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用显示器测量人眼对比度敏感函数

作　者: 姚军财
导　师: 石俊生
学　校: 云南师范大学
专　业: 光学工程
关键词: 对比度敏感函数(CSF) CRT显示器空间频率人眼视觉系统
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

人眼视觉系统特性是图像显示、处理、理解等技术的理论基础,对比度敏感函数(Contrast Sensitivity Functions:CSF)是描述视觉系统空间特性的主要指标之一,对比度敏感函数是反映空间频率和在不同的条件下的对比度觉察阈值的关系。CSF已在图像编码、压缩、比较、质量评价等处理领域中得到广泛应用,在图像理解研究领域里,基于视觉系统空间CSF特性的应用研究更为活跃。随着计算机、网络和数字技术的发展,显示器成为信息最主要的载体,基于显示器的图像技术有着更广泛的应用,所以,用显示器测量人眼CSF有着重要的应用价值。本论文完成如下实验研究：(1)对显示器在短、中、长期的稳定性进行研究。从而得出显示器在短、中、长期内的稳定性误差,为完成用显示器测量人眼CSF打下基础。(2)设计了测量亮度CSF的实验方案,制作实验图片740幅,测量了21名青年在0.41、0.82、1.23、1.97、3.08、3.79、4.93、7.04、9.86、16.43、24.64cpd频率和10、60、90cd／m2平均亮度下的人眼亮度对比度觉察阈值,得到了亮度对比度敏感函数。(3)设计了测量彩色CSF的实验方案和制作了实验图片220幅,分别测量了11名和7名青年在0.41、0.82、1.23、1.971、3.08、3.79、4.93、7.04、9.86、16.43、24.64cpd频率下、在CIEL*a*b*色空间和在YCrCb色空间以色差定义对比度的人眼彩色对比度觉察阈值,以得到CIEL*a*b*和YCrCb色空间彩色对比度敏感函数。(4)制作实验图片,测量了在显示器亮度范围内的0.5、1、2、3、5、10、30,50、55、60、70、90、120、150cd／m2十四种平均亮度条件下的人眼对比度觉察阈值,以研究了亮度对人眼亮度CSF的影响。(5)论文还对CSF数学模型进行了综述,并通过测量的亮度和彩色对比度觉察阈值进行拟合,给出了亮度和彩色CSF的数学模型以及与国内进行对比,为基于显示器CSF的使用者提供参考。以上研究给出了显示器亮度条件及环境下我国自己的CSF实验数据。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 测量人眼CSF的背景和意义  8-10
  1.2 测量人眼CSF的国内外动态  10-11
  1.3 本课题研究的主要内容  11-12
第二章 CSF测量的发展及现状  12-19
  2.1 国内外测量亮度CSF的发展及现状  12-15
    2.1.1 国内外测量人眼亮度CSF的实验及结果  12-15
    2.1.2 分析和讨论前人测量亮度CSF的实验结果  15
  2.2 国内外测量人眼彩色CSF的发展及现状  15-18
    2.2.1 国内外测量人眼彩色CSF的实验及结果  16-17
    2.2.2 分析和讨论前人测量彩色CSF的实验结果  17-18
  2.3 本章小结  18-19
第三章人眼视觉特性及对比度定义  19-28
  3.1 人眼视觉系统  19-21
    3.1.1 眼睛的颜色视觉理论  19-20
    3.1.2 明视觉和暗视觉  20
    3.1.3 颜色恒常性  20
    3.1.4 明暗适应和色适应  20-21
    3.1.5 色对比  21
  3.2 视觉基本特性  21-24
    3.2.1 视觉非线性  21-22
    3.2.2 对比度敏感度  22
    3.2.3 多通道结构  22-23
    3.2.4 掩盖效应  23-24
  3.3 对比度敏感函数的概念及对比度定义  24-27
    3.3.1 对比度敏感函数的概念  24-25
    3.3.2 亮度对比度的定义  25
    3.3.3 彩色对比度的定义及研究  25-27
      3.3.3.1 几种彩色条纹采用对立色定义的对比度  25-26
      3.3.3.2 以色差定义对立色彩色条纹的对比度  26-27
  3.4 本章小结  27-28
第四章 CRT显示器稳定性实验研究  28-35
  4.1 引言  28
  4.2 实验器材及实验条件  28-29
  4.3 CRT显示器稳定性研究的实验方法  29-30
  4.4 CRT显示器稳定性研究实验结果  30-32
    4.4.1 CRT显示器开机稳定性  30-31
    4.4.2 CRT显示器在短、中、长期内的颜色复现性和重现性  31
    4.4.3 显示器在中期内颜色复现的色度偏差  31-32
  4.5 CRT显示器稳定性研究实验的讨论和结论  32-34
    4.5.1 CRT显示器稳定性研究实验的讨论  32-33
    4.5.2 CRT显示器稳定性研究实验的结论  33-34
  4.6 本章小结  34-35
第五章用显示器测量亮度CSF  35-54
  5.1 实验目的  35
  5.2 实验者  35
  5.3 用显示器测量亮度CSF的实验方案  35-42
    5.3.1 亮度对比度目标光栅的制作方法  35-36
    5.3.2 制作亮度对比度光栅的具体实验设计方案  36-42
    5.3.3 测量亮度对比度觉察阈值的实验过程  42
  5.4 用显示器测量亮度CSF的实验结果及讨论  42-52
    5.4.1 用显示器测量亮度CSF的实验结果  42-47
    5.4.2 分析实验数据  47-50
    5.4.3 实验结论与讨论  50-52
  5.5 本章小结  52-54
第六章用显示器测量红/绿和蓝/黄彩色CSF  54-74
  6.1 测量人眼彩色CSF的颜色空间及色差  54-59
    6.1.1 RGB颜色空间  54-55
    6.1.2 CIEXYZ颜色空间  55-57
    6.1.3 CIELAB均匀颜色空间  57-58
    6.1.4 YCrCb颜色空间  58
    6.1.5 色差  58-59
  6.2 基于线性插值方法的CRT显示器小范围内精确特性化  59-61
  6.3 CIELAB色空间彩色CSF测量方案及结果  61-68
    6.3.1 L*a*b*色空间制作彩色对比度光栅的具体方案  61-67
    6.3.2 L*a*b*色空间彩色对比度敏感函数的测量结果  67-68
  6.4 YCRCB色空间彩色CSF测量方案及结果  68-71
    6.4.1 YCrCb色空间制作彩色对比度光栅的具体方案  68-71
    6.4.2 YCrCb色空间彩色CSF的测量结果  71
  6.5 用显示器测量彩色CSF的结论与讨论  71-73
  6.6 本章小结  73-74
第七章人眼CSF数学模型  74-83
  7.1 人眼CSF数学模型  74-77
    7.1.1 人眼亮度CSF数学模型及讨论  74-76
    7.1.2 人眼彩色CSF数学模型及讨论  76-77
  7.2 本实验得出的人眼CSF数学模型  77-79
    7.2.1 本实验得出的人眼亮度CSF数学模型  77-78
    7.2.2 本实验得出的人眼彩色CSF数学模型  78-79
  7.3 前人用显示器测量CSF的数学模型及与本实验的对比  79-82
    7.3.1 国内外用显示器测量CSF的数学模型  79-81
    7.3.2 与国内外用显示器测量CSF提出的模型进行对比与讨论  81-82
  7.4 本章小结  82-83
结束语  83-85
参考文献  85-88
硕士在读期间发表的论文和参与导师的基金项目  88-89
致谢  89

用显示器测量人眼对比度敏感函数

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