DE102016000629A1 - Measurement method for image interference on screens - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messverfahren zur quantitativen Bestimmung von Bildstörungen (Sparkle) an Bildschirmen, das durch numerische Bearbeitung und Auswertung von Aufnahmen von Bildschirm und Bildstörung induzierender Schicht mit einer elektronischen Kamera die Werte der Kenngröße für die Bildstörung (Sparkle) ermittelt, wobei die Kenngröße durch eine gewichtete Summierung aus den Fourieramplituden der Aufnahmen ermittelt wird.The invention relates to a measuring method for the quantitative determination of image interference (sparkle) on screens, which determines the values of the parameter for image disturbance (sparkle) by numerical processing and evaluation of images of screen and image interference inducing layer with an electronic camera, wherein the characteristic a weighted summation is determined from the Fourier amplitudes of the recordings.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messverfahren für Bildstörungen an Bildschirmen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a measuring method for picture interference on screens according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Die Notwendigkeit der Entspiegelung von Bildschirmen aus ergonomischen Gründen und der entsprechende Stand der Technik wird in dem Artikel ”Optimieren von Kontrast, Reflexion und Sparkle bei berührungsempfindlichen Bildschirmen”, Photonik 4/2012 ausführlich dargestellt. In diesem Aufsatz wird auch ein Messgerät zur quantitativen Erfassung einer Art von visuellen Bildstörungen, im Englischen als ”sparkle” (Glitzern) bezeichnet, vorgestellt. Hier bedeutet der Begriff Sparkle visuell auffällige Effekte, die die dargestellte Bildinformation stören oder störend überlagern, eine statistische Verteilung von Intensitäts- oder Farbmodulationen über die Bildschirmfläche, meist mit starker Änderung des Erscheinungsbilds der Störung mit der Sehrichtung.The need for antireflection of screens for ergonomic reasons and the corresponding prior art is detailed in the article "Optimizing Contrast, Reflection and Sparkle in Touch-Sensitive Screens", Photonics 4/2012. In this Review, a measuring device for the quantitative detection of a type of visual image disturbances, in English as "sparkle" (glittering), introduced. Here, the term sparkle means visually conspicuous effects that interfere with or disturbingly superimpose the displayed image information, a statistical distribution of intensity or color modulations across the screen area, usually with a strong change in the appearance of the disturbance with the sighting.

Das beschriebene Messgerät erfasst mittels einer elektronischen Kamera ein Bild des z. B. durch Glitzern (Sparkle) gestörten Bildinhalts und trennt die Störanteile (Sparkle) von den restlichen Intensitätsmodulationen durch numerische Bearbeitung des Bildinhalts ab. Diese Bearbeitung wurde in der dargestellten Realisierung je nach Konditionierung der an der Messung beteiligten Objekte (Bildschirm und die Bildstörung induzierende Schicht) auf zwei Arten vorgenommen:

