CN1209933C - 用于测试显示屏装置的电磁兼容性的方法和测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测试屏幕装置的电磁兼容性的方法和装置，该屏幕装置从测试发生器(7)接收用于测试图像的信号，而除了所述测试图像信号以外，还可以对测试对象(1)施加一干扰信号。测试窗口(15)的视频信息被划分成若干平行段(18)并根据测试窗口(15)中的无干扰测试图像(13)确定干扰变量。为每个段(18)形成信号的平均值并计算对于参考变量的偏差。根据所有的偏差计算测试窗口(15)的所有段(18)的偏差的方差。针对分别以一增量角度旋转的若干测试窗口重复计算偏差的方差并对各旋转角度所计算的方差进行互相比较。

Description

用于测试显示屏装置的电磁兼容性的方法和测试装置

技术领域

本发明涉及检验显示屏装置的电磁兼容性的方法以及应用该方法的系统。

背景技术

通常由测试操作员对显示屏装置的电磁兼容性进行测试。为了进行检查，测试操作员对待测装置的显示屏显示进行观测，在不受干扰的情况中，显示屏显示是包括平行色条(colour bar)的测试图像。为了检验电磁兼容性，除了被输入测试图像信号以外，待测装置还要被施加以各种方式接入的干扰信号。在这一点上，尽可能通过诸如电源在测试图像的信号路径上接入干扰信号。

由测试操作员检测并记录接入的干扰信号对测试图像的干扰。该干扰信号由还向待测装置发送测试图像的信号的测试发生器生成。该测试在干扰信号的多个频率上重复进行。

提出的测试方法的缺点在于由一个或多个测试操作员作出的主观估测。必须考虑到操作员注意力的下降，特别是在利用干扰信号的各种频率和电平进行多次重复测试的情况下。因此在广泛的测试中，必须确定所谓的误接受率以提供对错误检测或未检测干扰的估计。

特别是，主观估测可能会有剧烈波动，导致相同的待测装置在不同的测试系列中可能会产生不同的结果。因此只可能通过结果的统计性验证来获得有效估测。但是，由于使用测试操作员，这造成与测试相关的成本明显增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种测试方法和应用该测试方法以检查显示屏装置的电磁兼容性的测试装置，其中所述方法可以进行客观的评定并确保高再现性。

由分别具有根据权利要求1或12的特征的创造性方法和创造性测试装置实现该目的。

为了估测干扰信号对测试图像的显示屏显示的干扰效果，在最简单的情况中，逐段形成平均信号值。这样一段的信号平均值与由未受干扰图像确定的参考变量的偏差构成用来判定是否存在干扰效果的基础。为了能够可靠地检测到干扰，测试窗口以优选的固定角度增量旋转并对多个角度进行评估，由此针对诸如条型干扰的某些角度执行与这些角度几乎平行排列的段的测量。因此关于图像是否不受干扰的判定不再受测试操作员的影响并且是可再现的。该方法产生待测装置的可再现结果并因此增强了不同测试系列的兼容性，而与个别检查或检测人员无关。

在从属权利要求中引用的措施可以促进该方法和系统的有利开发。

把测试图像转换到合适的色空间，优选为灰色，可以提供能够很好处理的值。在该处理中，不仅可以把全部图像信息转换成灰度值(grey-value)图像，而且抽取测试图像的一个区间并将其作为随后的评估方法的基础。

重复旋转测试窗口通过一指定角度增量，直到测试窗口的总旋转度达到180°。在条型干扰图像的情况中，对于每个角度，这确保在一次测量的过程中测试窗口的各段与干扰条几乎平行地排列并且因此在均值中出现明显偏差。

另一个优点是容易通过图形显示来比较偏差的方差。如果在此情况中对偏差的方差进行测绘作为角度旋转的函数，则测试窗口的角度与干扰现象的方向一致将导致在图形显示中形成易于检测的峰值。

