专利名称：数字图像全方位清晰度测试图及其生成方法
技术领域：
本发明涉及数字视频技术。具体讲，涉及数字图像全方位清晰度测试图及其生成方法。
背景技术：
清晰度测试图测定电视图像清晰度是常用的测试方法之一。但所见Philips和芝测等公司的测试仪，提供的均是楔形线组，发明人曾申请的专利“数字电视复合测试图及其生成方法(申请号200410019445.0)”和“数字电视清晰度和过扫描测试图及其生成方法(申请号200410019448.4)”，也只能施测水平和垂直清晰度，而不能测定360度内各个方向的清晰度。
图像清晰度是数字图像系统和数字电视系统的重要质量指标，迫切需要检测手段，来规范相关产品的设计、生产和销售，或监测数字图像系统的运行状态。
测试图像清晰度通常用楔形线簇，它们一般只能测定水平和垂直两个方向的清晰度值。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种数字图像全方位清晰度测试图及其生成方法，生成方法以数值计算方法实现，生成灵活，测试图使用方便。
本发明采用的技术方案是一种数字图像全方位清晰度测试图，包括，水平和垂直有效像素数为1920×1080，图像宽高比为16∶9，亮度信号取样频率74.25MHz，测试图最高测试范围为1600电视线，距中心不同半径的其它圆周上各点的图像清晰度标示与半径成反比；测试图四周标出满屏标记；测试图标出十字形图像中心；测试图把高清晰度测试范围设计在图像中部，离中心越远，清晰度标示值越低；测试图设计成辐射状，且在0°～360°范围内均匀分布，测试图中心部分置成黑色；测试图按电视线标示图像清晰度值，同一圆周上，清晰度为同一值。
一种数字图像全方位清晰度测试图生成方法，包括下列步骤将极坐标系中矢径为ρ、极角为φ的像素M(ρ，φ)的亮度值Y表示为该点在直角坐标系中相位Φ的函数，并按ITU 601等标准，将值域映射到[16，235]Y＝[sin(KΦ+Φ0)+1]×109.5+16Φ＝arctg[(y-y0)/(x-x0)]式中x、y为M点的直角坐标；x0、y0为测试图中心o＇的直角坐标；Φ0为Φ的初始值；K为黑白线组数；若ρ＝ρ0的圆周对应水平清晰度电视线数的理论最高值Lmax，则由几何关系，推导半径为任意值ρ的圆周对应的清晰度电视线数为Lρ＝Lmax×(ρ0/ρ)
确定具体电视系统所能达到的清晰度理论上限值；按上式计算半径不等的各个圆周对应的清晰度值，这些值应按通用的电视线数计算，并标示到测试图上，生成测试图。
可依据不同国家或地区的电视标准，代入相应参数，按所述数学模型生成数字图像全方位清晰度测试图。
本发明具备以下效果1本发明的测试图设计成辐射状，且在0°～360°范围内均匀分布，所以能全面测定图像在各个方向上的清晰程度。
2由于本发明采用的数学建模原理和生成方法，以及其数值计算方法，因而本发明能够生成数字图像全方位清晰度测试图。
3由于采用计算机编程，可灵活地面向不同数字视频系统，按具体参数和要求，生成各种格式测试图，生成灵活。使用方便体现在可利用图中数字空间取样点的规则分布，迅速而准确地判读数字图像各个方向清晰度，而且图中直接标注清晰度的电视线数。
图1为数字图像全方位清晰度测试图示例图2全方位清晰度测试图局部放大图具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
数字图像全方位清晰度测试图通过在极坐标系建立数学模型，用计算机编程，计算每个像素的三个数字分量信号值来生成。其清晰度测试范围足够广，涵盖系统理论最高值。
将极坐标系中矢径为ρ、极角为φ的像素M(ρ，φ)的亮度值Y表示为该点在直角坐标系中相位Φ的函数，并按ITU 601等标准，将值域映射到[16，235]，Y＝[sin(KΦ+Φ0)+1]×109.5+16Φ＝arctg[(y-y0)/(x-x0)]式中x、y为M点的直角坐标；x0、y0为测试图中心o＇的直角坐标；Φ0为Φ的初始值；K为黑白线组数；若ρ＝ρ0的圆周对应水平清晰度电视线数的理论最高值Lmax，则由几何关系，半径为任意值ρ的圆周对应的清晰度电视线数为Lρ＝Lmax×(ρ0/ρ)可见同一圆周上各点对应相同的清晰度值。确定具体电视系统所能达到的清晰度理论上限值后，即可按此式计算半径不等的各个圆周对应的清晰度值。这些值应按通用的电视线数计算，并标示到测试图上。
数字图像全方位清晰度测试图可依据不同国家或地区的电视标准，代入相应参数，按上述数学模型设计和生成。
我国HDTV演播室标准规定，HDTV图像格式为1920×1080，图像宽高比为16∶9，亮度信号取样频率74.25MHz。按我国标准，水平和垂直方向HDTV图像清晰度理论最高值均为1080电视线，在45°方向达到清晰度理论最高值1527电视线，其它方向和距中心不同半径的圆周上各点的图像清晰度也可算出，并在测试图上标示一些特征值。
按上述模型，所得图像清晰度测试图呈辐射状分布，能用来测定各个方向上的图像清晰度。