  • • für den Fall, dass der Bildschirm und die Bildstörung induzierende Schicht untrennbar verbunden vorliegen, durch räumliche Filterung einer einzelnen Aufnahme der elektronischen Kamera mit einer lokalen Mittelwertbildung mit Gauß'scher Bewertungscharakteristik (siehe M. E. Becker, et al.: Optimieren von Kontrast, Reflexion und Sparkle bei berührungsempfindlichen Bildschirmen, Photonik 4/2012, 46–49. ) oder durch Maskierung im Fourierraum (siehe: M. E. Becker, J. Neumeier: Optical Characterization of Scattering Anti-Glare Layers, SID'11 Digest, 1038–1041 );
  • • für den Fall, dass Bildschirm und Bildstörung induzierende Schicht getrennt vorliegen, durch ein Differenzbildverfahren, bei dem aus zwei Aufnahmen mit einer Verschiebung der die Bildstörung induzierenden Schicht durch Differenzbildung eine Bildinformation (Differenzbild) berechnet wurde, die als Grundlage zur Berechnung des Sparkle-Wertes (Wert der Kenngröße) dient (siehe: M. E. Becker, J. Neumeier: Optical Characterization of Scattering Anti-Glare Layers, SID'11 Digest, 1038–1041 ).
The measuring device described captures an image of the z. B. by sparkling (sparkle) disturbed image content and separates the noise components (Sparkle) from the remaining intensity modulations by numerical processing of the image content. Depending on the conditioning of the objects involved in the measurement (screen and the image-disorder-inducing layer), this processing was carried out in two ways:
  • In the case where the screen and the image distortion inducing layer are inseparably connected, by spatially filtering a single image of the electronic camera with a local averaging with Gaussian evaluation characteristic (see ME Becker, et al .: Optimizing Contrast, Reflection and Sparkle in Touch-Sensitive Screens, Photonik 4/2012, 46-49. ) or by masking in Fourier space (see: ME Becker, J. Neumeier: Optical Characterization of Scattering Anti-Glare Layers, SID'11 Digest, 1038-1041 );
  • In the case where the screen and image distortion inducing layer are separated, by a difference image method in which image information (difference image) was calculated from two images with a shift of the image distortion inducing layer by subtraction, which is used as the basis for calculating the sparkle value (Value of the parameter) is used (see: ME Becker, J. Neumeier: Optical Characterization of Scattering Anti-Glare Layers, SID'11 Digest, 1038-1041 ).

Die Kenngröße zur Beschreibung des Pegels der hier relevanten Bildstörung (Sparkle) wird analog zum Speckle-Kontrast als Quotient aus Standardabweichung und Mittelwert berechnet (siehe: Darran R. Cairns and Philip Evans: Laser Speckle of Textured Surfaces: Towards High Performance Anti-Glare Surfaces, SID'07 Digest, 407–409 ).The parameter for describing the level of the image interference (sparkle) relevant here is calculated analogously to the speckle contrast as a quotient of standard deviation and mean value (see: Darran R. Cairns and Philip Evans: Lasers Speckle of Textured Surfaces: Towards High Performance Anti-Glare Surfaces, SID'07 Digest, 407-409 ).

In DE 10 2013 011 359 B4 wird ein Verfahren beschrieben, das (1) mit einem verbesserten Filterverfahren den geforderte eineindeutige Zusammenhang zwischen ermittelten Kennwerten und den Ergebnissen der durch visuelle Begutachtung aufgestellten Rangfolge sicherstellt und (2) eine weitere Bearbeitung des Differenzbilds durch Filterung einführt, um auch hier die Korrelation der Messergebnisse mit visuellen Bewertungen zu verbessern. Das wird erreicht durch räumliche Filterung (Faltung) mit einem Kern mit rationalen Abmessungen.In DE 10 2013 011 359 B4 describes a method which (1) with an improved filtering method ensures the required one-to-one correspondence between determined characteristics and the results of the ranking established by visual inspection and (2) introduces further processing of the difference image by filtering, again in order to correlate the measurement results to improve with visual ratings. This is achieved by spatial filtering (convolution) with a core of rational dimensions.

In der Praxis der Messtechnik hat sich gezeigt, dass visuell akzeptable Sparkle-Pegel meist unterhalb von 5% liegen sollten, wobei die Methode nach DE 10 2013 011 359 B4 selbst eine untere Nachweisgrenze von etwa 1% aufweist, die hauptsächlich durch niedrigfrequente Anteile in der Aufnahme, z. B. durch Ungleichmäßigkeiten der Hinterleuchtung des Messobjekts oder durch Ungleichmäßigkeiten der Beleuchtungsstärke auf der Detektormatrix der Kamera (z. B. Vignettierung)) verursacht werden. Der verbleibende Bereich von etwa 4% zusammen mit den nicht zu vermeidenden Messunsicherheiten macht eine zuverlässige Erstellung von Rangfolgen bei geringen Sparkle-Werten schwierig.In the practice of metrology has been shown that visually acceptable sparkle levels should usually be below 5%, the method after DE 10 2013 011 359 B4 itself has a lower detection limit of about 1%, mainly by low-frequency components in the recording, z. B. by unevenness of the backlighting of the measurement object or by unevenness of the illuminance on the detector array of the camera (eg vignetting) caused. The remaining range of about 4% along with unavoidable measurement uncertainties makes it difficult to reliably produce rankings at low sparkle levels.