在选择测试窗口的大小和定位时，以如下方式确定测试窗口的对角线的长度，即，对于测试窗口的任何旋转，位于测试窗口内的所有像素属于测试图像的相同色条。这就消除了由不同色条构成的测试图像的色条边界效应。

此外，在旋转了180°之后，在色条端部的方向上，测试窗口的初始位置被平行于色条边界地移动了一长度增量，并在该新初始位置重复旋转测试窗口。在干扰图形中的条间距很大的情况中，即使对于较小的测试窗口，也可以确保准确地记录干扰图形。测试窗口沿色条逐位移动确保了覆盖几乎整个测试图像。

对不同色条重复该顺序。由于在不同的色条中干扰图形可以具有不同程度的显著性，因此避免了一种可能，即待测装置在一个色条内被鉴定为“优良”而在其它色条内具有明显的干扰现象。对不同振幅和频率的干扰信号进行调查研究。

一种测试装置，可以实现各个方法步骤的时间的最佳匹配。在该测试装置中计算机单元执行测试发生器的控制，而且处理图像信息。其特殊的优点在于可以根据直接和间接获得的图像信息项来进行评估。为此，或者把照相机连接到计算机单元或者把图像信息项直接从待测装置发送到计算机单元。例如，可以使用显示屏装置的视频输出插口。

如果使用CCD照相机，那么把测试装置安置在暗室中以便消除可能由于散射光或反射而发生的测量误差。CCD照相机和显示屏装置与照相机侧的管直接对置的布置使得可以把记录角度仅限制到显示屏图像。

在计算机单元中加入最好包括DSP和/或FPGA的协处理器，有利于缩短评估处理的计算时间。

最好根据具有固定图像亮度和规定图像清晰度的未受干扰测试图像计算参考变量，从而确保了可再现的测试条件，此外，由于莫尔形成(moire formation)的任何效应和由于光学部件的显示屏屏蔽结构不会有显著的影响。

附图说明

在附图中概略性示出了用于检查电磁兼容性的方法和系统，并在下面的说明中对其进行更详细的解释，在附图中：

图1是本发明系统的第一示范实施例的概略图；

图2是本发明系统的第二示范实施例的概略图；

图3是在初始位置的测试窗口的测试图像的结构概略图；

图4是本发明方法中对于不同时刻测试窗口的取向的概略图；

图5是本发明方法的流程图；

图6是解释本发明的操作方式的概略图；和

图7是作为影响图像清晰度的参数的函数的平均参考变量的特征曲线图。

具体实施方式

图1示出了用于检查显示屏装置的电磁兼容性的本发明测试装置的第一示范实施例。待测装置1被安置在暗室2中，使得至少显示屏面4伸入暗室2的一部分中。与显示屏面4对置的是物镜对准显示屏面4的CCD照相机5。为了避免图像评估中的误差，CCD照相机5的物镜被设置在管6中，使得只有来自显示屏面4的直达光线被CCD照相机5检测。而且，涂黑暗室2的内壁3以防止反射。

待测装置1，例如电视机或计算机监视器，通过其信号输入连接到测试系统7。在测试系统7中，通过信号连线10把产生的测试图像信号发送到待测装置1。此外，测试系统7产生频率和振幅都可调的干扰信号。

通过控制线9把测试系统7连接到计算机单元8。通过控制线9把关于要输入的干扰信号的待调整振幅和频率的信息从计算机单元8发送到测试系统7。

计算机单元8的一输入端8a连接到CCD照相机5，从而可以在计算机单元8中对根据由CCD照相机5拍摄的显示屏面4的记录所获得的图像信息进行处理。为了提高计算机的能力，可以在计算机单元8中设置安装在插件卡8b的协处理器。此外，在CCD照相机5的输出端连接监视器12以便能够显示由CCD照相机5拍摄的记录结果。

