JP4823981B2

JP4823981B2 - 表示装置の動画解像度評価装置

Info

Publication number: JP4823981B2
Application number: JP2007198511A
Authority: JP
Inventors: 功川原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: JP2009038431A

Description

本発明は表示装置に表示した動画像の解像度性能を評価する装置に関するものである。

従来、この種の評価装置としては、例えば、以下の（特許文献１）に示すものがあった。この（特許文献１）には従来の動特性測定装置について記載されている。（特許文献１）の動特性測定装置は、画像信号発生器と、カメラ、ディスプレイおよびコンピュータによる演算装置などから構成されている。この装置にテスト用画像のサイン波形の繰り返しパターンを移動させて表示し、この表示をカメラを追従させて撮影し、演算処理を行うものである。コンピュータによる演算処理としては、フーリエ変換により基本波とそれ以外の高周波成分のレベルの比等を用いて動特性を測定しようとするものである。

また、（非特許文献１）についてはステップパターンのみを使用して動画応答特性を評価するものである。
特開2001-54147号公報 J.Someya, Y.Igarashi "A Review of MPRT Measurement Method for Evaluating Motion Blur of LCDs" IDW'04 VHF6/LCT7-1

しかしながら、前記従来の構成では、サイン波形の振幅の基準となる波形の記述がなく、フーリエ変換の波形解析によって基本波とそれ以外の高周波成分のレベルの比をとることで、波形としての歪みは数値として算出できるものの、静止画像の場合に比べての振幅変化を明示的に示す手段が示されておらず、波形の歪みではなく、動画像での解像度の変化を知るには不十分な構成となっている。

また、ディスプレイ上に表示する画像のサイン波において具体的にフーリエ変換を施す範囲が撮影した画像全体のどの部分を指すのか明確ではない。詳しく説明すると（特許文献１）における７ページ、および図３にはサイン波形部分の一部のみが記されており、サイン波形という認識は見られるものの、バースト波形であるという明確な記載がなされておらず、フーリエ変換を施す部分がどの部分を対象とするのかが明確でなく、このことから精度よくフーリエ変換を行うには情報がやや欠如していることになる。

また、（非特許文献１）についてはステップパターンのみを使用して動画応答特性を評価しており、より高い頻度で明暗を繰り返すパターンに対する応答特性を評価するものではなく、自然画を含む動画表示での性能を評価するには必ずしも十分ではなかった。

本発明は、上記課題を解決するために、振幅の基準となるステップ波形と、所定の周期の波形を整数回繰り返す繰り返しパターンとこの繰り返しパターンの前後に設けられた平坦部より形成されたバーストパターンとをテストパターン中に設けるとともに、撮影したデータを繰り返しパターンに相当する長さで区切ってフーリエ変換して得られる情報を用いているために、静止画像表示の場合と比較した動画での解像度性能を、より詳しくかつ正確に算出することができる。

前記従来の課題を解決するために本発明の表示装置の動画解像度評価装置は、Ｎ回の繰り返しパターンで構成された周期パターンの前後に平坦部を有するバーストパターンと前記バーストパターンの振幅の基準を表すレベルからなるステップパターンとを、表示装置上で所定の方向に所定の速度で移動する画像信号として発生する信号発生手段と、前記表示装置に表示された画像を追従撮影し画像データとする手段と、前記画像データ上の前記周期パターンに相当する区間の長さを検出する手段と、前記画像データを演算する手段を備え、前記画像データ上において、前記バーストパターンに相当するデータ列を前記周期パターンに相当する区間の長さ毎に区切ってフーリエ解析して得られる周波数成分と、前記ステップパターンに相当するデータ列からフーリエ解析して得られる周波数成分とを用いて動画解像度を評価することを特徴とする表示装置の動画解像度評価装置を提供する。