Ein Verfahren zur quantitativen Beschreibung von Sparkle auf der Grundlage einer Summation von Fourierkoeffizienten ( T.-W. Hsu, et al.: Novel Evaluation Method of Sparkle for LCDs with Different Anti-Glare Films, Proc. IDW 2014, 953-955 ) lässt die Möglichkeit einer Gestaltung des Ergebnisses durch entsprechende Gewichtung der Fourierkoeffizienten ungenützt.A method for the quantitative description of sparkle based on a summation of Fourier coefficients ( T.-W. Hsu, et al .: Novel Evaluation Method of Sparkle for LCDs with Different Anti-Glare Films, Proc. IDW 2014, 953-955 ) makes the possibility of designing the result by corresponding weighting of the Fourier coefficients unused.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messverfahren zur Ermittlung von Sparklewerten bei Bildschirmen zu schaffen, mit dem eine möglichst hohe Auflösung und Empfindlichkeit erreicht wird.The invention has for its object to provide a measuring method for determining sparkle values in screens, with the highest possible resolution and sensitivity is achieved.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The solution to this problem is obtained with the features of claim 1.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Messverfahrens kann ein Messgerät verwendet werden, welches vorzugsweise folgende Einrichtungen umfasst: Eine elektronische Kamera mit einem geeigneten Objektiv zur Abbildung des Prüfobjekts, bestehend aus Bildschirm und einer die zu messenden Bildstörungen induzierenden Schicht (lichtstreuende mattierte Entspiegelungsschicht, AG-Schicht), entweder getrennt oder fest verbunden vorliegend, eine elektronische Steuer- und Datenerfassungseinheit (meist in Form eines Personalcomputers), sowie ein Softwareprogramm zur Auswertung der Aufnahmen zum Zweck der Ermittlung der Werte der Kenngröße.To carry out the measuring method according to the invention, a measuring device may be used, which preferably comprises the following devices: An electronic camera with a suitable objective for imaging the test object, consisting of a screen and a layer inducing the image interference to be measured (light-scattering matted anti-reflection layer, AG layer), either separately or permanently connected, an electronic control and data acquisition unit (usually in the form of a personal computer), and a software program for evaluating the recordings for the purpose of determining the values of the characteristic.

Vor Durchführung der Messung (d. h. der Aufnahme mit der elektronischen Kamera) werden die Zeilen der Bildelementmatrix des Bildschirms parallel zu den Zeilen der Detektormatrix der elektronischen Kamera des Messsystems ausgerichtet. Die Auslegung der Optik stellt eine hinreichend hohe Abtastrate sicher (typisch mehr als 5 Kamerapixel pro Displaypixel). Die Aufnahme der Kombination aus streuender Schicht zur Unterdrückung von Spiegelreflexen (”Anti-Glare”-Schicht) und Bildschirmmatrix umfasst periodische Intensitäts- und Farbänderungen durch die Bildschirmmatrix und statistisch verteilte Intensitäts- und Farbänderungen, die den zu messenden Bildstörungen vom Typ Sparkle zugrunde liegen.Prior to performing the measurement (i.e., taking the image with the electronic camera), the lines of the pixel matrix of the screen are aligned parallel to the lines of the detector array of the electronic camera of the measurement system. The design of the optics ensures a sufficiently high sampling rate (typically more than 5 camera pixels per display pixel). The inclusion of the scattering anti-glare layer suppression layer and screen matrix involves periodic intensity and color changes through the screen matrix and statistically distributed intensity and color changes underlying the Sparkle image noise to be measured.