图2是本发明测试装置的第二示范实施例。在此情况中，图像信息直接由待测装置1的输出端传送到计算机单元8的输入端8a。为此可以使用例如待测装置1的视频输出插口。同样为了画面的合成，从视频输出端输入到计算机单元8的信号包括可用于待测装置1本身的所有图像信息项。

连接到待测装置1的监视器12用来显现图像。图像信息的进一步处理将在关于图5的说明部分得到详细解释并且该处理对于两个系统来说完全相同。

图3概略性示出了测试图像13的用于评估的区间14和测试窗口15的结构。测试图像15包括多个色条16，在色条16的接合处形成直线作为色界17。

在色条16内，从测试图像13抽取测试窗口15所在的区间14。测试窗口15具有矩形形状，最好是正方形，其对角线至多和单个色条16内设置的区间14的宽度相同。在色条16中最好如此定位测试窗口15，使得两个对角线的交点在色条16的中心线上。

在测试窗口15内形成多个段18。段18的取向平行于矩形测试窗口15的边线且其自身表面也呈矩形。

除测试窗口15的初始位置以外，图4还示出了在执行评估方法过程中由测试窗口15采用的另外两个位置。

在初始位置，测试窗口15以下面的方式位于测试图像15的色条16中，即段18与色条16的色界17平行地延伸。为了能够检测与色界17成不同角度延伸的线性干扰，测试窗口15围绕其对角线的交点旋转。在这个过程中，角度的增加量最好选择在2度范围内。在这些条件下，两个对角线的交点位置最初保持不变。在旋转过程中，测试窗口15的边角点(corner point)描绘出其表面完全位于色条16内的圆19。为测试窗口15的每个角度位置评估图像信息。参考图5完整地说明图像信息的评估。持续旋转测试窗口15通过一角度增量，直到测试窗口15针对其初始位置旋转达到180°。

在多数情况中，针对初始位置旋转180°确保了足够的信息内容。然后测试窗口15的中心点被移动到新位置。围绕该新中心点重复进行测试窗口15的上述旋转，直到再次旋转180°。平行于色界17地移动测试窗口15。在此过程中，最好使用一恒定长度增量执行该移动。结果，评估覆盖了色条16的整个长度。

图5以图表形式示出了该方法的过程。在方法的开始，由测试系统7把测试图像信号20发送到待测装置1。待显示的测试图像最好遵循CCIR推荐标准471。对应于测试图像信号的图像被显示在待测装置1上。由计算机单元8读入图像信息21。为此，直接利用待测装置1的输出或由CCD照相机5记录待测装置1的显示屏显示。在这两种情况中通过电缆把图像信息发送到计算机单元8的输入端8a。示范实施例中的进一步处理使用640×480像素的分辨率。计算机单元8为PC，其使用插件卡8b提高计算能力，该插件卡8b包括被设计成具有DSP的FPGA的协处理器。在附加的插件卡8b上进行评估计算并减小了PC的主处理器的负担。

从图像信息项读入与通过形成一区间所抽取的测试图像的一个色条16相对应的图像信息的一部分22。针对该区间，对以24位RGB色显示的测试图像的显示进行色空间转换23，优选是灰度值转换，转换到8位灰度值。由于色条16的宽度，限定区间14的宽度最大值为80个像素，使得没有色界17在区间14内。使用具有480个像素的色条16的整个垂直延伸量作为高度。

在当前存在于灰度值中的区间14中，执行由多个平行矩形段18组成的测试窗口15的定位25。以下面的方式进行定位，即针对区间14的窄边居中地在区间14纵向的一端处设置测试窗口15。对于首先采用的初始位置，测试窗口15的段18被取向为使得其长边与区间14的长边平行。在此初始位置首先执行参考测量，该参考测量用于确定供随后的评估使用的参考变量26。在对于每个段18的每个情况中，根据测试窗口15的初始位置中每个段18内的灰度值形成平均值作为参考测量。对每个段18的平均灰度值进一步求平均是确定参考变量的简单方法。但是，优选地，对随后测量的每个角度增量和随后测量过程中测试窗口15的每个位置重复进行参考测量。然后在所有段18上对测试窗口15的每个角度和每个位置计算一个回归函数。

