专利名称：活动图像响应曲线的测定方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于由活动图像跟踪彩色摄影机所拍摄的测定对象显示器的活动图像跟踪图像来进行活动图像响应曲线的测定的方法以及装置。
背景技术：
为了进行显示器的活动图像模糊的评价，需要如人的眼球那样跟踪(pursue)活动图像地使照相机移动来进行测定。
众所周知，以往有通过使安装了反射镜的电流扫描器配合活动图像的移动速度进行旋转来拍摄跟踪活动图像的装置(称之为活动图像跟踪照相机)。
该摄影装置使图像从左到右滚动，来拍摄其跟踪图像。将该摄影的图像的移动方向的CCD像素变换为时间轴作为横轴，将RGB的感光强度作为纵轴而曲线化。将该曲线称之为活动图像响应曲线(MPRCMoving Picture Response Curve)。可由该MPRC的边缘的形状来求取活动图像响应时间MPRT(Moving Picture ResponseTime)。并能够使用该MPRC来进行活动图像模糊的客观评价。
如果用彩色摄影机来跟踪拍摄活动图像并求取活动图像响应曲线，则可以观测边缘的差色。
例如，众所周知，在场序制(field sequential)驱动时，由于原理上是逐个RGB地将各种颜色元件的发光定时错开使之点亮，故在活动图像显示中图像的边缘部将发生差色(称之为色乱、颜色破裂)。这是由于即使是活动图像响应时间对各种颜色相同但其显示定时也会偏离所致。
在等离子显示器或液晶显示器的情况下，由于显示元件的活动图像响应时间对各种颜色的元件不同，故产生色模糊。例如，在等离子显示器中，由于荧光体的响应速度和余辉特性在RGB色上不同，故在自黑转移到白的过程中带蓝色，而在自白转移到黑的过程中带黄色。因此，活动图像的边缘部发生差色。
因此，在进行显示器间的比较评价时，最好是考虑图像的差色来求取作为对象的显示器的逐个发光色的活动图像响应曲线。
本发明的目的就在于提供可以逐个构成颜色地分解活动图像跟踪图像的边缘差色，来进行色调变化的客观的定量评价的活动图像响应曲线的测定方法。
发明内容
显示器的边缘的差色大多由于显示器的发光定时的偏离而引起。为了修正该边缘部的色调的变化，就需要显示器的发光定时的信息。从而，显示器的研发人员就需要确认并调整显示器的MPRC。
本发明的活动图像响应曲线的测定方法是在测定对象显示器中使图像滚动，用彩色摄影机来跟踪拍摄上述滚动着的活动图像以取得活动图像跟踪图像，并将使用了基于上述活动图像跟踪图像而得到的感光强度数据的活动图像响应曲线变换成使用了测定对象显示器显示元件的发光强度的活动图像响应曲线的方法。
根据该方法，通过测定由活动图像跟踪彩色摄影机在显示器上放映出来的活动图像的边缘，用彩色图像来测定活动图像跟踪图像。通过使用彩色图像来进行测定，就能够再现用人眼所看到的图像。
特别是，在本发明中，通过将使用了感光强度数据的活动图像响应曲线变换成使用了测定对象显示器显示元件的发光强度的活动图像响应曲线，就能够不受彩色摄影机的特性影响地变换成使用了测定对象显示器显示元件的发光强度的活动图像响应曲线，并可以进行测定对象显示器的色调变化的定量评价。
也可以由使用了基于上述活动图像跟踪图像而得到的感光强度数据的活动图像响应曲线，通过将感光强度变换为色度，取得使用了色度的活动图像响应曲线，并将该使用了色度的活动图像响应曲线变换成使用了测定对象显示器显示元件的发光强度的活动图像响应曲线。
此外，还能够将使用了基于上述活动图像跟踪图像而得到的感光强度数据的活动图像响应曲线，直接变换成使用了测定对象显示器显示元件的发光强度的活动图像响应曲线。
另外，活动图像响应曲线的测定装置是涉及与上述本发明的活动图像响应曲线的测定方法实质上同一发明的测定装置。