Im Gegensatz zur Abtrennung von periodischen und statistischen Intensitätsmodulationen durch räumliche Filterung (Faltung) beruht die vorliegende Erfindung auf der Beschreibung der Intensitätsmodulationen direkt durch ihre Fourierkomponenten, also den harmonischen Komponenten im Frequenzbereich. Durch eine gewichtete Summe der Frequenzanteile wird eine Kenngröße zur Beschreibung des Sparkle-Pegels mit den geforderten Eigenschaften gebildet.In contrast to the separation of periodic and statistical intensity modulations by spatial filtering (convolution), the present invention is based on the description of the intensity modulations directly by their Fourier components, ie the harmonic components in the frequency domain. By a weighted sum of the frequency components, a parameter for describing the sparkle level with the required properties is formed.

Dabei wird die Verknüpfung zwischen der durch die Pixelmatrix des Bildschirms gegebene Grundfrequenz, f0, und der räumlichen Frequenz, bei dem das visuelle System des Menschen am empfindlichsten für Leuchtdichtemodulationen ist, dadurch gebildet, dass eine Versuchsanordnung ohne Einschränkung der Allgemeingültigkeit immer so gestaltet werden kann, dass der menschliche Beobachter die Bildstörung (Sparkle) erkennen kann, die Bildschirmmatrix selbst allerdings jenseits der Wahrnehmungsschwelle liegt, also gerade nicht sichtbar ist. In den Verlaufen von Wahrnehmungsschwellen als Funktion der Ortsfrequenz, wie sie von unterschiedlichen Autoren mit verschiedenen Versuchsanordnungen ermittelt wurden, liegt der Bereich der höchsten Empfindlichkeit bei etwa 5 ± 2 Perioden pro Grad Sehwinkel und die Grenze der visuellen Auflösung des normalsichtigen Beobachters bei 30 Perioden pro Grad Sehwinkel. Demzufolge wird die Grundfrequenz f0 einer Frequenz von 30 Perioden pro Grad Sehwinkel gleichgesetzt.In this case, the link between the fundamental frequency given by the pixel matrix of the screen, f 0 , and the spatial frequency at which the human visual system is most sensitive to luminance modulation, is formed in such a way that a test arrangement can always be designed without restriction of generality in that the human observer can recognize the image disturbance (sparkle), but the screen matrix itself lies beyond the threshold of perception, ie is not visible at the moment. In the course of perceptual thresholds as a function of spatial frequency, as determined by different authors with different experimental setups, the range of highest sensitivity is about 5 ± 2 periods per degree visual angle and the visual resolution limit of the normal-sighted observer is 30 periods per degree visual angle. As a result, the fundamental frequency f 0 is set equal to a frequency of 30 periods per degree of visual angle.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Diagrammen und Abbildungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to diagrams and figures shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 eine Darstellung eines typischen Verlaufs einer Wahrnehmungsschwelle als Funktion der Ortsfrequenz, 1 a representation of a typical course of a perception threshold as a function of the spatial frequency,

2a bis 2c Leistungsspektren gewonnen mit 2-dimensionaler diskreter Fouriertransformation aus Kameraaufnahmen, 2a to 2c Power spectra obtained with 2-dimensional discrete Fourier transform from camera images,

3 einen Bereich in der Ebene der Ortsfrequenzen mit geringen Anteilen von der periodischen Modulation durch die Bildschirmmatrix (schraffiertes Quadrat) zusammen mit einem Kreisbogen konstanter Ortsfrequenz, und 3 a region in the plane of the spatial frequencies with small proportions of the periodic modulation by the screen matrix (hatched square) together with a circular arc constant spatial frequency, and

4 den Verlauf der Fourier-Amplituden aus drei Transformationen nach 2a bis 2c als Funktion der Ortsfrequenz zusammen mit einer durch drei Geradenstücke definierten Bandpassfunktion mit einem dämpfungsfreien Bereich zwischen 3 und 7 Perioden pro Sehwinkel. 4 the course of the Fourier amplitudes from three transforms 2a to 2c as a function of the spatial frequency together with a band-pass function defined by three straight line sections with a damping-free range between 3 and 7 periods per visual angle.

