CN113703203B - 一种针对lcd屏的显示均匀性自动测试法 - Google Patents

一种针对lcd屏的显示均匀性自动测试法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，步骤1，令环境光照度为A，令虚拟ND卡的透过率为T，虚拟ND卡的反射比为R；步骤2，在环境光照度为0LX的暗室中，摄像头采集被测显示屏的辉度信息，步骤3，在环境光照度为0LX的暗室中，摄像头透过设于被测显示屏的前部的虚拟ND卡，采集显示屏的辉度信息,步骤4，在环境光照度为A的暗室中，摄像头获得虚拟ND卡的反射环境光的增加辉度，步骤5，在环境光照度为A的暗室中，由式(2)和式(3)得到摄像头获取的显示屏的实际辉度，步骤6，对多个二维等辉度曲线进行分析，步骤7，设定判定参数K，由判定参数K从多个等辉度曲线中，获得显示屏的显示均匀性测试结果。

Description

一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法
技术领域
本发明涉及LCD屏产品测试技术领域，尤其涉及一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法。
背景技术
随着液晶显示屏(液晶显示屏，英文简称为LCD全称是Liquid Crystal Display)的大量应用，解决LCD屏显示不均匀的问题迫在眉睫，液晶屏在生产时由于工艺存在一定的误差，影响显示质量。显示不均匀性也称为Mura(也就是云纹或斑纹的意思)，指在同一光源和相同底色的画面下，因为视觉感受到不同程度的颜色差异，主要表现为对比度低，亮度不均匀，边缘模糊，形状不定，辉度变化范围与正常区域存在差异。显示不均匀性可以发生于任意的灰阶，比较典型的例子有暗态Mura(即斑纹、斑块的意思)及残影Mura等。在工业应用中检测暗态Mura的普遍做法为ND卡(即Neutral Density Filter的英文缩写)人眼检测，此方法基本符合人们使用显示屏的习惯，但此方法受检测员主观因素，环境以及工具的影响，测试结果不很准确，自动化成度低；除了ND卡测试方法外还有全屏扫描/拍照法，即用二维亮度计等设备进行拍照，电脑对拍照结果进行分析，这种方法测试精度高，自动化成度高，是较为先进的方法。但现有的全屏扫描/拍照法的数据处理算法和标准与广泛使用的ND卡测试法不同，且一般不能满足客户对显示屏某些部位的特别要求。对于其它种类Mura，如残影Mura，通常的测量方法也是通过(或不通过)ND卡进行裸眼观测。
由此可见，现有的LCD屏的显示均匀性测试方法存在以下缺陷：
(1)ND卡人眼检测，受检测员主观因素，环境以及工具的影响，测试结果不很准确，自动化程度低；
(2)全屏扫描/拍照法，虽然测试精度、自动化程度高，但数据处理算法和标准与广泛使用的ND卡测试法不同，且一般不能满足客户对显示屏某些部位的特别要求。
针对这些问题，我们发明了一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法。
发明内容
本发明的发明目的在于解决现有的LCD屏的显示均匀性测试方法，存在ND卡人眼检测，受检测员主观因素，环境以及工具的影响，测试结果不很准确，自动化程度低，全屏扫描/拍照法的数据处理算法和标准与广泛使用的ND卡测试法不同，且一般不能满足客户对显示屏的特别要求的问题。其具体解决方案如下：
一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，按照以下步骤进行：步骤1，令环境光照度为A，令虚拟ND卡的透过率为T，虚拟ND卡的反射比为R；
步骤2，在环境光照度为0LX的暗室中，使用摄像头模拟人眼直接采集被测显示屏的辉度信息，摄像头获取的显示屏的辉度为
L(i,j) (1)，
其中i、j为显示屏的二维坐标；
步骤3，在环境光照度为0LX的暗室中，使用摄像头模拟人眼透过设于被测显示屏的前部的虚拟ND卡，采集显示屏的辉度信息，摄像头获取的显示屏的辉度为
L(i,j)×T (2)；