また、本発明は、Ｎ回の繰り返しパターンで構成された周期パターンの前後に平坦部を有するバーストパターンと前記バーストパターンの振幅の基準を表すレベルからなるステップパターンとを、表示装置上で所定の方向に所定の速度で移動する画像信号として発生する信号発生手段と、前記表示装置に表示された画像を追従撮影し画像データとするする手段と、前記画像データ上の前記周期パターン分に相当する部分を検出する周期パターン検出手段と、前記周期パターン検出手段の出力に基づいて前記画像データ上の前記バーストパターンに相当する部分の画像データを補正する手段と、前記補正された画像データを演算する手段とを備え、前記補正された画像データ上において、前記バーストパターンに相当するデータ列を前記周期パターンに相当する区間の長さ毎に区切ってフーリエ解析して得られる周波数成分と、前記ステップパターンに相当するデータ列からフーリエ解析して得られる周波数成分とを用いて動画解像度を評価することを特徴とする表示装置の動画解像度評価装置を提供する。

また、本発明は、上述の動画解像度評価装置において、前記バーストパターンに相当するデータ列を前記周期パターンに相当する区間の長さ毎に区切って演算する方法が、前記バーストパターンに相当する部分の一部を順次開始位置を変化させて抜き出したデータ列に演算を施す方法である、表示装置の動画解像度評価装置を提供する。

また、本発明は、演算が、前記周期パターンに相当する区間の長さのデータの平均値を求める演算を含むものである、表示装置の動画解像度評価装置を提供する。

また、本発明は、演算が、フーリエ変換を含む演算である、表示装置の動画解像度評価装置を提供する。

また、本発明は、フーリエ変換を含む演算は、前記繰り返しパターンの繰り返し周期に相当する周波数成分を求める方法を含む演算である、表示装置の動画解像度評価装置を提供する。

また、本発明は、評価する方法が、前記撮影データを抜き出す位置とデータ列に演算を施した結果の関係より評価する方法とした、表示装置の動画解像度評価装置を提供する。

また、本発明は、画像データ上の前記バーストパターンに相当する部分を補正する手段が、前記繰り返しパターンの前後に相当する位置における変化を抑制するよう補正する手段である、表示装置の動画解像度評価装置を提供する。

また、本発明は、周期パターンを、矩形波形またはサイン波形をサンプリングした波形とした、表示装置の動画解像度評価装置を提供する。

また、本発明は、Ｎが４、すなわち繰り返し回数が4回である表示装置の動画解像度評
価装置を提供する。

以上のように、本発明の表示装置の動画解像度評価装置によれば、周期パターンの前後に平坦部を有するバーストパターンと、このバーストパターンの振幅の基準を表すレベルからなるステップパターンとで構成された画像を、表示装置上で所定の方向に所定の速度で移動して表示し、この画像を追従撮影した画像データ上において、バーストパターンに相当するデータ列を周期パターンに相当する区間の長さ毎に区切って演算して得られる情報と、ステップパターンに相当するデータ列を演算して得られる情報とを用いて評価する構成としている。周期パターンの部分は、一般的にパターンの動きの速さに応じて、また表示装置の応答性能を反映してその振幅や形状が変化する。

また、ステップパターンの平坦部分のレベルは、パターンの動きによる変動を受けにくい。このような構成としているために、周期パターンの部分を分析することで、表示装置の動画応答性能を詳細に評価することができる。なお、周期パターンの部分は基準となる振幅レベルを知る上で重要な情報を提供する。

また、本発明の構成では、たとえば撮影したデータを周期パターンに相当する長さで区切ってフーリエ変換するなど、周期パターンの解析を行う際のデータの範囲を規定しており、データ解析の対象となるデータを選択しているので、高い精度で、周期パターンに関する解析を行うことができる。

また、撮影したデータ上のバーストパターンに相当する部分を補正する手段を設け、この補正したデータ上を用いることにより、フーリエ変換を行う際に、バーストパターン上の波形の乱れ等がある場合にこれによる影響を排して精度良く、動画での解像度性能を算出することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の（実施の形態１）における表示装置の動画解像度評価装置での信号発生手段で発生させる評価用画像の輝度レベルを示す図であり、その画像は、例えば図１（ｂ）に示されるようなものである。