本发明中的上述、或者进一步的其他的优点、特征以及效果通过参照附图并在下面所述的实施形态的说明而明确。
图1所示是活动图像跟踪彩色摄影机的构成图；图2所示是照相机的检测面和测定对象显示器的位置关系的光路图；图3(a)所示是测定图案P以箭头的速度Vp移动，对应于照相机检测面的视场也对其进行跟踪地以移动速度Vc移动的情况的图；图3(b)所示是在照相机检测面检测出来的测定图案P的亮度分布图的曲线图；图3(c)所示是在测定图案P的图像模糊最少地被放映时的测定图案P的亮度分布图的曲线图；图4所示是用于求取色度校正系数、显示器色度系数的过程的流程图；图5所示是用于说明将彩色摄影机3的测定值变换成使用了色度的彩色活动图像响应曲线，以及变换成使用了测定对象显示器的显示元件的发光强度的彩色活动图像响应曲线的流程的流程图；图6所示是涉及其他实施形态的、从测定数据进行变换的流程的流程图；图7所示是通过彩色摄影机3测定的活动图像跟踪图像的图；
图8所示是使用了彩色摄影机3的RGB感光强度的彩色活动图像响应曲线的曲线；图9所示是使用了色度的彩色活动图像响应曲线的曲线；图10所示是使用了显示器的发光强度的彩色活动图像响应曲线的曲线。
具体实施例方式
图1所示是活动图像跟踪彩色摄影机的构成图。
活动图像跟踪彩色摄影机拍摄作为测定对象的显示器5的画面，具有电流反射镜2、通过电流反射镜2来拍摄显示器5的彩色摄影机3、光传感器11和计算机控制部6。
电流反射镜2在通过使电流流经线圈而产生的磁场中可以转动地配置永久磁铁，并在该永久磁铁的旋转轴上安装了反射镜，可以进行平滑而又迅速的反射镜的旋转。
从计算机控制部6通过电流反射镜驱动控制器7向电流反射镜2发送旋转驱动信号。
此外，也可以不是分别地构成电流反射镜2和彩色摄影机3，而是在旋转台上设置轻质数字照相机等照相机本体，通过旋转驱动电机来进行驱动旋转。
彩色摄影机3以显示器5的一部分或者全部作为摄像的视场。
在彩色摄影机3和显示器5之间存在视灵敏胶片9、电流反射镜2，可以依照电流反射镜2的旋转而使彩色摄影机3的视场在显示器5上一维方向(以下称之为“滚动方向”)上进行移动。
光传感器11检测在在显示器5上移动的图像，以光传感器11的检测时刻为触发而开始电流反射镜2的旋转。此外，也可以没有光传感器11而是由计算机控制部6将开始电流反射镜2的旋转的触发信号供给到电流反射镜驱动控制器7。
由彩色摄影机3所取得的图像信号通过I/O接口8被取入计算机控制部6。
在计算机控制部6上连接有液晶监视器10。
图2所示是彩色摄影机3的检测面31和测定对象显示器5的位置关系的光路图。来自显示器5上的光线被电流反射镜2反射，入射到彩色摄影机3的透镜，并在彩色摄影机3的检测面31被检测出来。在电流反射镜2的里侧用虚线描绘出彩色摄影机3的检测面31的镜像32。
设沿着显示器5和电流反射镜2的光路的距离为L。设沿着从测定对象显示器到透镜的光路的距离为a，从透镜到检测面31的距离为b。如果透镜的焦距f已知，就能够使用公式1/f＝1/a+1/b求得a、b的关系。
设测定对象显示器5的滚动方向的坐标为X。设彩色摄影机3的检测面31的感光强度的坐标为Y。将X的原点X0取在测定对象显示器中央，Y的原点Y0取在对应于X0的点。如果设M为彩色摄影机3的透镜的倍率，则X＝MY成立。倍率M可使用上述a、b以M＝-b/a表示。
如果现在电流反射镜2旋转角度，则测定对象显示器5上的对应位置以电流反射镜2的旋转轴为中心偏离角度2。对应于该角度2的测定对象显示器5的坐标X为X＝Ltan2。
若对该公式进行变形则成为＝arctan(X/L)/2。
用时间t来微分上述公式X＝Ltan2，可以导出v＝2Lωcos-2(2)。
