专利名称：一种人眼闪烁感知测试装置及其调制信号处理方法
技术领域：
本发明属于电子技术应用领域，具体涉及的是一种人眼闪烁感知测试装置。
背景技术：
目前，国内外用于人眼闪烁感知测试的仪器结构简单，功能单一，大多采用只能调节闪烁频率的频闪仪作为测量仪器，用于测量人眼的闪烁融合频率阈值。这类闪烁感知测试仪只考虑了频率对于人眼闪烁感知的影响，而忽略了亮度强弱对闪烁感知的影响，忽略了人眼对不同色彩光源的敏感程度的差别，忽略了闪烁调制深度对闪烁感知的影响，忽略了观察目标大小对闪烁感知的影响。这导致人眼闪烁融合频率阈值的测试结果局限在特定的环境和情况下，不能代表实际环境下的真实情况。由于现有人眼闪烁感知测试仪的功能单一性，它的应用领域也有很大局限性。目前三维立体显示技术发展势头迅猛，市场前景乐观，一种眼镜同步开关的主动快门式3D显示技术存在闪烁的困扰，3D眼镜以60赫兹的固定频率闪烁，人眼通过眼镜看到的显示器的显示内容以及环境光都可能引起闪烁感，对于这种固定频率的闪烁感的测试研究，现有测试仪器就无计可施了。一种要求包含可调节的闪烁频率、光源亮度、色彩、闪烁调制深度、目标大小等人眼闪烁感知的主要影响因素的新型人眼闪烁感知测试装置在时代的召唤声中应运而生。
发明内容
技术问题本发明提供了一种通过人机交互界面输入控制信号，可以调节光源的闪烁频率、亮度、色彩、闪烁调制深度和光源目标大小等人眼闪烁感知的主要影响因素，从而更为全面科学地进行人眼闪烁感知测试的人眼闪烁感知测试装置。
技术方案本发明的人眼闪烁感知测试装置，包括底座、控制器、设置于底座上方的光源、设置在底座上的支架；所述底座表面敷设有不反光材料，底座中心设置有漫反射圆盘， 光源位于漫反射圆盘的中心正上方并固定设置在支架一端；所述光源包括全彩发光二极管和恒流驱动器，所述全彩发光二极管的电流输入端与恒流驱动器的电流输出端连接；所述控制器包括微处理器、人机交互界面接口、驱动信号输出端，所述微处理器的信号输入端和信号输出端分别与人机交互界面接口和驱动信号输出端连接，所述驱动信号输出端通过信号线与恒流驱动器的驱动信号输入端连接。本发明通过人机交互界面输入的控制信号经过控制器的人机交互界面接口输入到微处理器，微处理器对全彩发光二极管的每一通道调制信号处理后产生的反馈信息通过人机交互界面接口传输给人机交互界面显示，同时将经处理得到的每一通道调制信号传送至恒流驱动器，控制全彩发光二极管的红、绿、蓝三种颜色的发光，灯光照射到漫反射圆盘上，人眼通过特定距离和角度观察圆盘来感知闪烁。本发明的应用于人眼闪烁感知测试装置的调制信号处理方法为，对于全彩发光二极管的每一通道，微处理器将人机交互界面输入的包括频率、亮度、调制深度信息的控制信号转换成对定时器的寄存器和计数器的寄存器的赋值数值，然后以周期处理的方式对调制信号进行连续处理，所述的周期处理包括以下步骤
1)定义脉冲宽度调制信号的初始状态；
2)微处理器判断定时器是否产生中断，如果有则进入步骤3)，如果没有则定时器继续判断是否产生中断；
3)判断定时器的中断类型，如果是定时器的计时数值在等于定时器的寄存器比较值时产生的比较中断，则脉冲宽度调制信号状态改变，完成后返回步骤2)；如果是定时器的计时数值在等于计时最大值时产生的溢出中断，则定时器计时数值清零，计数器计数数值加1， 脉冲宽度调制信号状态改变，完成后进入步骤4)；
4)判断计数器是否产生中断，如果有则进入步骤5)，如果没有则返回步骤2)；
