TWI478576B - 干擾量測系統與干擾量測方法 - Google Patents

Description

干擾量測系統與干擾量測方法

本揭露係有關於量測系統，特別係有關於一種立體顯示器之干擾量測系統。

3D立體影像是一種基於新穎概念的影像，其引入另一維度的物理量來改善視覺資訊的品質，使其視覺效果類似於人眼所看到之真實影像，也因此不同於現有之2D影像。一般而言，人眼能夠看到3D影像是因為左眼和右眼所看到之物體具有時間差(time difference)。換言之，因為雙眼具有約65釐米(mm)的間距，所以雙眼看到之物體方向稍有不同，並藉由雙眼視差(binocular disparity)或視差(parallax)來達到3D的顯示效果。也就是說，若將具有時間差的影像輸入雙眼，則雙眼便能看到3D影像。

立體顯示裝置大致上可區分為兩種類型：使用3D鏡片及不使用3D鏡片的立體顯示裝置。使用3D鏡片的立體顯示裝置用以顯示具有不同偏振特性的左眼影像和右眼影像，然後將偏振器或類似裝置附加在3D鏡片上，使得左眼影像只能被投影至左眼透鏡，右眼影像只能被投影至右眼透鏡，使用者藉此得以看到3D影像。3D鏡片的缺點是使用者必須配戴鏡片，而優點則是視角限制較低且製造容易。

然而，目前的3D顯示器若設計不良，則其左視場會干擾右視場、右視場會干擾左視場，使得使用者觀看3D顯示器的畫面時會看到殘影(crosstalk)。一般而言，量測影像干擾的方法係量測影像干擾的亮度。由於人眼對於干擾影像的亮度會隨著長時間而漸漸習慣，因此若僅針對於影像干擾的亮度進行量測，恐仍無法得知人眼是否察覺得到影像干擾。因此，亟需一種干擾(crosstalk)量測系統來量測影像干擾。

有鑑於此，本揭露提供一種干擾量測系統，包括：一影像產生單元，用以輸出一影像信號至一立體顯示器，使得立體顯示器根據影像信號分別在一第一視場和一第二視場產生複數第一圖樣和一第二圖樣，其中每個第一圖樣的灰階在空間域中週期性地改變，並且每個第一圖樣的空間頻率不相同，第二圖樣的灰階在空間域中為一預定值；一取像單元，用以在第二視場中接收具有第一視場所造成之一影像干擾的複數平面影像；以及一處理單元，計算複數平面影像的對比度，以便取得影像干擾之一對比度空間頻率函數，並且根據對比度空間頻率函數與一人因函數，判斷影像干擾是否被人眼所察覺。

本揭露亦提供一種干擾量測方法，包括：在一立體顯示器的一第一視場和一第二視場分別產生複數第一圖樣和一第二圖樣，其中每個第一圖樣的灰階在空間域中週期性地改變，並且具有不同的空間頻率，第二圖樣的灰階在空間域中為一預定值；在第二視場中接收第一視場所造成之一影像干擾之複數平面影像；計算複數平面影像的對比度，以便取得影像干擾之一對比度空間頻率函數；以及根據對比度空間頻率函數與一人因函數，判斷第一視場所產生的影像干擾是否被人眼所察覺。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下說明是執行本發明之最佳模式。習知技藝者應能知悉在不脫離本發明的精神和架構的前提下，當可作些許更動、替換和置換。本發明之範疇當視所附申請專利範圍而定。

第1圖是本揭露之干擾量測系統之一示意圖。如第1圖所示，干擾量測系統100包括一影像產生單元(image generation unit)110、一取像單元(image capturing unit)120和一處理單元(processing unit)130。在某些實施例中，影像產生單元110可設置在處理單元130中，舉例來說，影像產生單元110與處理單元130皆設置在個人電腦中，或者其他電子系統樣態(configuration)上，例如手持式設備(hand-held devices)、可攜式設備(portable devices)、個人數位助理(personal digital assistant；PDA)多處理器系統、以微處理器為基礎或可程式化之消費性電子產品(microprocessor-based or programmable consumer electronics)、網路電腦、迷你電腦、大型主機以及類似之設備。