优选地根据具有固定图像亮度和规定的图像清晰度设置的未干扰测试图像计算参考变量。为此通过可靠地防止视频信号的过调制来调整图像亮度。以下面的方式选择图像清晰度，即由于光学部件的莫尔形成或显示屏屏蔽结构对要计算的偏差没有显著的影响。通过适当的装置参数IS改变图像清晰度以进行调整。在图像清晰度参数的变化过程中，参考变量变化从而产生例如图7所示的参考变量的特征曲线。现在通过参数值来调整图像的清晰度，在该参数值上参考变量RV的特征曲线在达到总的最大值MAX之后具有最小值MIN。

一旦定义了参考变量，就对待测装置1施加27同样由测试系统7产生的干扰信号。针对出现干扰时变化的图像信息，再次为类似于参考测量的段14执行色空间转换28，例如作为灰度值转换。

通过逐段平均值形成29为测试窗口15的每个段18确定一个精确值(例如灰度值)。为各个段18的、以此方式确定的平均值计算与参考变量30的偏差。为了能够覆盖所有的、线性的干扰图形，为此使用一个不带符号的变量，例如，参考变量与平均值的差的平方。作为判定标准，为出现的任何干扰确定偏差的方差31，从而为在每个位置和方向上的全部测试窗口15获取一个精确值。

在完成偏差的方差的计算之后，判定测试窗口15针对其初始位置是否已经旋转180°。如果还没有达到180°旋转，执行通过一预定角度增量(例如2度)的旋转33，象计算偏差的方差31那样重复逐段平均值形成29和计算偏差30。对于测试窗口15的每个新角度以及对于段18的每个新排列，为偏差的方差获取一个精确值。如果在测试窗口15的一个取向中段的排列平行于干扰，则变化值(灰度值)引起偏差的方差的明显增加。在该情况下，通过形成平方偏差以及恰当的标准化来确保对线性干扰图形的清楚指定。

再次参考图6说明测试窗口15的旋转并解释其对干扰图形的出现的影响。在色条16中形成一干扰图形，该干扰图形具有平行的干扰带38并与色条16成α角。而在图6的子图a、b和d中干扰带38延伸经过多个段18，因此，由于各段18的大多数区域是不受干扰的并且对形成平均值的贡献相同，所以干扰带38仅微弱地影响各个段18中信号的平均值，在图6的子图c中以下面的方式定向测试窗口15，即干扰带38平行于段地延伸。这就产生了段18a和段18b，其中段18a不受干扰图形的影响，而段18b的区域具有干扰带38非常大的部分并且因此其平均值明显偏离段18a的平均值。对于段18平行于干扰带38地排列的测试窗口15，偏差的方差显著增加。

在计算偏差的方差31之后一旦测试窗口的旋转达到180°，输出偏差的方差作为图形显示34。针对旋转角度描绘偏差的方差。如果提供线性的干扰图形，则对于测试窗口15的取向，在使得其段18的方向与干扰条的方向相同时的旋转角度上产生所描绘的偏差的方差的峰值。

在该方法的随后步骤中，判定区间14内的测试窗口15的位置是否已到达初始位置的相对端。如果测试窗口15还没有到达相对端，则测试窗口15纵向移动36一固定长度增量。根据方法步骤29及随后的步骤再次评估图像信息。当到达区间14的相对端时，结束对色条16的评估。然后，或者甚至与之并行地，可以在测试图像的另一个色条16内发生新的区间形成。

本发明方法示出了用于对单个干扰频率的评估的方法步骤。为了测试电磁兼容性，例如，可以对待测装置施加根据EN 55020的干扰信号。对接入干扰信号的各种方式和不同的频率点反复进行评估。

