一种用于平板显示器件显示的感知亮度表征方法技术

本发明专利技术是一种用于平板显示器件显示的感知亮度表征方法。利用客观测量和主观实验来量化显示器件显示的感知亮度与显示器件的物理亮度、显示器件所处环境光的亮度分布、人眼瞳孔直径以及显示器件与观察者的空间位置的关系。首先，通过几何测量工具、二维色彩分析仪、光谱仪和照度计等仪器设备，对空间中客观参量进行采集；其次，通过各类测试图像给观察者观察，在不同环境光下利用眼动仪采集观察者瞳孔直径大小并请观察者评价显示器件的感知亮度级别；最后，通过建立模型的方式对显示的感知亮度进行表征。本发明专利技术还提出了显示器的感知亮度和视觉舒适的之间的关系，结合应用到平板显示技术中去，可以为其应用升级提供优化方法，更好适应人们的需求。更好适应人们的需求。更好适应人们的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于平板显示器件显示的感知亮度表征方法


[0001]本专利技术属于平板显示器件的
，涉及平板显示器件的显示亮度测量表征，还涉及人眼对于显示的视觉感知。

技术介绍

[0002]随着现代化和经济的快速发展，目前已成为主流显示器件的平板显示器件(Flat Panel Display,FPD)；其中，以液晶显示(LCD)、发光二极管显示器(LED)和有机发光二极管显示器(OLED)等为主流各类显示器件，以各种方式和形态出现在人们的生活中，同时也是各行业进行信息交互的最重要的途径。并且，随着平板显示器件的全面普及和人们消费的升级，人们对于显示器的要求也在不断提升，而人眼是获取显示信息的唯一途径，因此，对显示器件的光学性能日趋提高，而感知亮度是视觉感知重要指标。
[0003]在各种复杂的光环境中，人眼感知到的亮度和实际物体的物理亮度之间必然会存在一定差异。在不同光环境下，人眼对于同一物体所产生的感知亮度是不相同的。比如：开灯时观看一定亮度的手机屏幕感觉不刺眼，但当关灯后在黑暗中仍然观看同样亮度的手机屏幕会让人觉得很刺眼；另外，对于发光物体物理亮度的客观测量技术已经相对成熟，更多的对于亮度测量设备的研究更加注重其测量精度和设备便携性等。但结合人眼感知亮度的评价方面的研究却较少，并且现有的测量仪器和测量方法得到的数据无法正确、客观地反映人眼对于空间环境中目标物体的亮度感知情况。因此，建立一套显用于平板显示器件显示的感知亮度表征方法是非常必要的。