步骤4，在环境光照度为A的暗室中，使用摄像头模拟人眼获得设于被测显示屏的前部的虚拟ND卡的反射环境光的增加辉度为
L'＝A×R (3)；
步骤5，在环境光照度为A的暗室中，由式(2)和式(3)得到摄像头获取的显示屏的实际辉度为
L”＝L(i,j)×T+A×R (4)；
步骤6，对式(4)或者式(1)多个二维等辉度曲线进行分析，每个等辉度曲线代表人眼可分辨的辉度边界；
步骤7，依照客户对显示屏的Mura要求设定判定参数K，由判定参数K从多个等辉度曲线中，获得显示屏的显示均匀性测试结果。
进一步地，所述辉度信息包括数据和图像。
当所述摄像头的规格型号及拍摄参数不同时，摄像头获取的显示屏的实际辉度为L”＝[L(i,j)×T]×λ+A×R，其中λ为摄像头的修正系数。
进一步地，所述拍摄参数包括拍摄环境、对焦方式AF、白平衡AWB、光圈AV、焦距f、曝光时间S、感光度ISO和曝光补偿EV参数。
所述显示屏的辉度L(i,j)为一组随着坐标i、j不同的数据。
所述辉度L(i,j)为摄像头的从显示屏获得的各个感光单元，显示屏的辉度L(i,j)计量单位为cd/m2；辉度L(i,j)对应被测显示屏的实际面积。
所述透过率T随ND卡的规格不同而不同，通过其规格书查得或者实测获得。
所述反射比R通过实际测量获得。
进一步地，所述二维等辉度曲线进行分析的方法为：对每个人眼可分辨的二维等辉度曲线的辉度边界，采用等JND分析法来定量计算，该定量计算包括每个曲线间隔的位置、面积。
进一步地，所述设定判定参数K的方法如下：
步骤7-1，针对Mura的面积以及区域，设定一个待测试面积的判定参数K；
步骤7-2，令聚焦面积为ND卡的可视区域面积为S，令ND卡对角线长度为ΔL，以S面积为标准测试单位，均匀测试整个被测显示屏，令S面积内出现的辉度梯度为ΔJND；
步骤7-3，得到判定参数K为
综上所述，采用本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明解决了现有的LCD屏的显示均匀性测试方法，存在ND卡人眼检测，受检测员主观因素，环境以及工具的影响，测试结果不很准确，自动化程度低，全屏扫描/拍照法的数据处理算法和标准与广泛使用的ND卡测试法不同，且一般不能满足客户对显示屏的特别要求的问题。本发明的一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，用摄像头取代人眼，计算机图像处理取代人脑判断，将环境光和ND卡等的影响用理论模型取代，通过辉度的等JND数值方法对非均匀性进行定量分析，有明确的物理意义，可根据量化结果对LCD屏幕划分等级，并且符合人的主观一致性，实用性强，适合于批量生产，能提高产品合格率。本方案针对LCD显示屏的非均匀性测试分析需求，用定量测试仿真和取代裸眼(含通过ND卡)观测判断，提高了判断的精准性，确保产品符合用户的使用要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法的摄像头与显示屏位置示意图；
图2为本发明一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法的测试及分析过程示意图；
图3为本发明的等JND曲线图；
图4为本发明的等JND间隔为1JND，透过率分别为3％、5％、8％和照度的反射辉度1cd/m2、2cd/m2对比分析示意图。
附图标记说明：
1-摄像头，2-显示屏，3-虚拟ND卡。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至4所示，一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，按照以下步骤进行：
步骤1，令环境光照度为A，令虚拟ND卡3的透过率为T，虚拟ND卡3的反射比为R；(透过率T随ND卡的规格不同而不同，通过其规格书查得或者实测获得。反射比R通过实际测量获得。特别说明：本方案中的虚拟ND卡3在实际测试中是不需要的，只是在研究本发明的方法过程中用到。)
