
我國HDTV系統(tǒng)視頻標稱帶寬為30MHz，視頻標稱帶寬下可以達到的圖像水平清晰度最高值為872.73電視線。
測試圖各清晰度測試線簇間的測定范圍部分重疊，可防止某段數(shù)值漏測。
為提高圖像清晰度測試圖測量精度，特別是對應不同數(shù)字圖像和數(shù)字電視系統(tǒng)的特征值附近，設置了14組精細標度的清晰度測試線組。
測試圖背景為灰底白格，其主要組成包括中部大圓及圓內(nèi)多組圖像清晰度測試線組、四角小圓及圓內(nèi)圖像清晰度測試線組、兩側極限8級極限灰度和10級灰度、四周過掃描及重顯率標尺、圖像格式標注等。
中部大圓內(nèi)90°、270°；0°、180°；45°、225°共6簇電視圖像清晰度楔形測試線組，分別用來測定電視圖像中部的水平、垂直及斜向清晰度電視線數(shù)。大圓內(nèi)第一、三象限分別設置水平和垂直4簇清晰度測試功能塊，它們的測試范圍分布在4個清晰度特征值附近，用來在這些特征值附近，精確地讀取清晰度電視線數(shù)。大圓內(nèi)第二、四象限分別設置垂直和水平3簇楔形清晰度線組，它們的施測范圍也設計在我國HDTV系統(tǒng)和不同類型顯示器(屏)相應的幾個圖像清晰度特征值附近，用于精細判定電視圖像的垂直和水平清晰度電視線數(shù)能否達到特征值要求。大圓圓心十字位于測試圖幾何中心，用來調(diào)整和測試圖像同心度。
四角小圓內(nèi)90°、270°；0°、180°共4簇電視圖像清晰度楔形測試線組，分別用來測定電視圖像四角的水平和垂直清晰度電視線數(shù)。4個小圓圓心不同色調(diào)的彩色十字用于監(jiān)視測試過程中，系統(tǒng)的色通道工作是否正常，以免在只開通亮度信號通道的非正常工作狀態(tài)下，實測圖像清晰度。
兩側極限8級灰度用于調(diào)整屏幕亮度和對比度，并檢測LCD等新型顯示器(屏)激勵特性的線性和顯示器的白平衡。兩側10級灰度主要檢測CRT顯示器(屏)激勵特性的線性和顯示器的白平衡，也可用于調(diào)整屏幕亮度和對比度。邊緣的圖像過掃描和重顯率標尺用來調(diào)整和測定圖像的過掃描和重顯率的百分數(shù)。下方靠中部的圖號及研制單位字符隨時間交替呈現(xiàn)，可兼做系統(tǒng)是否處于正常運動工作狀態(tài)的監(jiān)視。
附圖2為生成高精度HDTV圖像清晰度測試圖的流程圖。程序設計采用逐層嵌套的方式和一些“if...else if...else...”判斷語句。程序開始先定義圖像水平方向及垂直方向的像素數(shù)，像素的寬高比，中心大圓及四周小圓的幾何半徑等參數(shù)。這些參數(shù)根據(jù)整體布局及數(shù)字圖像和數(shù)字電視圖像清晰度和過掃描測試范圍設定。然后依次進行判斷。如果屬于第一層，就實現(xiàn)大圓中心清晰度測試線組的生成。然后進行下一個判斷，如果屬于第二層，則寫四角小圓中的楔形清晰度測試線組。再進入下一個判斷，判斷是否屬于第三層，如果是就寫極限八級灰度和十級灰度測試信號。再進入下一個判斷，如果屬于第四層，就寫大圓內(nèi)部的特殊功能塊和精細楔形線組以及四角小圓中心的彩色十字。繼而進入下一個判斷，判斷是否屬于第五層，如是，就寫過掃描和重顯率標記，并進行下一個判斷。然后判斷是否屬于第六層，如果屬于，寫其它標記。最后在以上判斷均為假時寫入背景及背景線，最后結束程序的運行。
把生成的數(shù)據(jù)載入測試信號發(fā)生器，可以輸出基帶測試信號。將數(shù)據(jù)編碼成不同標準，不同層次的數(shù)據(jù)流，配備碼流讀出器(卡)，可提供測試碼流。基帶信號源和碼流發(fā)生器可分別用于測試顯示器和終端接收、解碼設備。
將數(shù)字電視圖像清晰度測試圖數(shù)據(jù)流送入數(shù)字電視前端，可用來監(jiān)測整個數(shù)字電視系統(tǒng)的運行狀態(tài)，為廣播網(wǎng)提供高質(zhì)量服務。
權利要求