该发明方法还适用于在例如MPEG的数字图像发送方法中检测干扰。在该情况中，干扰的特征在于宏块(例如8×8像素)的漏失(dropout)和/或移动假象，从而在漏失宏块的边缘发生如上述可被检测到的线性干扰。在这些条件下，必须相应地调整测试窗口15的大小和色空间转换。有可能的话，必须对图像进行预过滤。

Claims (17)

1.一种测试显示屏装置的电磁兼容性的方法，该显示屏装置从测试发生器(7)接收用于测试图像的信号，该测试发生器(7)能够另外对待测装置(1)施加包含干扰信号的测试图像信号，该方法包括以下方法步骤：

·把测试窗口(15)的图像信息划分为多个平行的段(18)；

·根据测试窗口(15)的无干扰测试图像(13)确定参考变量；

·形成每个段(18)的信号的平均值；

·根据参考变量计算每个单独段(18)的平均值的偏差；

·计算测试窗口(15)的所有段(18)的偏差的方差；

·对分别旋转过一角度增量的测试窗口(15)重复计算偏差的方差；以及

·对测试窗口(15)的各旋转角度所计算的偏差的方差进行比较。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于测试图像(13)的图像信息被转换成灰度值图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于针对测试图像(13)中测试窗口(15)所在的区间(14)执行各个步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于区间(14)的图像信息被转换成灰度值图像。

5.根据权利要求1至4中任何一个所述的方法，其特征在于，计算各个段(18)的偏差的均方偏差作为方差。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于重复旋转测试窗口(15)通过一角度增量并执行随后对偏差的方差的计算，直到测试窗口(15)相对于其初始位置的总旋转角度已经达到180°。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于以图形方式示出针对测试窗口(15)的各旋转角度的方差以便进行比较。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在未受干扰的测试图像(13)的情况中，通过形成测试窗口(15)中所有段(18)的信号的平均值或者根据测试窗口(15)的所有段(18)的信号的平均值导出的回归函数来产生参考变量。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于测试图像(13)具有多个色条(16)并以下面的方式确定测试窗口(15)的大小，即针对任何旋转角度，相邻色条(16)的像素不设置在测试窗口(15)内。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于在旋转角度达到180°之后，把初始位置平行于色界(17)地移动一长度增量。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于对多个色条(16)重复进行测试。

12.一种测试装置，用于检查显示屏装置的电磁兼容性，该装置包括：测试发生器(7)，其连接到待测装置(1)以发送测试图像和干扰信号；计算机单元(8)，其连接到测试发生器(7)并具有用于读入图像信息项的输入端(8a)，其中计算机单元(8)执行下面的计算：

·把测试窗口(15)的图像信息划分为多个平行的段(18)；

·根据测试窗口(15)中的无干扰测试图像(13)确定参考变量；

·形成每个段(18)的信号的平均值；

·根据参考变量计算每个单独段(18)的平均值的偏差；

·计算测试窗口(15)的所有段(18)的偏差的方差；

·对分别旋转过一角度增量的测试窗口(15)重复计算偏差的方差；以及

·对测试窗口(15)的各旋转角度所计算的偏差的方差进行比较。

13.根据权利要求12所述的测试装置，其特征在于计算机单元(8)的输入端(8a)被连接到照相机(5)以便读入图像信息。

14.根据权利要求13所述的测试装置，其特征在于待测装置(1)被设置在低反射率的暗室(2)中并且管(6)被设置在照相机(5)上以便减小暗室(2)中的观测角度。

15.根据权利要求13或14所述的测试装置，其特征在于监视器(12)被连接到照相机(5)以便对由照相机(5)记录的图像进行监视。

16.根据权利要求12所述的测试装置，其特征在于通过使无干扰测试图像(13)的图像误差对参考变量的影响最小化，对图像清晰度进行调整。

17.根据权利要求12所述的测试装置，其特征在于计算机单元(8)是具有作为协处理器的FPGA和/或DSP的个人计算机。

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