v为视场33的显示器上的移动速度，ω为电流反射镜的旋转视角速度(ω＝d/dt)。如果是微小的角度就有cos-2(2)→1，故上式为ω＝v/2L，可以认为视场33的显示器上的移动速度v和电流反射镜2的旋转视角速度ω成比例关系。
下面，一边参照图3(a)到图3(c)一边说明显示器的评价方法的原理。
设显示在测定对象显示器5的评价用测定图案P是在滚动方向上遍及一定的长度具有较背景更明亮的亮度的带状的测定图案P。如果对应于测定对象显示器5上的测定图案P的移动以某一视角速度使电流反射镜2旋转，测定图案P的图像就放映在彩色摄影机3上。这里，设彩色摄影机3的曝光在电流反射镜2的旋转过程中一直打开着。
图3(a)所示是测定图案P以箭头的速度vp移动，对应于照相机检测面31的视场33也对其进行跟踪地以速度vc移动的情况。
在照相机检测面31检测出来的图像的感光强度分布如图3(b)、图3(c)那样。图3(b)、图3(c)的横轴表示沿滚动方向排列的像素，纵轴表示感光强度。
图3(b)所示是视场33的移动速度vc和测定图案P的移动速度vp不一致时的测定图案P的图像。
如果将电流反射镜2的旋转视角速度记为ω，将旋转视角速度ω选择为对应于测定图案P的移动速度vp的旋转视角速度为ω0，则视场33的移动速度vc就等于测定图案P的移动速度vp。图3(c)所示为视场33的移动速度vc和测定图案P的移动速度vp一致时的测定图案P的图像。
下面，说明活动图像响应曲线MPRC和活动图像响应时间MPRT的关系。
将上面已说明过的、在照相机检测面31检测出来的测定图案P的图像的感光强度分布(图3(b)、图3(c))称为活动图像响应曲线MPRC。如前述的那样将彩色摄影机3的像素坐标记为y。
活动图像响应时间MPRT简言之就是将活动图像响应曲线MPRC的横轴y变换成了时间轴的曲线。
设测定对象显示器5上的像素数和对应于该像素数的照相机检测面31的像素数之比为R。比值R用R＝(PiPDP/PiCCD)Mopt表示。这里，下标PDP表示是测定对象显示器(并非是将测定对象显示器限定于PDP的意思)，下标CCD表示是照相机的检测面(并非是将照相机限定于CCD的意思)。PiPDP为测定对象显示器的像素间隙，PiCCD为彩色摄影机3的检测面的像素间隙，Mopt是彩色摄影机3的倍率(Mopt与前述的倍率M相等)。
测定对象显示器5上的坐标XPDP和彩色摄影机3的像素坐标(将彩色摄影机3的检测面的坐标Y换算成像素数)y的关系如下所示。
XPDP＝(PiPDP/R)y坐标XPDP的视角θ用θ＝arctan(XPDP/a)表示。这里，a如前述的那样是从测定对象显示器到透镜的距离。
设测定对象显示器5上的视角速度为Vθ。视角速度Vθ和沿着彩色摄影机3的检测面的像素的速度(dy/dt)的关系用Vθ＝dθ/dt＝(1/a)(dXPDP/dt)＝(PiPDP/aR)dy/dt表示。这里，该式为a足够大时的近似式。在视角速度Vθ为恒定的情况下，可以由该式将彩色摄影机3的检测面的像素数和时间对应起来。如果将彩色摄影机3的检测面的像素数的变化量记为Δy，时间变化量记为Δt，则Δy＝(aR Vθ/PiPDP)Δt。
根据该式就能够将彩色摄影机3的检测面上的图像的抖动换算成时间宽度。因而，就能够求出将作为用照相机检测面31检测出来的测定图案P的图像的亮度分布的、活动图像响应曲线MPRC的横轴y变换成时间轴t的曲线，即活动图像响应时间MPRT。
下面，说明本发明中的彩色活动图像响应曲线的求取方法的原理。
彩色活动图像跟踪图像是透过所搭载的彩色摄影机3的各色(RGB)滤光片，二维显示了用传感器像素检测出来的感光强度(在本说明书中称之为“RGB感光强度”)的图像。
首先，尝试将由该彩色摄影机3检测出来的图像的RGB感光强度变换成色度。变换公式如下所示。