步骤2，在环境光照度为0LX(LX是照度的国际单位，中文名为勒克斯，又称米烛光，简称“勒”)的暗室中，使用摄像头1模拟人眼直接采集被测显示屏2的辉度信息(本实施例中摄像头1距离显示屏2的距离为30-40CM)，摄像头1获取的显示屏2的辉度为
L(i,j) (1)，
其中i、j为显示屏的二维坐标；【L(i,j)为整个显示屏2的辉度】
步骤3，在环境光照度为0LX的暗室中，使用摄像头1模拟人眼透过设于被测显示屏2的前部的虚拟ND卡3(本实施例中虚拟ND卡3距离显示屏2的距离为2.5-3CM)，采集显示屏2的辉度信息，摄像头1获取的显示屏2的辉度为
L(i,j)×T (2)；
步骤4，在环境光照度为A的暗室中，使用摄像头1模拟人眼获得设于被测显示屏2的前部的虚拟ND卡3的反射环境光的增加辉度为
L'＝A×R (3)；
步骤5，在环境光照度为A的暗室中，由式(2)和式(3)得到摄像头1获取的显示屏2的实际辉度为
L”＝L(i,j)×T+A×R (4)；
步骤6，对式(4)或者式(1)多个二维等辉度曲线(比如图2中L1、L2、L3、L4二维等辉度曲线，它们形状无规则)进行分析，每个等辉度曲线代表人眼可分辨的辉度边界；
步骤7，依照客户对显示屏2的Mura要求设定判定参数K，由判定参数K从多个等辉度曲线中，获得显示屏2的显示均匀性测试结果。
进一步地，辉度信息包括数据和图像。
当摄像头1的规格型号及拍摄参数不同时，摄像头1获取的显示屏2的实际辉度为L”＝[L(i,j)×T]×λ+A×R，其中λ为摄像头1的修正系数(λ由摄像头1的规格型号及拍摄参数决定)。拍摄参数包括拍摄环境、对焦方式AF、白平衡AWB、光圈AV、焦距f、曝光时间S、感光度ISO和曝光补偿EV参数。
显示屏2的辉度L(i,j)为一组随着坐标i、j不同的数据。
辉度L(i,j)为摄像头的从显示屏2获得的各个感光单元，显示屏2的辉度L(i,j)计量单位为cd/m2；辉度L(i,j)对应被测显示屏2的实际面积。
进一步地，二维等辉度曲线进行分析的方法为：对每个人眼可分辨的二维等辉度曲线的辉度边界，采用等JND(为英文Just Noticeable Difference的缩写，中文为最小可觉差的意思)分析法来定量计算，该定量计算包括每个曲线间隔的位置、面积。
进一步地，设定判定参数K的方法如下：
步骤7-1，针对Mura的面积以及区域，设定一个待测试面积的判定参数K；
步骤7-2，令聚焦面积为ND卡的可视区域面积为S，令ND卡对角线长度为ΔL，以S面积为标准测试单位，均匀测试整个被测显示屏，令S面积内出现的辉度梯度为ΔJND；
步骤7-3，得到判定参数K为
本发明采用的等JND分析法为定量分析的重要部分，该算法采用基于Barten模型的NEMA-DICOM算法，如图3所示(其中图(a)为辉度与JND关系曲线图，图(b)为辉度精度比例图)，该模型也被应用于2014年SMPTE ST2084标准。等JND分析法属于现有技术，其具体原理及分析过程在此不作详述。如图4所示，如果严格按1JND为标准，被测显示屏只在反射辉度是2cd/m2时，达到ND3(即透过率3％的ND卡)标准；如果间隔标准调整为2JND，被测显示屏在反射辉度是1cd/m2时，达到ND3(即透过率3％的ND卡)标准，在反射辉度是2cd/m2时，达到ND5(即透过率5％的ND卡)标准。ND卡反射辉度增大时，被测显示屏可满足ND卡级别增大。
综上所述，采用本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明解决了现有的LCD屏的显示均匀性测试方法，存在ND卡人眼检测，受检测员主观因素，环境以及工具的影响，测试结果不很准确，自动化程度低，全屏扫描/拍照法的数据处理算法和标准与广泛使用的ND卡测试法不同，且一般不能满足客户对显示屏的特别要求的问题。本发明的一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，用摄像头取代人眼，计算机图像处理取代人脑判断，将环境光和ND卡等的影响用理论模型取代，通过辉度的等JND数值方法对非均匀性进行定量分析，有明确的物理意义，可根据量化结果对LCD屏幕划分等级，并且符合人的主观一致性，实用性强，适合于批量生产，能提高产品合格率。本方案针对LCD显示屏的非均匀性测试分析需求，用定量测试仿真和取代裸眼(含通过ND卡)观测判断，提高了判断的精准性，确保产品符合用户的使用要求。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤1，令环境光照度为A，令虚拟ND卡的透过率为T，虚拟ND卡的反射比为R；