図１（ａ）において領域Ａおよび領域Ｃは平坦部分であり、領域Ｂの周期パターンの前後に位置してバーストパターンを形成する。また領域Ｃおよび領域Ｅは、領域Ｄの部分とともにステップパターンを構成し、周期パターン領域Ｂの本来の振幅、すなわち十分なサンプリング倍数があり、画像の動きがない場合の周期パターン領域Ｂの振幅情報を与えるパターンとなっている。

図２は、本発明の（実施の形態１）における表示装置の動画解像度評価装置での演算の流れを示すブロック図である。図２において、１は追従撮影カメラであり、テスト画像となる周期パターンと平坦部からなるバーストパターンやステップパターンを含んだ画像を、評価対象となるディスプレイ（図示せず）上で動かしたものを追従撮影する。

２は画像メモリで、演算を行うための画像データを蓄える。３は画素対応算出手段で、追従撮影カメラの撮像素子の画素と、評価対象のディスプレイの画素との画素の対応関係を算出する。４はパターン位置検出手段で、取り込んだ画像データからバーストパターンや周期パターンの位置などを検出する。５は基準レベル検出手段で、ステップパターンに相当する部分のデータを解析して基準となるレベルを検出する。

６はデータ補正手段で、必要に応じて取り込んだ画像を補正する。例えばバーストパタ
ーンの周期パターンの前後にリンギング現象などが発生するなどの場合には、周期パターンの前後の部分の信号の乱れを抑制して、フーリエ解析などの分析を行う際の誤差を低減させる。７はデータ選択手段で、特に周期パターン部分を解析する際の必要なデータ範囲を決定する。これによって後段でのフーリエ変換などでデータを解析する際に、不要なデータを含めることを回避して、精度よい評価を行うことが期待できる。

８はフーリエ解析手段で、バーストパターンの周期成分を分析・検出するための演算を行う。９は判定手段で、検出した基準レベルや、解析した周期パターン成分を総合的に判定して、取り込んだ画像パターンが十分な振幅をもち、かつ周波数成分が所定の条件を満たすかを判定する。例えば取り込んだ画像データ部分の周期パターン部分の振幅が、ステップパターンの解析から検出した基準レベルと比較して十分なレベルであるか否か等を判定する。

このように、図２に示す本発明の（実施の形態１）における表示装置の動画解像度評価装置では、レベルの基準となるデータを検出・参照しながら、追従撮影した画像データを必要に応じて補正し、必要な部分のデータに対して演算を行うために、精度良く、表示装置の動画特性、特に動画解像度を精度良く評価できる手段を提供する。

図３は、図２のフーリエ解析手段８の構成例を示すブロック図である。８１はデータ選択手段７で選択された画像データで周期パターンの解析対象となるデータ列が入力される。８２はパターン位置情報、８３は画素対応情報で、それぞれ周波数解析を行う際のパラメータとして必要となるものである。

８４はフーリエ変換絶対値算出手段で、周期パターン部分の成分の絶対値を算出する。８５はフーリエ変換位相算出手段で、周期パターン部分の位相成分を算出する。８６はピークレベル検出手段で、算出した周期パターン部分の成分の絶対値のピークレベルを算出する。８７はピーク位置検出手段で、算出した周期パターン部分の成分の絶対値のピーク位置を算出する。

図２のデータ選択手段７のデータ選択を行う位置が変化すると、これに伴ってフーリエ変換絶対値算出手段８４で算出されるレベルが変化するため、これを検出するのがピークレベル検出手段８６、ピーク位置検出手段８７である。

検出されたフーリエ変換成分のピークに関する情報はフーリエ変換による位相成分と併せて、８８のフーリエ解析形状判定手段において判定され、もとの形状に近い形状を有しているかを判定する。なお、最終的なフーリエ解析判定は形状だけでなく、十分なレベルがあるかを８９のフーリエ解析総合判定手段で判定を行う。なお、形状の判定は、例えばピーク位置やピークの高さの相対関係から判定できる。また、追従撮影した画像のバーストパターン部分がもとの画像に似た形状を有していても、そのレベルが小さいと表示された画像を観測した際には正しく表示されたとは認識されないため、適当な閾値を設けてレベルの判定を行うことが実用的である。