公式1KXRKXGKXBKYRKYGKYBKZRKZGKZB*CCDRCCDGCCDB=CCDXCCDYCCDZ]]>这里，公式2KXRKXGKXBKYRKYGKYBKZRKZGKZB]]>表示用于将针对彩色摄影机3的RGB各色滤光片的RGB感光强度变换成色度的“色度校正系数”。
公式3CCDRCCDGCCDB]]>表示透过了彩色摄影机3的R、G、B滤光片的RGB感光强度。
公式4CCDXCCDYCCDZ]]>表示可以由彩色摄影机3求出的色度。
根据公式1，就能够由色度校正系数(公式2)和RGB感光强度(公式3)求出作为测定对象的显示器的色度(公式4)。虽然可以用XYZ表示该色度(公式4)，但也可以从XYZ变换成Y、x、y或Lu′、v′等色度参数。
上述色度校正系数(公式2)需要事先确定好。
下面，使用流程图(图4)来说明求取该色度校正系数的过程。
色度校正系数的求取方法是使显示器进行R色画面显示(步骤S1)，用彩色摄影机3来测定RGB感光强度，并将其测定值记为CCDRr、CCDGr、CCDBr(步骤S2)。
其次，对于该R色画面，用色彩亮度计测定X、Y、Z的色度数据。并将这些测定值记为SXr、SYr、SZr(步骤S3)。
在显示器的G显示中也同样地进行测定，求出CCD测定值CCDRg、CCDGg、CCDBg和利用色彩亮度计的色度数据测定值SXg、SYg、SZg。
在显示器的B显示中也同样地进行测定，求出CCD测定值CCDRb、CCDGb、CCDBb和利用色彩亮度计的色度数据测定值SXb、SYb、SZb。
其结果下面的3元联立方程式成立。
公式5KXRKXGKXBKYRKYGKYBKZRKZGKZB*CCDRrCCDGrCCDBr=SXrSYrSZr]]>公式6KXRKXGKXBKYRKYGKYBKZRKZGKZB*CCDRgCCDGgCCDBg=SXgSYgSZg]]>公式7KXRKXGKXBKYRKYGKYBKZRKZGKZB*CCDRbCCDGbCCDBb=SXbSYbSZb]]>解这3个联立方程式，就能够求出包含9个未知数的色度校正系数(公式2)(步骤S5)。
此时，保存由针对求取上述色度校正系数时所使用的显示器单色显示的色彩亮度计的实测值SXr、SYr、SZr、SXg、SYg、SZg、SXb、SYb、SZb所构成的行列式(公式9)(步骤S6)。将该行列式称为“显示器色度系数”。
图5所示是用于说明将用彩色摄影机3测定到的RGB感光强度变换成测定对象显示器的显示元件的发光强度的方法的流程图。
通过电流扫描器来跟踪显示器上所显示的滚动图像，用光传感器感知测定定时并由彩色摄影机3进行跟踪摄像。将该图像称为“彩色跟踪图像”。将该图像数据输入到计算机控制部6(步骤T1)。
基于该彩色跟踪图像的RGB感光强度数据创建彩色活动图像响应曲线(图8)(步骤T2)。
接着，使用包含色度校正系数的变换式(公式1)将RGB感光强度变换成色度(步骤T3)。由此，就能够由彩色摄影机3的RGB感光强度的测定值求出色度CCDX、CCDY、CCDZ。
描绘使用了该色度的彩色活动图像响应曲线(步骤T4)。
另一方面，将由彩色摄影机3求出的色度CCDX、CCDY、CCDZ变换成测定对象显示器的RGB发光强度(步骤T5)。
在彩色摄影机的彩色活动图像响应曲线中，由于安装在CCD上的彩色滤光片的透射率不对应显示器的RGB的单色，故与显示器的发光强度的响应曲线不同。例如，由于彩色摄影机的Green透过波长的带宽较宽，故在显示器的G以外就成为与R和B的分量的混色。因此，与显示器的G的发光强度不同，这是由于定时的调整困难的原因。
该变换式如以下那样。
公式8SXrSXgSXbSYrSYgSYbSZrSXgSZb*DisplayRDisplayGDisplayB=CCDXCCDYCCDZ]]>这里，
公式9SXrSXgSXbSYrSYgSYbSZrSXgSZb]]>是上述显示器色度系数。