技术实现思路

[0004]技术问题：本专利技术的目的是为了针对平板显示器件显示的人眼感知亮度与物理亮度的区别、利用光电测量参数无法反应观察者对目标的亮度真实感知和现有亮度感知表征的粗略和适用性低的问题，以及显示器件光学性能升级的瓶颈和人们对于长时间面对显示器件的视觉舒适度需求提升，提出一种用于平板显示器件显示的感知亮度表征方法。
[0005]技术方案：本专利技术将从空间环境光照度与亮度分布情况、显示器的物理亮度和瞳孔直径对被试的感知亮度有直接显著影响；为了表征不同真实场景下显示器件的感知亮度情况，设计了多种环境光和不同屏幕亮度，被试者需对目标屏幕进行感知亮度等级评分通过主客观实验分析感知亮度的主要影响因素，并将其具象化为数学公式，进一步量化感知亮度从而优化针对人眼感知亮度的显示器设计，在不同应用场景和显示内容的前提下，提高人的视觉感知效果，可以对各类平板显示器件的发展和升级提供准确的指导。
[0006]本专利技术的一种用于平板显示器件显示的感知亮度表征方法，利用客观测量和主观实验来量化显示器件显示的感知亮度与显示器件的物理亮度、显示器件所处环境光的亮度分布、人眼瞳孔直径以及显示器件与观察者的空间位置的关系，得到发光物体在视网膜的成像过程视网膜成像亮度L
r
，进一步细化到所在视网膜上微元面照度为：
[0007][0008]式中，L为平板显示器件的屏幕亮度、D为瞳孔直径、τ为眼球的透过率、n
′
为物象空间介质折射率、f
′
为眼球的焦距，其中,τ、n
′
、f
′
参数特定条件下都为常数。
[0009]所述的客观测量，通过模拟设计软件预先设计部分实验场景3D模拟和仿真效果图，通过显示器表面和墙面等物体表面的亮度分布，进而建立实际光环境；通过几何测量工具、二维色彩分析仪、光谱仪和照度计仪器设备，对空间中客观参量进行采集。
[0010]所述的主观实验，实现显示设备在不同光环境下的实验，从而更加全面分析人眼对于显示设备在不同光环境下的平板显示器件显示的感知亮度情况，通过眼动监测仪监测人眼瞳孔的变化情况，不同环境光条件下观察者的瞳孔随平板显示器件的屏幕亮度的增大而减小，而在相同屏幕亮度情况下观察者的瞳孔随环境光照度的增大而减小。
[0011]所述的感知亮度与人眼瞳孔直径关系定义视网膜成像亮度L
r
，具体如式所示：
[0012]L
r
＝a
·
L
·
D2[0013]式(2)中，a为常数系数、L为物理亮度、D为瞳孔直径，其中，常数系数a在不同条件下取值也不同。
[0014]所述的感知亮度，其等级评分和视网膜成像亮度L
r
进行拟合是线性关系，趋势线为y＝a
·
x，a为常系数，即利用视网膜成像亮度来表征感知亮度。
[0015]所述的感知亮度，其表征方法应用到显示器件显示的视觉舒适度，将视觉舒适度分为了五个等级，分别是：1级很不舒适、2级不舒适、3级可察觉点不舒适，以及5级未感觉不舒适，通过进行的相关实验数据和结果中可知，感知亮度与舒适度评分的关系呈高斯函数分布，其拟合R2达到0.9588，用C表示视觉舒适度，具体公式所示：
[0016][0017]所述的视觉舒适度与感知亮度相关，感知亮度与目标物体亮度和瞳孔直径相关，而瞳孔直径与环境光与目标物体亮度相关；因此，在室内观看显示屏时可以通过调节显示屏的物理亮度或是周围的环境光去改变瞳孔直径，进而改变感知亮度，最终获得最佳观看视觉舒适度。
[0018]有益效果：本专利技术采用以上表征方案与现有方案相比，具有以下优点：
[0019]本专利技术提供了一种用于平板显示器件显示的感知亮度表征方法，相较于目前对显示亮度感知的粗略单一表征、未充分考虑环境光对感知亮度的影响和缺乏结合心理因素等主客观综合表征，提供了更加完善且适用于平板显示器件显示的感知亮度表征方法。利用多个客观和主观实验的结合来分析了影响显示各影响因素之间的关系，进一步将实验优化，逐步程序化和模式化，建立显示亮度感知机制关键物理亮度与感知亮度之间的关联性理论及其数学模型。并依据该模型，通过设计构建多种真实的环境光和调节光学组件性能参数，如：物理亮度、颜色与空间光环境的其它组成因素等多目标规划，提供显示感知亮度的最优表征方法，从而有助于平板显示器件显示技术的升级。
附图说明
[0020]图1本专利技术的总体方法框图。
[0021]图2本专利技术实验场景3D模拟仿真效果图。
[0022]图3本专利技术实验场景示意图和真实实验场景图。
[0023]图4不同条件下被试者的瞳孔直径均值图。
[0024]图5不同条件下被试者的感知亮度等级评分均值图。
[0025]图6感知亮度等级评分与视网膜成像亮度Lr的关系图。
[0026]图7影响感知亮度主要因素的示意图。
[0027]图8感知亮度与视觉舒适度的关系拟合结果图。
[0028]图9影响显示器件视觉舒适度因素示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图，进一步阐明本专利技术。
[0030]本专利技术所述的一种用于平板显示器件显示的感知亮度表征方法，如图1所示，本专利技术将平板显示器件显示的感知亮度表征方法从第一维度：空间环境光照度与亮度分布情况对显示器件感知亮度的影响规律和具化影响感知亮度的客观参量，并做好相关数据的测量采集工作，及第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于平板显示器件显示的感知亮度表征方法，其特征在于，利用客观测量和主观实验来量化显示器件显示的感知亮度与显示器件的物理亮度、显示器件所处环境光的亮度分布、人眼瞳孔直径以及显示器件与观察者的空间位置的关系，得到发光物体在视网膜的成像过程视网膜成像亮度L
r
，进一步细化到所在视网膜上微元面照度为：式中，L为平板显示器件的屏幕亮度、D为瞳孔直径、τ为眼球的透过率、n
′
为物象空间介质折射率、f
′
为眼球的焦距，其中,τ、n
′
、f
′
参数特定条件下都为常数。2.根据权利要求1所示一种用于平板显示器件显示的感知亮度表征方法，其特征在于，所述的客观测量，通过模拟设计软件预先设计部分实验场景3D模拟和仿真效果图，通过显示器表面和墙面等物体表面的亮度分布，进而建立实际光环境；通过几何测量工具、二维色彩分析仪、光谱仪和照度计仪器设备，对空间中客观参量进行采集。3.根据权利要求1所述的一种用于平板显示器件显示的感知亮度表征方法，其特征在于，所述的主观实验，实现显示设备在不同光环境下的实验，从而更加全面分析人眼对于显示设备在不同光环境下的平板显示器件显示的感知亮度情况，通过眼动监测仪监测人眼瞳孔的变化情况，不同环境光条件下观察者的瞳孔随平板显示器件的屏幕亮度的增大而减小，而在相同屏幕亮度情况下观察者的瞳孔随环境光照度的增大而减小。4.根据权利要求1所述的一种用于平板显示器件显...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇宁，何乃龙，黄辰宇，何澜，王威，王保平，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：