5)判断计数器的中断类型，如果是计数器的计数数值在等于计数器的寄存器比较值时产生的比较中断，则进入步骤6)；如果是计数器的计数数值在等于最大计数值时产生的溢出中断，则计数器计数数值清零，然后进入步骤6)；
6)定时器的寄存器比较值重新赋值，本周期完成，进入下一周期。有益效果本发明通过人机交互界面输入控制信号，可以调节光源的闪烁频率、亮度、色彩、闪烁调制深度和光源目标大小等人眼闪烁感知的主要影响因素，从而更为全面科学地进行人眼闪烁感知测试。本发明构思缜密，设计巧妙，涵盖了影响人眼闪烁感知的主要因素，为更全面科学的人眼闪烁感知测试提供了条件，可用于测量更符合真实情况下的人眼闪烁融合频率阈值和人眼疲劳测试，应用广泛。对于主动快门式3D显示技术存在的闪烁困扰，本发明可用来研究特定频率(60赫兹)下，光源亮度等因素对人眼闪烁感知的影响，根据测试结果通过适当调节显示器件以及环境光亮度的方法减少或者消除主动快门式3D的闪烁困扰。
图1为本发明测试装置的结构原理图； 图2为本发明的信号连接图3为本发明的控制方法整体结构图； 图4为本发明的调制信号周期处理流程图； 图5为信号时序图。图中有底座1，漫反射圆盘11，支架2，光源3，全彩发光二极管31，恒流驱动器 32，控制器4，微处理器41，人机交互界面接口 42，驱动信号输出端43，高频载波信号6，低频调制信号7，脉冲宽度调制信号8。
具体实施例方式本发明的一种人眼闪烁感知测试装置，包括底座1、控制器4、设置于底座1上方的光源3、设置在底座1上的支架2 ；所述底座1表面敷设有不反光材料，底座1中心设置有漫反射圆盘11，光源3位于漫反射圆盘11的中心正上方并固定设置在支架2 —端；所述光源 3包括全彩发光二极管31和恒流驱动器32，所述全彩发光二极管31的电流输入端与恒流驱动器32的电流输出端连接；所述控制器4包括微处理器41、人机交互界面接口 42、驱动信号输出端43，所述微处理器41的信号输入端和信号输出端分别与人机交互界面接口 42 和驱动信号输出端43连接，所述驱动信号输出端43通过信号线与恒流驱动器32的驱动信号输入端连接。下面结合附图，对本发明做进一步说明
本发明装置由基于微处理器41的控制器4、光源3，支架2、底座1组成。所述的微处理器41需要选用设置有具备脉冲宽度调制功能的定时器且有三个以上独立通道的微处理器。所述全彩发光二极管31采用大功率发光二极管，功率大于或等于3瓦。恒流驱动器32 需要选择能满足三通道独立脉冲宽度调制信号控制要求且能提供全彩发光二极管31所需恒定电流的型号。图1为本发明测试装置的结构原理图，底座1侧面固定有支架2，用于将光源3固定在底座1的正上方，光源3的全彩发光二极管(RGB-LED) 31的正下方是大小可选择的漫反射圆盘，圆盘的圆心与全彩发光二极管31垂直正对。底座1表面敷设不反光材料，如黑色天鹅绒。漫反射圆盘为具备反射比高，中性好，不远光，表面平整均勻，漫射性好等特性的工作白板，同时满足光学稳定性好，耐磨，抗展，便于清洁的要求，常用材料有釉面陶瓷白板、抛光乳白玻璃及铁基搪瓷白板。漫反射圆盘为人眼的观察目标，装置中配有大小规格不同的多个漫反射圆盘，选择不同大小的圆盘即改变观察目标的大小。本发明中全彩发光二极管(RGB-LED)的闪烁频率、亮度、色彩、闪烁调制深度等输入信号通过人机交互界面输入到基于微处理器的控制器，输入信号经控制器处理后产生三通道脉冲宽度调制(PWM)控制信号独立控制全彩发光二极管(RGB-LED)的红、绿、蓝三色的变化，产生需要的测试灯光。