公式10DisplayRDisplayGDisplayB]]>表示想要求的显示器发光强度。
公式11CCDXCCDYCCDZ]]>表示由彩色摄影机3的测定值使用变换式(公式1)经过运算的色度。
求解该变换式(公式8)，就能够基于由彩色摄影机3求出的色度CCDX、CCDY、CCDZ而求得显示器的显示元件R、G、B的发光强度(公式10)。
计算出基于显示器显示元件的发光强度的彩色活动图像响应曲线(图10)(步骤T6)。
由此，就能够将彩色摄影机3的测定值变换成测定对象显示器显示元件的发光强度，而得到使用了显示器显示元件的发光强度的彩色活动图像响应曲线。
下面说明本发明的其他的实施形态。
在前述的实施形态中，如使用流程图(图4)说明过的那样，色度校正系数使用色彩亮度计求色度，并基于此求出了显示器的发光强度。
但是，即使是不使用色度，也可以通过以下的手法直接求出显示器的发光强度。
根据下面的手法，可以不使用亮度·色度校正系数地求出显示器显示元件的发光强度的彩色活动图像响应曲线。因而，可以不需要使用色彩亮度计来求色度校正系数。
使用在公式5～公式7使用的CCDRr、CCDGr、CCDBr、CCDRg、CCDGg、CCDBg、CCDRb、CCDGb、CCDGb(公式13)公式化彩色摄影机3的RGB感光强度测定值(CCD)和显示器的RGB的发光强度(Display)的关系。
下面的联立方程式成立。
公式12CCDRrCCDRgCCDRbCCDGrCCDGgCCDGbCCDBrCCDBgCCDBb*DisplayRDisplayGDisplayB=CCDRCCDGCCDB]]>这里，公式13CCDRrCCDRgCCDRbCCDGrCCDGgCCDGbCCDBrCCDBgCCDBb]]>称之为彩色摄影机3的显示器强度校正系数。该显示器强度校正系数能够预先由彩色摄影机3测定显示器的RGB显示，而后通过计算出彩色摄影机3的RGB分量求出。
公式14DisplayRDisplayGDisplayB]]>是显示器的发光强度。
公式15CCDRCCDGCCDB]]>是彩色摄影机3的测定RGB感光强度。
求解该方程式(公式12)可以求出显示器的发光强度(公式14)。因而，即便是不使用色度，也可以直接求出显示器的发光强度。
下面尝试通过取显示器的发光强度(Display)和显示器的RGB显示色的色度值之积来求出显示器的色度(CCD)。
公式16SXrSXgSXbSYrSYgSYbSZrSZgSZb*DisplayRDisplayGDisplayB=CCDXCCDYCCDZ]]>这里，公式17SXrSXgSXbSYrSYgSYbSZrSZgSZb]]>是通过显示器的各显示色测定的色度，公式18DisplayRDisplayGDisplayB]]>是显示器的发光强度，公式19CCDXCCDYCCDZ]]>是由彩色摄影机3求出的色度。也可以由此求出色度。
使用流程图(图6)说明基于以上的测定数据的变换的流的过程如下。
利用电流扫描器跟踪显示器显示的滚动图像，通过光传感器感知测定定时并通过彩色摄影机3进行摄像。称其为彩色跟踪图像。将该图像数据输入计算机控制部6(步骤U1)。
通过彩色摄影机3测定RGB感光强度(公式15)(步骤U2)。
使用变换式(公式12)求显示器的发光强度(公式14)。
计算出基于该显示元件的发光强度的彩色活动图像响应曲线(步骤U4)。
而后，使用变换式(公式16)求显示器的色度(CCD)。
使用色度CCDX、CCDY、CCDZ描绘彩色活动图像响应曲线(步骤U6)。
<实施例>
利用活动图像跟踪彩色摄影机测定了移动的边缘的彩色活动图像跟踪图像。测定条件是采样场序制驱动的显示器边缘图像的滚动速度8像素/帧照相机快门速度1/20sec图像信号720P(动作连续)。图7给出了测定的活动图像跟踪图像。