1 zeigt eine Darstellung eines typischen Verlaufs der Empfindlichkeit der Kontrastwahrnehmung des Menschen als Funktion der Ortsfrequenz nach Mullen [ Kathy Mullen: ”The contrast sensitivity of human colour vision to red-green and blue-yellow chromatic gratings”, J. Physiol. (1985), 359, pp. 381–400 ]. Die Wahrnehmungsschwelle für eine Sehstärke (visus) von 1 liegt für schwarz-weiße Strukturen bei 30 Perioden pro Grad Sehwinkel [c/°], für schwarz-grüne Gitterstrukturen bei 60 Perioden pro Grad Sehwinkel [c/°]. Das Maximum der Empfindlichkeit liegt je nach Versuchsbedingungen zwischen 2 und 10 Perioden pro Grad Sehwinkel [c/°]. 1 shows a representation of a typical course of the sensitivity of the contrast perception of humans as a function of the spatial frequency according to Mullen [ Kathy Mullen: "The contrast sensitivity of human color vision to red-green and blue-yellow chromatic gratings", J. Physiol. (1985), 359, pp. 381-400 ]. The perception threshold for a visual acuity of 1 for black and white structures is 30 periods per degree visual angle [c / °], for black-green grid structures 60 periods per degree visual angle [c / °]. Depending on the test conditions, the maximum sensitivity is between 2 and 10 periods per degree of visual angle [c / °].

Aus den funktionalen Zusammenhängen z. B. zwischen Sehfeldgröße und Adaptationsleuchtdichte, wie sie in der Literatur angegeben werden, lassen sich geeignete Gewichtungsfunktionen für die Frequenzanteile der Aufnahmen nach dem beschriebenen Messverfahren ableiten.From the functional relationships z. B. between field of view and adaptation luminance, as they are given in the literature, suitable weighting functions for the frequency components of the recordings can be derived according to the described measurement method.

2a bis 2c zeigen Leistungsspektren (mit 2-dimensionaler diskreter Fouriertransformation aus den Kameraaufnahmen gewonnen) der Bildschirmmatrix ohne zusätzliche Schicht (links), der Bildschirmmatrix zusammen mit einer AG-Schicht mit geringem Sparkle-Wert (Mitte) und die Bildschirmmatrix mit einer AG-Schicht mit hohem Sparkle-Wert (rechts). Die auf den Gleichanteil normierte Amplitude der gemessenen Intensität ist in jedem Punkt der Diagramme durch den Grauwert der Darstellung repräsentiert. Die Ortsfrequenz an jedem Punkt der Diagramme wird durch die Länge des vom Nullpunkt (DC) ausgehenden Zeigers angegeben. Die Frequenz f0 ist in x und y-Richtung eingezeichnet. 2a to 2c show power spectra (obtained with 2-dimensional discrete Fourier transform from the camera images) of the screen matrix without additional layer (left), the screen matrix together with an AG layer with low sparkle value (center) and the screen matrix with an AG layer with high sparkle Value (right). The amplitude of the measured intensity normalized to the DC component is represented in each point of the diagrams by the gray value of the representation. The spatial frequency at each point of the diagrams is given by the length of the pointer originating from the origin (DC). The frequency f 0 is drawn in the x and y directions.

Zur Auswertung des Sparkle-Pegels wird aus den berechneten Fouriertransformationen ein Mittelwert der Amplituden als Funktion der Ortsfrequenz aus solchen Gebieten ermittelt, die keine nennenswerten Frequenzanteile durch die reine Bildschirmmatrix aufweisen. Zu diesen Gebieten gehören insbesondere Bereiche um die Diagonalen der Darstellungen in den 2a bis 2c wie in 3 durch den schraffierten quadratischen Bereich illustriert wird.To evaluate the sparkle level, an average value of the amplitudes as a function of the spatial frequency is determined from the calculated Fourier transformations from those regions which have no appreciable frequency components through the pure screen matrix. These areas include in particular areas around the diagonal of the representations in the 2a to 2c as in 3 is illustrated by the hatched square area.