在本揭露實施例中，影像產生單元110用以輸出一影像信號N1至一立體顯示器140，使得立體顯示器140根據影像信號N1分別在一第一視場(visual field)和一第二視場產生複數第一圖樣M1和一第二圖樣M2。在本揭露實施例中，第一視場不同於第二視場。舉例來說，當第一視場為左視場(left visual field)時，則第二視場為右視場。當第一視場為右視場(right visual field)時，則第二視場為左視場。

須注意的是，第二圖樣M2的灰階(Grey level)在空間域(spatial domain)中為一預定值，意即，第二圖樣M2的灰階在整個畫框中都一樣。但每個第一圖樣M1的灰階在空間域中週期性地改變，並且每個第一圖樣M1的空間頻率(spatial frequency)不相同。舉例來說，在第一週期內，第一圖樣的灰階變化為正弦函數(sin function)，並且正弦函數的空間頻率為5(c/deg)。在第二週期內，第一圖樣的灰階變化仍為正弦函數，但正弦函數的空間頻率為10(c/deg)。在第三週期內，第一圖樣的正弦函數的空間頻率為15(c/deg)等等，以此類推。在本揭露實施例中，第一圖樣M1的灰階變化可以是加柏圖樣(Gabor pattern)、正弦函數(sin function)、餘弦函數(cos function)或步階函數(step function)，但不限於此，任何圖樣的灰階在空間域中以週期性地變化皆可以是本揭露實施例之第一圖樣M1。

取像單元120用以接收在第二視場中具有第一視場所造成之一影像干擾的複數平面影像(例如平面影像M3)。舉例來說，當第一圖樣的空間頻率為5(c/deg)時，取像單元 120取得一張第二視場的平面影像。當第一圖樣的空間頻率為10(c/deg)時，取像單元120取得另一張第二視場的平面影像。因此，取像單元120取得很多張對應於不同空間頻率的平面影像。

取像單元120可以是二維陣列偵測器或光譜儀，舉例來說，取像單元120可以是電荷耦合元件(charge-coupled device,CCD)、接觸式影像感測器(contact image sensor,CIS)、互補性金屬氧化矽感應器(CMOS sensor)，或者是光感測陣列(photodetector arrays,PD arrays)，以及電荷噴射元件(charge-injection device,CID)等，但不限於此。

處理單元130接收取像單元120所輸出的平面影像信號N2，用以計算這些平面影像(例如第2圖所示之平面影像M3)的對比度，並將這些對比度統計之後，取得由第一視場所造成之一影像干擾之一對比度空間頻率函數(Contrast spatial-frequency function)。接著，處理單元130根據對比度空間頻率函數與一人因函數(Human factor function)，判斷第一視場所造成之影像干擾(image crosstalk)是否被人眼所察覺。

在本揭露實施例中，人因函數可以是對比敏感函數(Contrast Sensitivity Function)。如果在立體顯示器140的所有空間頻率中，對比度空間頻率函數的對比度低於人因函數的對比度時，則第一視場所產生的影像干擾不會被人眼所察覺。在這種情況之下，立體顯示器140所顯示的3D影像品質較佳，比較不會對人體造成不適症。如果在立體顯示器140的所有空間頻率中，對比度空間頻率函數的對比度高於人因函數的對比度時，則第一視場所產生的影像干擾會被人眼所察覺。在這種情況之下，立體顯示器140所顯示的3D影像品質較差，可能會對人體造成不適症。

在某些實施例中，當立體顯示器140的所有空間頻率中，對比度空間頻率函數的對比度高於人因函數的對比度時，處理單元130會產生一通知信號給後端處理設備(例如儲存單元、警示單元等)，使得立體顯示器140被標記為不合格的立體顯示器。因此本揭露實施例之干擾量測系統100可快速檢驗所有的立體顯示器是否會對人眼產生不適症。