通过该彩色活动图像跟踪图像可以获取边缘部的RGB感光强度的变化。即，将横轴变换为时间轴，纵轴取各种颜色的RGB感光强度，可以求得彩色活动图像响应曲线。图8所示为这样得到的彩色摄影机3的灵敏度的彩色活动图像响应曲线。
由于该数据是基于彩色摄影机3的感光灵敏度的数据，故与显示器的发光强度的RGB显示分量不同。
因此，变换成色度。通过对彩色摄影机3的RGB感光强度乘以预先求得的色度校正系数(公式1)，可以变换成色度XYZ。
下面给出将色度XYZ变换成亮度Y和色度u、v的例子。Y表示色度X、Y、Z的Y。u′、v′可以通过下面的关系式求得。
u′＝4X/(X+15Y+Z)v′＝9X/(X+15Y+Z)图9所示是使用了色度Yu′、v′的彩色活动图像响应曲线的曲线。
由于使用了色度Yu′、v′的彩色活动图像响应曲线表示活动图像的亮度Y/色度u′、v′，故可以用亮度·色度来定量评价边缘部等差色的程度。在彩色摄影机的彩色活动图像响应曲线中，由于照相机固有的滤光片的透射率不同，故如果改变彩色摄影机的个体则其强度也改变，因而不能进行照相机个体间的比较。因此，通过变换成感光强度·色度，可以容易地进行与其他测定仪器的比较讨论。
如果色度u′、v′的彩色活动图像响应曲线是扁平的，则表示没有活动图像的边缘部的色模糊。在该曲线中，每80msec便可以在色度u′、v′上看见峰值。这表示显示器的活动图像的边缘部分带有了色调。
而后，使用显示器色度系数(公式9)，通过色度XYZ获得显示器的RGB的发光强度。
这样得到的显示器的发光强度的彩色活动图像响应曲线示于图10。
活动图像的边缘部的差色的原因是显示器的发光强度的响应的偏离。因而，在进行显示器的改良时，可以边确认显示器的发光强度响应曲线边进行调整。
权利要求
1.一种活动图像响应曲线的测定方法，基于由活动图像跟踪彩色摄影机所拍摄的测定对象显示器的活动图像跟踪图像来进行活动图像响应曲线的测定，其特征在于在测定对象显示器上使图像滚动；用彩色摄影机跟踪拍摄上述滚动着的活动图像并取得活动图像跟踪图像；将使用了基于上述活动图像跟踪图像而得到的感光强度数据的活动图像响应曲线，变换成使用了测定对象显示器显示元件的发光强度的活动图像响应曲线。
2.按照权利要求1所述的活动图像响应曲线的测定方法，其特征在于根据使用了基于上述活动图像跟踪图像而得到的感光强度数据的活动图像响应曲线，通过将感光强度变换成色度，取得使用了色度的活动图像响应曲线；将该使用了色度的活动图像响应曲线变换成使用了测定对象显示器显示元件的发光强度的活动图像响应曲线。
3.一种活动图像响应曲线的测定装置，基于由活动图像跟踪彩色摄影机所拍摄的测定对象显示器的活动图像跟踪图像来进行活动图像响应曲线的测定，其特征在于，具有用彩色摄影机跟踪拍摄在测定对象显示器上滚动着的活动图像的跟踪摄像装置；以及将使用了基于上述跟踪拍摄到的图像而得到的感光强度数据的活动图像响应曲线，变换成使用了测定对象显示器显示元件的发光强度的活动图像响应曲线的运算装置。
全文摘要
本发明提供一种活动图像响应曲线的测定方法及其装置，在测定对象显示器(5)中使图像滚动，并用彩色摄影机(3)跟踪拍摄上述滚动着的活动图像以取得活动图像跟踪图像，并将使用了基于上述活动图像跟踪图像而得到的感光强度数据的彩色活动图像响应曲线变换成使用了测定对象显示器(5)的显示元件的发光强度的彩色活动图像响应曲线。能够逐个构成颜色地分解活动图像跟踪图像的边缘的差色，并进行色调变化的客观的定量评价。
文档编号H04N17/04GK101035304SQ20071008508
公开日2007年9月12日 申请日期2007年2月28日 优先权日2006年3月8日
发明者江南世志, 古川善久, 中本弘幸, 水口勉 申请人:大塚电子株式会社