Aus den Fouriertransformationen nach den 2a bis 2c werden die Amplituden durch Mittelwertbildung entlang von Kreisbögen oder Kreisen um den Gleichanteil, die einer konstanten Ortsfrequenz entsprechen, als Funktion der Frequenz bestimmt.From the Fourier transformations after the 2a to 2c For example, the amplitudes are determined as a function of frequency by averaging along arcs or circles around the DC component corresponding to a constant spatial frequency.

4 zeigt den Verlauf der Fourieramplituden die entlang von Kreisen um den Gleichanteil aus den Transformationen von 2 ermittelt wurden zusammen mit der Filterfunktion eines Bandpasses mit einem dämpfungsfreien Bereich zwischen 3 und 7 Perioden/Grad Sehwinkel, [c/°]. 4 shows the course of the Fourier amplitudes along circles around the DC component of the transformations of 2 were determined together with the filter function of a bandpass with a non-attenuation range between 3 and 7 periods / degree visual angle, [c / °].

Nach der Gewichtung mit der Bandpassfunktion werden die Amplituden zur Bildung von Leistungskoeffizienten quadriert und zur Berechnung der Sparkle-Kennzahl, Ksp, aufsummiert.

Figure DE102016000629A1_0002
mit
den normierten Fourieramplituden ai,
den frequenzabhängigen Gewichtungsfaktoren wi.After weighting with the bandpass function, the amplitudes are squared to form power coefficients and summed to calculate the sparkle index, Ksp.
Figure DE102016000629A1_0002
With
the normalized Fourier amplitudes a i ,
the frequency-dependent weighting factors w i .

Die Gewichtung der Fourierkoeffizienten ermöglicht die folgenden Gestaltungsmaßnahmen bei der Auswertung:

  • 1 Reduktion des Einflusses von niedrigfrequenten Modulationen, wie sie durch ungleichmäßige Hinterleuchtung des Displays oder durch Vignettierung in der Kombination von Kamera und Objektiv auftreten können durch entsprechend geringe Werte (meist Null) für die entsprechenden Gewichtungsfaktoren.
  • 2 Selektive Dämpfung derjenigen Frequenzanteile, die zur visuellen Wahrnehmung von Sparkle nicht oder nur wenig beitragen durch Berücksichtigung der Bandpasscharakteristik der Kontrastempfindlichkeitsfunldtion beim Menschen.
The weighting of the Fourier coefficients allows the following design measures in the evaluation:
  • 1 Reduction of the influence of low-frequency modulations, as they may occur due to uneven backlighting of the display or due to vignetting in the combination of camera and lens due to correspondingly low values (usually zero) for the corresponding weighting factors.
  • 2 Selective attenuation of those frequency components which do not or only slightly contribute to the visual perception of sparkle by taking into account the bandpass characteristic of the contrast sensitivity function in humans.

Fall 1: Pixelmatrix und Entspiegelungsschicht liegen getrennt vorCase 1: Pixel matrix and anti-reflection layer are separated

Wenn Pixelmatrix und Bildstörung induzierende Schicht getrennt vorliegen, wird eine erste Aufnahme vom Bildschirm mit darüberliegender störungsinduzierender Schicht gemacht, dann die störungsinduzierende Schicht bei fixierter Position des Bildschirms um einen kleine Distanz lateral verschoben und eine zweite Aufnahme unter ansonsten unveränderten Bedingungen gemacht. Aus diesen beiden Aufnahmen wird ein Differenzbild berechnet, in dem bei den Aufnahmen gemeinsame konstante Anteile zu Null werden und so die Pixelmatrix des Bildschirms teilweise eliminiert wird.When the pixel matrix and image distortion inducing layer are separated, a first image is taken of the overlying interference-inducing layer screen, then laterally displaced the interference-inducing layer a small distance at a fixed position of the screen and a second image taken under otherwise unaltered conditions. From these two shots is a Calculates difference image, in which the images common constant proportions to zero and so the pixel matrix of the screen is partially eliminated.