图2为信号连接图，控制信号通过控制器4的人机交互界面接口 42输入到微处理器41，微处理器41对控制信号进行处理后产生的反馈信息通过人机交互界面接口 42输出显示，同时经处理得到的控制信号经过全彩发光二极管驱动信号输出端43分独立的三通道分别传送至全彩发光二极管发光系统3中的恒流驱动器32，控制全彩发光二极管31的红、绿、蓝三种颜色的发光，灯光照射到漫反射圆盘上，人眼通过特定距离和角度观察圆盘来感知闪烁。本发明的应用于人眼闪烁感知测试装置的调制信号处理处理方法为，对于全彩发光二极管31的每一通道，微处理器41将人机交互界面输入的包括频率、亮度、调制深度信息的控制信号转换成对定时器的寄存器和计数器的寄存器的赋值数值，然后以周期处理的方式对人眼闪烁感知测试装置中全彩发光二极管的每一通道调制信号进行连续处理，输出的脉冲宽度调制信号控制光源的恒流驱动器，进而驱动全彩发光二极管发光。所述的周期处理包括以下步骤
1)定义脉冲宽度调制信号的初始状态；
2)微处理器判断定时器是否产生中断，如果有则进入步骤3)，如果没有则定时器继续判断是否产生中断；
3)判断定时器的中断类型，如果是定时器的计时数值在等于定时器的寄存器比较值时产生的比较中断，则脉冲宽度调制信号状态改变，完成后返回步骤2)；如果是定时器的计时数值在等于计时最大值时产生的溢出中断，则定时器计时数值清零，计数器计数数值加1， 脉冲宽度调制信号状态改变，完成后进入步骤4)；
4)判断计数器是否产生中断，如果有则进入步骤5)，如果没有则返回步骤2)；
5)判断计数器的中断类型，如果是计数器的计数数值在等于计数器的寄存器比较值时产生的比较中断，则进入步骤6)；如果是计数器的计数数值在等于最大计数值时产生的溢出中断，则计数器计数数值清零，然后进入步骤6)；
6)定时器的寄存器比较值重新赋值，本周期完成，进入下一周期。本发明的控制方法如图3的控制方法整体结构图所示。本发明中，定时器的寄存器比较值由人机交互界面输入，介于0与定时器计时数值最大值之间，用于定义在一个定时器定时周期内脉冲宽度调制信号两种状态的时间比例。为设置光源的调制深度，定时器的寄存器比较值的赋值数值有两个选择。计数器的寄存器比较值由人机交互界面输入，介于0与计数器计数最大值之间，用于定义一个计数器计数周期内使用定时器的寄存器比较值两个赋值数值的时间比例。步骤6)所述的重新赋值是指选择除正在使用的定时器的寄存器比较值的赋值数值以外的另一数值给定时器的寄存器比较值赋值。定时器的寄存器最大定时数值为系统内的固定值，不需要通过人机交互界面输入。计数器的寄存器最大计数数值通过人机交互界面输入，定义一个计数周期，设置低频调制信号7的频率。由于定时器的寄存器比较值介于0与定时器计时数值最大值之间，且定时器按照正数计时方式计时， 所以在一个定时器定时周期内，微处理器要首先经历一次步骤3)所述的比较中断，然后再经历一次步骤3)所述的溢出中断。同样由于计数器的寄存器比较值介于0与计数器计数最大值之间，且计数器按照正数计数方式计数，所以在一个计数器计数周期内，微处理器要首先经历一次步骤5)所述的比较中断，然后再经历一次步骤5)所述的溢出中断。脉冲宽度调制信号为数字信号，分为高电平1和低电平0两种状态，所述脉冲宽度调制信号在定时器开始工作后输出并通过步骤1)设置初始状态，经过步骤2) —6)完成一个完整周期内的状态变化，最终得到随时间变化的脉冲宽度调制信号8。