1.一種高精度HDTV圖像清晰度測試圖，其特征在于，包括下列組成部分(1)數(shù)字圖像清晰度的表征及理論最高值1)空間分辨力NH×NV[像素]圖像格式標注在測試圖上方兩側；2)水平、垂直和斜向清晰度LH＝NH×(H/W)[電視線]LV＝NV[電視線]Lθ＝Lπ/2/sin θ[電視線](NH、NV、W、H同上；θ斜向與水平方向夾角)標注在測試圖中部大圓和四角小圓內(nèi)相應楔形清晰度線組的對應位置旁，測試圖各清晰度測試線簇間的測定范圍需部分重疊，并設置多組精細標度的清晰度測試線組；3)視頻基帶信號上限頻率(fu)受限，即標稱帶寬下數(shù)字圖像水平清晰度LH＝2TEH×fu×(H/W)[電視線](TEH[us]行正程時間；W、H同上)標注在相應楔形清晰圖測試線組對應位置旁；(2)清晰度測試線灰度連續(xù)分布；(3)水平、垂直和總的重顯率頂部重顯率RT＝2aT/HN×100％底部重顯率RB＝2aB/HN×100％左部重顯率RL＝2aL/WN×100％右部重顯率RR＝2aR/WN×100％總的垂直重顯率RH＝HS/HN×100％＝(1/2)(RT+RB)總的水平重顯率RW＝WS/WN×100％＝(1/2)(RL+RR)(aT、aB、aL、aR分別為測試圖顯示圖像中心到屏幕頂、底、左和右邊的距離；HN、WN分別為測試圖原始圖像的高度和寬度；HS、WS分別為測試圖顯示圖像的高度和寬度)重顯率測試標度線按外側對應水平、垂直重顯率百分比值計算和標度；(4)水平、垂直和總的過掃描頂部垂直過掃描OT＝[(1/2)HN/aT-1]×100％＝(1/RT-1)×100％底部垂直過掃描OB＝[(1/2)HN/aB-1]×100％＝(1/RB-1)×100％左部水平過掃描OL＝[(1/2)WN/aL-1]×100％＝(1/RL-1)×100％右部水平過掃描OR＝[(1/2)WN/aR-1]×100％＝(1/RR-1)×100％總的垂直過掃描OH＝(HN/HS-1)×100％總的水平過掃描OW＝(WN/WS-1)×100％(各參數(shù)的意義同3)過掃描測試標度線按外側對應水平、垂直過掃描百分比值計算和標度；(5)同心度水平方向同心度CW＝2a/WS×100％＝|aL-aR|/(aL+aR)×100％垂直方向同心度CH＝2b/HS×100％＝|aT-aB|/(aT+aB)×100％a測試圖顯示圖像中心對屏幕中心在水平方向上的偏離量；b測試圖顯示圖像中心對屏幕中心在垂直方向上的偏離量；Ws屏幕寬度；Hs屏幕高度；aT、aB、aL、aR分別為測試圖顯示圖像中心到屏幕頂、底、左和右邊的距離，測試圖標示圖像中心。
2.一種高精度HDTV圖像清晰度測試圖生成方法，其特征在于，包括下列步驟開始先根據(jù)整體布局及數(shù)字圖像和數(shù)字電視圖像清晰度和過掃描測試范圍，定義圖像水平方向及垂直方向的像素數(shù)，像素的寬高比，中心大圓及四周小圓的幾何半徑等參數(shù)；然后依次進行判斷，如果屬于第一層，就實現(xiàn)大圓中心清晰度測試線組的生成；然后進行下一個判斷，如果屬于第二層，則寫四角小圓中的楔形清晰度測試線組；再進入下一個判斷，判斷是否屬于第三層，如果是就寫極限八級灰度和十級灰度測試信號；再進入下一個判斷，如果屬于第四層，就寫大圓內(nèi)部的特殊功能塊和精細楔形線組以及四角小圓中心的彩色十字；繼而進入下一個判斷，判斷是否屬于第五層，如是，就寫過掃描和重顯率標記，并進行下一個判斷；然后判斷是否屬于第六層，如果屬于，寫其它標記，最后在以上判斷均為假時寫入背景及背景線，最后結束程序的運行。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)字視頻技術。具體講，涉及高精度HDTV圖像清晰度測試圖及其生成方法。為提供一種高精度HDTV圖像清晰度測試圖，主要面向LCD、PDP、DLP、LCoS和OLED等新型固有分辨率顯示器(屏)，針對固有分辨率顯示器(屏)自身特點、顯像機制、與圖像格式變換以及圖像呈現(xiàn)狀態(tài)等的關系，以提供精確測定高清晰度電視圖像清晰度的高精度數(shù)字式清晰度測試圖設計原理和方法，本發(fā)明采用的技術方案是，圖像清晰度測試圖包括數(shù)字圖像清晰度的表征及理論最高值；清晰度測試線灰度連續(xù)分布；水平、垂直和總的重顯率；水平、垂直和總的過掃描；同心度。生成上述測試圖的方法。本發(fā)明主要用于HDTV高精度圖像清晰度測試圖。
文檔編號H04N17/02GK1791232SQ20051001612
公開日2006年6月21日 申請日期2005年11月16日 優(yōu)先權日2005年11月16日
發(fā)明者李桂苓, 趙希, 李秀敏, 王立, 鄭冰洋 申請人:天津大學