第2圖是本揭露之干擾量測系統之一實施例。如第2圖所示，立體顯示器240為戴眼鏡式立體顯示器(stereoscopic display)，包括顯示器241和眼鏡242。在本揭露實施例中，為方便說明，第一視場為右視場，但不限於此，第一視場亦可以是左視場。第一圖樣M1為加柏圖樣，每個第一圖樣M1具有不同的空間週期。第二圖樣M2的灰階為一預定值，上述預定值介於第一圖樣M1的灰階最大值與灰階最小值之間。取像單元220接收左視場(第二視場)的平面影像。

理論上，第二視場的平面影像應該如第二圖樣M2一樣，整個畫框的灰階為一定值，但由於受到第一圖樣M1的影像干擾，因此平面影像信號N2為第二圖樣M2和第一圖樣M1的影像干擾之疊合(將會在第3圖解釋)。處理單元230接收取像單元220所取得的平面影像信號N2，計算出右視場(第一視場)所造成之影像干擾之對比度空間頻率函數。再者，處理單元230根據對比度空間頻率函數與人因函數，判斷右視場(第一視場)所造成之影像干擾是否被人眼所察覺。

在某些實施例中，當第一視場為左視場時，干擾量測系統100的操作方式與前述相同，差別在於取像單元120擷取右視場(第二視場)的平面影像，並且將平面影像信號N2輸出至處理單元230，以便處理單元230計算出左視場(第一視場)所造成之影像干擾之對比度空間頻率函數。處理單元230根據對比度空間頻率函數與人因函數，判斷左視場(第一視場)所造成之影像干擾是否被人眼所察覺。

第3圖是本揭露之第一圖樣M1、第二圖樣M2與第二視場的平面影像的灰階曲線圖。如第3圖所示，橫軸座標為空間頻率(單位為c/deg)，縱軸座標為灰階值，用以說明灰階在空間域中的變化。線段310為第一圖樣M1的一列畫素的灰階變化，並且線段310為步階函數，其空間頻率為50(c/deg)。步階函數和空間頻率僅供說明之用，但不限於此，線段310亦可以是正弦函數、餘弦函數等，線段310的空間頻率亦可以是100(c/deg)、150(c/deg)等。線段320為第二圖樣M2的一列畫素的灰階變化，很明顯地，第二圖樣M2的灰階為一預定值(例如100)。線段330為平面影像的灰階變化，其中線段310、320和330皆表示在畫框中的同一列上的灰階。在線段330中，第一圖樣M1對第二視場的平面影像的干擾僅供說明，實際上會因液晶特性、環境因素而有所差異。由於第一視場的干擾影像，第二視場的平面影像的灰階(線段330)在空間域中並非為一預定值，其波峰與波谷的灰階值分別為200與100，因此線段330的對比度為。處理單元130將所有相異的空間頻率所對應的對比度記錄起來，得到對比度空間頻率函數，並且再將對比度空間頻率函數與人因函數進行比較，來判斷立體顯示器140是否合格(即影像干擾不被人眼所察覺)。

第4圖是本揭露之空間頻率與對比度之關係圖。如第4圖所示，橫軸座標為空間頻率的對數值(單位為c/deg)，縱軸座標為對比度的對數值，曲線410為人因函數。在立體顯示器140的所有空間頻率中，當平面影像的影像干擾之對比度低於人因函數的對比度時，則第一視場所產生的影像干擾不會被人眼所察覺。當平面影像的影像干擾之對比度高於人因函數的對比度時，則第一視場所產生的影像干擾會被人眼所察覺。

曲線420與430的對比度在某些空間頻率中大於人因函數的對比度，這意味著曲線420與430所對應的立體顯示器所產生的影像干擾會被人眼所察覺，因此曲線420與430所對應的立體顯示器為較差的立體顯示器。曲線440的對比度在立體顯示器的所有空間頻率中，皆低於人因函數的對比度，這意味著曲線440所對應的立體顯示器所產生的影像干擾不會被人眼所察覺。因此曲線440所對應的立體顯示器為合格的立體顯示器。