本実施の形態では、データ補正手段６で取り込んだ画像を補正する構成としているが、波形の歪があまり大きくない場合にはこのデータ補正を省略することができる。

また、図１（ａ）においては、１つの周期パターンに対して１つのステップパターンを対応させているが、通常は１つのステップパターンに対して複数の周期の異なる周期パターンを評価パターン画像としてもつことができる。

本発明にかかる表示装置の動画解像度評価装置は、基準となるレベルの情報をもつステップパターンと、解像度性能の評価の基準となる周期パターンを同時に評価するので、静止画を表示する場合に比べてディスプレイの解像度がどの程度変化するかの、いわゆる動画解像度を精度良く評価することができる。

本発明では、特に、周期パターンを解析する際に、演算の対象とするデータの範囲を適切に選択することができるため、フーリエ変換などの高度な周波数解析を誤差の発生を抑制して実施することができる。なお、通常、追従撮影した画像データの示す波形は、画素構造や駆動方式により、複雑な形状となることも多く、周波数解析によらず、時系列波形を直接、その形状などから判定しようとすると、その判定を正確に行うには困難を伴うのが一般的である。安易なローパスフィルター等を使用して波形を単純化した場合には、本来の情報を伝えていた波形が歪み、正しい結果が保証されない場合も多い。

したがって、本発明によれば、フーリエ変換などの解析処理を撮影した画像データに適用でき、結果として観測者の見た目に近い評価を定量的に精度良く実施でき、動画解像度測定の標準的な方式として極めて信頼性の高い評価手段を提供することができる。

本発明の実施の形態１における評価用画像の輝度レベルの例を示す図本発明の実施の形態１における表示装置の動画解像度評価装置のブロック図本発明の実施の形態１におけるフーリエ解析手段の構成例を示すブロック図

符号の説明

１追従撮影カメラ
２画像メモリ
３画素対応検出手段
４パターン位置検出手段
５基準レベル検出手段
６データ補正手段
７データ選択手段
８フーリエ解析手段
９判定手段
８１選択画像データ
８２パターン位置情報、
８３画素対応情報
８４フーリエ変換絶対値算出手段
８５フーリエ変換位相算出手段
８６ピークレベル検出手段
８７ピーク位置検出手段
８８フーリエ解析形状判定手段
８９フーリエ解析総合判定手段

Claims

Ｎ回の繰り返しパターンで構成された周期パターンの前後に平坦部を有するバーストパターンと前記バーストパターンの振幅の基準を表すレベルからなるステップパターンとを表示装置上で所定の方向に所定の速度で移動する画像信号として発生する信号発生手段と、前記表示装置に表示された画像を撮影し画像データとする手段と、前記画像データ上の前記周期パターンに相当する区間の長さを検出する手段と、前記画像データを演算する手段を備え、
前記画像データ上において、前記バーストパターンに相当するデータ列を前記周期パターンに相当する区間の長さ毎に区切ってフーリエ解析して得られる周波数成分と、前記ステップパターンに相当するデータ列からフーリエ解析して得られる周波数成分とを用いて評価することを特徴とする表示装置の動画解像度評価装置。
Ｎ回の繰り返しパターンで構成された周期パターンの前後に平坦部を有するバーストパターンと前記バーストパターンの振幅の基準を表すレベルからなるステップパターンとを、表示装置上で所定の方向に所定の速度で移動する画像信号として発生する信号発生手段と、前記表示装置に表示された画像を追従撮影し画像データとするする手段と、前記画像データ上の前記周期パターン分に相当する部分を検出する周期パターン検出手段と前記周期パターン検出手段の出力に基づいて前記画像データ上の前記バーストパターンに相当する部分の画像データを補正する手段と前記補正された画像データを演算する手段とを備え、前記補正された画像データ上において、前記バーストパターンに相当するデータ列を前記周期パターンに相当する区間の長さ毎に区切ってフーリエ解析して得られる周波数成分と、前記ステップパターンに相当するデータ列からフーリエ解析して得られる周波数成分とを用いて評価することを特徴とする表示装置の動画解像度評価装置。