通过人机交互界面接口输入设置红、绿、蓝每一通道定时器的寄存器比较值的两个赋值数值可以设置每一通道的亮度和调制深度。计数器寄存器比较值和计数最大值的设置可以选择每一通道的亮度和频率。对各个通道亮度的不同设置可以改变光源的色彩。通过图5所示的信号处理过程，低频调制信号7可以加载到高频载波信号6上，最终产生对全彩发光二极管(RGB-LED)红、绿、蓝的独立脉冲宽度调制信号8，得到需要的测试灯光。其中低频调制信号7的频率可从1赫兹以下到数百赫兹，高频载波信号6的频率在几千赫兹以上。
权利要求
1.一种人眼闪烁感知测试装置，其特征在于，该测试装置包括底座(1)、控制器(4)、 设置于底座(1)上方的光源(3)、设置在底座(1)上的支架(2);所述底座(1)表面敷设有不反光材料，底座(1)中心设置有漫反射圆盘(11)，光源(3) 位于漫反射圆盘(11)的中心正上方并固定设置在支架(2)—端；所述光源(3 )包括全彩发光二极管(31)和恒流驱动器(32 )，所述全彩发光二极管(31) 的电流输入端与恒流驱动器(32)的电流输出端连接；所述控制器(4)包括微处理器(41)、人机交互界面接口(42)、驱动信号输出端(43)，所述微处理器(41)的信号输入端和信号输出端分别与人机交互界面接口(42)和驱动信号输出端(43)连接，所述驱动信号输出端(43)通过信号线与恒流驱动器(32)的驱动信号输入端连接。
2.一种应用于权利要求1所述的人眼闪烁感知测试装置的调制信号处理方法，其特征在于，该方法中，对于全彩发光二极管(31)的每一通道，微处理器(41)将人机交互界面输入的包括频率、亮度、调制深度信息的控制信号转换成对定时器的寄存器和计数器的寄存器的赋值数值，然后以周期处理的方式对调制信号进行连续处理，所述的周期处理包括以下步骤1)定义脉冲宽度调制信号的初始状态；2)微处理器判断定时器是否产生中断，如果有则进入步骤3)，如果没有则定时器继续判断是否产生中断；3)判断定时器的中断类型，如果是定时器的计时数值在等于定时器的寄存器比较值时产生的比较中断，则脉冲宽度调制信号状态改变，完成后返回步骤2)；如果是定时器的计时数值在等于计时最大值时产生的溢出中断，则定时器计时数值清零，计数器计数数值加1， 脉冲宽度调制信号状态改变，完成后进入步骤4)；4)判断计数器是否产生中断，如果有则进入步骤5)，如果没有则返回步骤2)；5)判断计数器的中断类型，如果是计数器的计数数值在等于计数器的寄存器比较值时产生的比较中断，则进入步骤6)；如果是计数器的计数数值在等于最大计数值时产生的溢出中断，则计数器计数数值清零，然后进入步骤6)；6)定时器的寄存器比较值重新赋值，本周期完成，进入下一周期。
全文摘要
本发明是一种人眼闪烁感知测试装置及其调制信号处理方法，目的在于克服现有人眼闪烁感知测试装置影响因素考虑不全面，测量结果不科学，应用面狭窄等弊端。本发明由支架、底座、基于微处理器的控制器、全彩发光二极管和恒流驱动器组成。该人眼闪烁感知测试装置可以调节光源的闪烁频率、亮度、色彩、闪烁调制深度、目标大小这些人眼闪烁感知的主要影响因素，从而更为全面科学地进行人眼闪烁感知测试和研究。
文档编号A61B3/028GK102499624SQ20111033857
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者夏振平, 李晓华, 陈磊 申请人:东南大学