第5圖是本揭露之干擾量測系統之另一實施例。如第5圖所示，干擾量測系統500與干擾量測系統200相同，差別在於立體顯示器540為裸眼式立體顯示器(Autostereoscopic display)。當取像單元520擷取左視場(例如第二視場)的平面影像時，需把取像單元520設置在立體顯示器540的左視場的位置。干擾量測系統500的其餘量測方法與干擾量測系統200相同，因此不再贅述。

第6圖係本揭露之干擾量測方法之一流程圖，如第6圖所示，干擾量測方法包括下列步驟。

於步驟S61，在立體顯示器140的第一視場和第二視場分別產生複數第一圖樣M1和第二圖樣M2，其中每個第一圖樣M1的灰階在空間域中週期性地改變，並且每個第一圖樣M1的空間頻率不相同，但第二圖樣M2的灰階的空間頻率為預定值。

於步驟S62，在第二視場中接收具有上述第一視場所造成之一影像干擾的複數平面影像。於步驟S63，計算複數平面影像的對比度，以便取得影像干擾之對比度空間頻率函數。於步驟S64，根據對比度空間頻率函數與人因函數，判斷第一視場所產生的影像干擾是否被人眼所察覺。

舉例來說，當在立體顯示器140的所有空間頻率中，對比度空間頻率函數的對比度低於人因函數的對比度時，則第一視場所產生的影像干擾不會被人眼所察覺。在這種情況之下，立體顯示器140為合格的立體顯示器。

相反地，當在立體顯示器140的所有空間頻率中，對比度空間頻率函數的對比度高於人因函數的對比度時，則第一視場所產生的影像干擾會被人眼所察覺。在這種情況之下，立體顯示器140為不合格的立體顯示器，此立體顯示器可能會對人體造成不適症。

第7圖是本揭露之加柏圖樣之一範例。如第7圖所示，曲線710類似於曲線410，曲線710為加柏圖樣的人因函數。在相同的空間頻率中，若加柏圖樣的對比度高於人因函數的對比度時，則加柏圖樣會被人眼所察覺。相反地，若加柏圖樣的對比度低於人因函數的對比度時，則加柏圖樣會不會被人眼所察覺。舉例來說，方塊720~760皆在相同的空間頻率中，由於方塊720與730的對比度低於人因函數的對比度，因此若立體顯示器在第二視場中的平面影像為方塊720與730時，則立體顯示器為合格的立體顯示器。相反地，由於方塊740、750與760的對比度高於人因函數的對比度，因此若立體顯示器在第二視場中的平面影像為方塊740、750與760，則立體顯示器為不合格的立體顯示器。

由於人眼對於干擾影像的亮度會隨著長時間而漸漸習慣，因此，若僅對於影像干擾的亮度進行量測，恐仍無法得知人眼是否察覺得到影像干擾。相較於一般量測亮度的干擾量測方法，本揭露實施例使用干擾源(例如第一圖樣M1)的為灰階在空間域中週期性地改變的圖樣，並且將量測到的敏感度空間頻率函數與人因函數做比較，來判斷立體顯示器的干擾影像是否會對人眼有所影響。因此，一般立體顯示器搭配本揭露的干擾量測系統或干擾量測方法來量測干擾，較能符合實際應用。

以上敘述許多實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。

100、200、500．．．干擾量測系統

110、210、510．．．影像產生單元

120、220、520．．．取像單元

130、230、530．．．處理單元

140、240、540．．．立體顯示器

N1．．．影像信號

N2．．．平面影像信號

M1．．．第一圖樣

M2．．．第二圖樣

M3．．．平面影像

241．．．顯示器

242．．．眼鏡

310、320、330．．．線段

410、420、430、440、710．．．曲線

720、730、740、750、760．．．方塊

第1圖是本揭露之干擾量測系統之一示意圖；

第2圖是本揭露之干擾量測系統之一實施例；

第3圖是本揭露之第一圖樣、第二圖樣與第二視場的平面影像的灰階曲線圖；

第4圖是本揭露之空間頻率與對比度之關係圖；

第5圖是本揭露之干擾量測系統之另一實施例；

第6圖係本揭露之干擾量測方法之一流程圖；以及

第7圖是本揭露之加柏圖樣之一範例。

100．．．干擾量測系統

110．．．影像產生單元

120．．．取像單元

130．．．處理單元

140．．．立體顯示器

N1．．．影像信號

N2．．．平面影像信號

M1．．．第一圖樣

M2．．．第二圖樣

Claims (13)