步骤2，在环境光照度为0LX的暗室中，使用摄像头模拟人眼直接采集被测显示屏的辉度信息，摄像头获取的显示屏的辉度为
L(i,j) (1)，
其中i、j为显示屏的二维坐标；
步骤3，在环境光照度为0LX的暗室中，使用摄像头模拟人眼透过设于被测显示屏的前部的虚拟ND卡，采集显示屏的辉度信息，摄像头获取的显示屏的辉度为
L(i,j)×T (2)；
步骤4，在环境光照度为A的暗室中，使用摄像头模拟人眼获得设于被测显示屏的前部的虚拟ND卡的反射环境光的增加辉度为
L'＝A×R (3)；
步骤5，在环境光照度为A的暗室中，由式(2)和式(3)得到摄像头获取的显示屏的实际辉度为
L”＝L(i,j)×T+A×R (4)；
步骤6，对式(4)或者式(1)多个二维等辉度曲线进行分析，每个等辉度曲线代表人眼可分辨的辉度边界；
步骤7，依照客户对显示屏的Mura要求设定判定参数K，由判定参数K从多个等辉度曲线中，获得显示屏的显示均匀性测试结果。
2.根据权利要求1所述一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，其特征在于：所述辉度信息包括数据和图像。
3.根据权利要求1所述一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，其特征在于：当所述摄像头的规格型号及拍摄参数不同时，摄像头获取的显示屏的实际辉度为
L”＝[L(i,j)×T]×λ+A×R，其中λ为摄像头的修正系数。
4.根据权利要求3所述一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，其特征在于：所述拍摄参数包括拍摄环境、对焦方式AF、白平衡AWB、光圈AV、焦距f、曝光时间S、感光度ISO和曝光补偿EV参数。
5.根据权利要求1所述一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，其特征在于：所述显示屏的辉度L(i,j)为一组随着坐标i、j不同的数据。
6.根据权利要求1所述一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，其特征在于：所述辉度L(i,j)为摄像头的从显示屏获得的各个感光单元，显示屏的辉度L(i,j)计量单位为cd/m2；辉度L(i,j)对应被测显示屏的实际面积。
7.根据权利要求1所述一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，其特征在于：所述透过率T随ND卡的规格不同而不同，通过其规格书查得或者实测获得。
8.根据权利要求1所述一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，其特征在于：所述反射比R通过实际测量获得。
9.根据权利要求1所述一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，其特征在于，所述二维等辉度曲线进行分析的方法为：对每个人眼可分辨的二维等辉度曲线的辉度边界，采用等JND分析法来定量计算，该定量计算包括每个曲线间隔的位置、面积。
10.根据权利要求1所述一种针对LCD屏的显示均匀性自动测试法，其特征在于，所述设定判定参数K的方法如下：
步骤7-1，针对Mura的面积以及区域，设定一个待测试面积的判定参数K；
步骤7-2，令聚焦面积为ND卡的可视区域面积为S，令ND卡对角线长度为ΔL，以S面积为标准测试单位，均匀测试整个被测显示屏，令S面积内出现的辉度梯度为ΔJND；
步骤7-3，得到判定参数K为
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