在这种测试图中，图像清晰度值与矢径成反比，一旦确定对应图像清晰度理论最高值的小圆半径后，即可计算和在测试图上标示各像素点处的图像清晰度电视线数。
为能测定系统重建图像可能呈现的清晰度理论上限值，清晰度测试范围应略超出该系统在45°方向所能达到的清晰度理论最高值1527电视线。
为限定测试图信号带宽，测试图清晰度测试线灰度应按上述数学模型连续分布。
作为本发明的一个具体实施实例，附图示出了一个以我国高清晰度电视系统参数设计和生成的全方位清晰度测试图。
该图水平和垂直有效像素数为1920×1080，图像宽高比为16∶9，亮度信号取样频率74.25MHz。对这种高清晰度电视系统，水平和垂直方向图像清晰度理论最高值均为1080电视线，在45°方向达到清晰度理论最高值为1527电视线。为此，测试图最高测试范围设计为1600电视线，其值略高于斜向清晰度的最高值。距中心不同半径的其它圆周上各点的图像清晰度则与半径成反比。
因清晰度测试须在满屏状态下进行，故测试图四周标出了满屏标记，用来调整行场幅度和中心，并兼做满屏测试状态监视。
图像中心与显示屏的几何中心是否重合，不仅直接关系到观看效果，对LCD(液晶显示器)和PDP(等离子体显示器)等固有分辨率显示器(屏)，还会影响重显图像的清晰度。因此，测试图标出了十字形图像中心，用来调整和测试同心度。
由于视觉对图像中部较四角的清晰度要求更高，所以测试图把高清晰度测试范围设计在图像中部，离中心越远，清晰度值越低。
由于本图设计成辐射状，且在0°～360°范围内均匀分布，所以能全面测定图像在各个方向上的清晰程度。为避免在测试图上因超出HDTV系统分辨率理论上限值而出现混叠干扰，测试图中心部分置成黑色。
测试图按电视线标示图像清晰度值，同一圆周上，清晰度为同一值，便于读数。
把生成的数据载入测试信号发生器，可以输出数字或模拟基带测试信号，用于调整和测试数字图像终端设备或数字电视显示器。
将数据编码成不同标准，不同层次的数据流，配备码流读出卡，还可提供测试码流，用来调整和测试数字图像系统终端设备或数字电视接收机、接收器(机顶盒)和解码设备。将数字电视图像清晰度测试图数据流送入数字图像系统或数字电视系统前端，可用来调整和监测整个数字系统运行状态，为用户提供高质量服务。
权利要求
1.一种数字图像全方位清晰度测试图，其特征在于，水平和垂直有效像素数为1920×1080，图像宽高比为16∶9，亮度信号取样频率74.25MHz，测试图最高测试范围为1600电视线，距中心不同半径的其它圆周上各点的图像清晰度标示与半径成反比；测试图四周标出满屏标记；测试图标出十字形图像中心；测试图把高清晰度测试范围设计在图像中部，离中心越远，清晰度标示值越低；测试图设计成辐射状，且在0°～360°范围内均匀分布，测试图中心部分置成黑色；测试图按电视线标示图像清晰度值，同一圆周上，清晰度为同一值。
2.一种数字图像全方位清晰度测试图生成方法，其特征在于，包括下列步骤将极坐标系中矢径为ρ、极角为φ的像素M(ρ，φ)的亮度值Y表示为该点在直角坐标系中相位Φ的函数，并按ITU 601等标准，将值域映射到[16，235]Y＝[sin(KΦ+Φ0)+1]×109.5+16Φ＝arctg[(y-y0)/(x-x0)]式中x、y为M点的直角坐标；x0、y0为测试图中心o 的直角坐标；Φ0为Φ的初始值；K为黑白线组数；若ρ＝ρ0的圆周对应水平清晰度电视线数的理论最高值Lmax，则由几何关系，推导半径为任意值ρ的圆周对应的清晰度电视线数为Lρ＝Lmax×(ρ0/ρ)确定具体电视系统所能达到的清晰度理论上限值；按上式计算半径不等的各个圆周对应的清晰度值，这些值应按通用的电视线数计算，并标示到测试图上，生成测试图。
3.根据权利要求2所述的一种数字图像全方位清晰度测试图生成方法，其特征在于，可依据不同国家或地区的电视标准，代入相应参数，按所述数学模型生成数字图像全方位清晰度测试图。
全文摘要
本发明涉及数字视频技术。具体讲，涉及数字图像全方位清晰度测试图及其生成方法。为提供一种数字图像全方位清晰度测试图及其生成方法，本发明采用的技术方案是，测试图包括水平和垂直有效像素数，图像宽高比，亮度信号取样频率，测试图最高测试范围，距中心不同半径的其它圆周上各点的图像清晰度标示与半径成反比；四周标出满屏标记；标出十字形图像中心；把高清晰度测试范围设计在图像中部，离中心越远，清晰度标示值越低；设计成辐射状，且在0°～360°范围内均匀分布，测试图中心部分置成黑色；按电视线标示图像清晰度值，同一圆周上，清晰度为同一值。制作上述测试图的程序。本发明主要用于制作数字图像全方位清晰度测试图。
文档编号H04N17/02GK1787649SQ20051001612
公开日2006年6月14日 申请日期2005年11月16日 优先权日2005年11月16日
发明者李桂苓, 李秀敏, 赵希, 王立, 李春涛 申请人:天津大学