1. 一種干擾量測系統，包括：一影像產生單元，用以輸出一影像信號至一立體顯示器，使得上述立體顯示器根據上述影像信號分別在一第一視場和一第二視場產生複數第一圖樣和一第二圖樣，其中每個上述第一圖樣的灰階在空間域中週期性地改變，並且每個上述第一圖樣的空間頻率不相同，上述第二圖樣的灰階在空間域中為一預定值；一取像單元，用以在上述第二視場中接收具有上述第一視場所造成之一影像干擾的複數平面影像；以及一處理單元，計算上述複數平面影像的對比度，以便取得上述影像干擾之一對比度空間頻率函數，並且根據上述對比度空間頻率函數與一人因函數，判斷上述影像干擾是否被人眼所察覺。
2. 如申請專利範圍第1項所述之干擾量測系統，其中當上述對比度空間頻率函數的對比度低於上述對比敏感函數的對比度時，上述第一視場所產生的影像干擾不會被人眼所察覺，以及當上述對比度空間頻率函數的對比度高於上述人因函數的對比度時，上述第一視場所產生的影像干擾會被人眼所察覺。
3. 如申請專利範圍第2項所述之干擾量測系統，其中上述人因函數為一對比敏感函數。
4. 如申請專利範圍第1項所述之干擾量測系統，其中上述取像單元為二維亮度計。
5. 如申請專利範圍第1項所述之干擾量測系統，其中 當上述第一視場為左及右視場中的一者時，上述第二視場為左及右視場中的另一者。
6. 如申請專利範圍第1項所述之干擾量測系統，其中上述第一圖樣為加柏圖樣。
7. 如申請專利範圍第1項所述之干擾量測系統，其中上述第一圖樣的灰階在空間域中以正弦函數、餘弦函數或步階函數週期性地改變。
8. 一種干擾量測方法，包括：在一立體顯示器的一第一視場和一第二視場分別產生複數第一圖樣和一第二圖樣，其中每個上述第一圖樣的灰階在空間域中週期性地改變，並且具有不同的空間頻率，上述第二圖樣的灰階在空間域中為一預定值；在上述第二視場中接收上述第一視場所造成之一影像干擾之複數平面影像；計算上述複數平面影像的對比度，以便取得上述影像干擾之一對比度空間頻率函數；以及根據上述對比度空間頻率函數與一人因函數，判斷上述第一視場所產生的影像干擾是否被人眼所察覺。
9. 如申請專利範圍第8項所述之干擾量測方法，其中上述判斷上述第一視場所產生的影像干擾是否被人眼所察覺的步驟包括：當上述對比度空間頻率函數的對比度低於上述人因函數的對比度時，上述第一視場所產生的影像干擾不會被人眼所察覺；以及 當上述對比度空間頻率函數的對比度高於上述人因函數的對比度時，上述第一視場所產生的影像干擾會被人眼所察覺。
10. 如申請專利範圍第9項所述之干擾量測方法，其中上述人因函數為一對比敏感函數。
11. 如申請專利範圍第8項所述之干擾量測方法，其中當上述第一視場為左及右視場中的一者時，上述第二視場為左及右視場中的另一者。
12. 如申請專利範圍第8項所述之干擾量測方法，其中上述第一圖樣為加柏圖樣。
13. 如申請專利範圍第8項所述之干擾量測方法，其中上述第一圖樣的灰階在空間域中以正弦函數、餘弦函數或步階函數週期性地改變。