Das Differenzbild wird dann der beschriebenen Fouriertransformation unterzogen und die Sparkle-Kenngröße entsprechend Gl. 1 ermittelt.The difference image is then subjected to the described Fourier transformation and the sparkle characteristic is calculated according to Eq. 1 determined.

Die Bestimmung des 2-dimensionalen Frequenzbereichs, der nur geringe Anteile von der periodischen Modulation der Displaymatrix enthält, kann aus einer Aufnahme der Displaymatrix ohne AG-Schicht erfolgen.The determination of the 2-dimensional frequency range, which contains only small portions of the periodic modulation of the display matrix, can be done from a recording of the display matrix without AG layer.

Fall 2: Pixelmatrix und Entspiegelungsschicht liegen fest verbunden, nicht trennbar vorCase 2: Pixel matrix and anti-reflection layer are firmly connected, not separable

Die elektronische Kamera macht in diesem Fall eine Aufnahme von der fest verbundenen Kombination von Bildschirmmatrix und Bildstörung induzierender Schicht. Diese Aufnahme wird dann der beschriebenen Fouriertransformation unterzogen und die Sparkle-Kenngröße wie durch Gl. 1 beschrieben ermittelt.In this case, the electronic camera takes a picture of the firmly connected combination of screen matrix and image-disordering layer. This image is then subjected to the described Fourier transformation and the sparkle characteristic as described by Eq. 1 described determined.

Die Bestimmung des 2-dimensionalen Frequenzbereichs, der nur geringe Anteile von der periodischen Modulation der Displaymatrix enthält, kann aus einer Aufnahme der Displaymatrix mit AG-Schicht erfolgen soweit die periodische Modulation durch die Displaymatrix feststellbar ist. Alternativ kann die Streuwirkung der Entspiegelungsschicht durch Aufbringen von Wasser oder Alkohol zusammen mit einer dünnen Glasschicht (z. B. Deckglas für die der Mikroskopie) soweit aufgehoben werden, dass die periodische Modulation der Displaymatrix messbar wird.The determination of the 2-dimensional frequency range, which contains only small portions of the periodic modulation of the display matrix, can be made from a recording of the display matrix with AG layer as far as the periodic modulation can be determined by the display matrix. Alternatively, the scattering effect of the antireflection coating can be reversed by applying water or alcohol together with a thin glass layer (eg coverslip for microscopy) to the extent that the periodic modulation of the display matrix becomes measurable.

Mit der vorliegenden Erfindung werden insbesondere folgende Vorteile erreicht:

  • • Ein Verfahren zur Ermittlung von Sparklewerten bei Bildschirmen, mit erhöhter Auflösung und Empfindlichkeit im Vergleich zu den bekannten Verfahren.
  • • Ein Verfahren zur Ermittlung von Sparklewerten bei Bildschirmen, mit erhöhter Unterdrückung des Einflusses von niedrigfrequenten Frequenzanteilen.
  • • Ein Verfahren, das die unterschiedlichen Empfindlichkeiten des menschlichen visuellen Systems für laterale Intensitätsvariationen (hier Sparkle) mit unterschiedlicher Ortsfrequenz berücksichtigt.
The following advantages are achieved in particular with the present invention:
  • • A method for determining sparkle values on screens, with increased resolution and sensitivity compared to the known methods.
  • • A method for determining sparkle values on screens, with increased suppression of the influence of low-frequency frequency components.
  • • A method that takes into account the different sensitivities of the human visual system for lateral intensity variations (here sparkle) with different spatial frequency.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013011359 B4 [0005, 0006] DE 102013011359 B4 [0005, 0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • M. E. Becker, et al.: Optimieren von Kontrast, Reflexion und Sparkle bei berührungsempfindlichen Bildschirmen, Photonik 4/2012, 46–49. [0003] ME Becker, et al .: Optimizing Contrast, Reflection and Sparkle in Touch-Sensitive Screens, Photonik 4/2012, 46-49. [0003]
  • M. E. Becker, J. Neumeier: Optical Characterization of Scattering Anti-Glare Layers, SID'11 Digest, 1038–1041 [0003] ME Becker, J. Neumeier: Optical Characterization of Scattering Anti-Glare Layers, SID'11 Digest, 1038-1041 [0003]
  • M. E. Becker, J. Neumeier: Optical Characterization of Scattering Anti-Glare Layers, SID'11 Digest, 1038–1041 [0003] ME Becker, J. Neumeier: Optical Characterization of Scattering Anti-Glare Layers, SID'11 Digest, 1038-1041 [0003]
  • Darran R. Cairns and Philip Evans: Laser Speckle of Textured Surfaces: Towards High Performance Anti-Glare Surfaces, SID'07 Digest, 407–409 [0004] Darran R. Cairns and Philip Evans: Lasers Speckle of Textured Surfaces: Towards High Performance Anti-Glare Surfaces, SID'07 Digest, 407-409 [0004]
  • T.-W. Hsu, et al.: Novel Evaluation Method of Sparkle for LCDs with Different Anti-Glare Films, Proc. IDW 2014, 953-955 [0007] T.-W. Hsu, et al .: Novel Evaluation Method of Sparkle for LCDs with Different Anti-Glare Films, Proc. IDW 2014, 953-955 [0007]
  • Kathy Mullen: ”The contrast sensitivity of human colour vision to red-green and blue-yellow chromatic gratings”, J. Physiol. (1985), 359, pp. 381–400 [0020] Kathy Mullen: "The contrast sensitivity of human color vision to red-green and blue-yellow chromatic gratings", J. Physiol. (1985), 359, pp. 381-400 [0020]

Claims (9)

Messverfahren zur quantitativen Bestimmung von Bildstörungen (Sparkle) an Bildschirmen, das durch numerische Bearbeitung und Auswertung von Aufnahmen von Bildschirm und Bildstörung induzierender Schicht mit einer elektronischen Kamera die Werte der Kenngröße für die Bildstörung (Sparkle) ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße durch eine gewichtete Summierung aus den Fourieramplituden der Aufnahmen ermittelt wird.Measuring method for the quantitative determination of image interference (sparkle) on screens, which determines the values of the parameter for image disturbance (sparkle) by numerical processing and evaluation of images of screen and image interference inducing layer with an electronic camera, characterized in that the characteristic is determined by a weighted summation is determined from the Fourier amplitudes of the recordings. Messverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fourieramplituden durch Mittelung auf Kreisbögen oder Kreisen um den Gleichanteil erfolgt.Measuring method according to claim 1, characterized in that the Fourier amplitudes are effected by averaging on circular arcs or circles around the DC component. Messverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fourieramplituden aus einem Gebiet im Frequenzbereich ermittelt werden, in dem die Anteile der periodischen Modulation durch die Displaymatrix hinreichend klein ausfallen.Measuring method according to claim 2, characterized in that the Fourier amplitudes are determined from an area in the frequency range in which the components of the periodic modulation by the display matrix are sufficiently small. Messverfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fourieramplituden entsprechend der Bandpasscharakteristik der menschlichen visuellen Wahrnehmung (Kontrastempfindlichkeitsfunktion) gewichtet werden.Measuring method according to one of claims 2 or 3, characterized in that the Fourier amplitudes are weighted according to the bandpass characteristic of human visual perception (contrast sensitivity function). Messverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Displaymatrix gegebene Ortsfrequenz f0 – je nach Versuchsanordnung – der Wahrnehmungsschwelle bei 30 oder 60 Perioden pro Grad Sehwinkel gleichgesetzt wird.Measuring method according to claim 4, characterized in that the given by the display matrix spatial frequency f 0 - is set according to the experimental arrangement - the perception threshold at 30 or 60 periods per degree visual angle. Messverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung der Fourieramplituden für den Gleichanteil und für kleine Frequenzen zu Null oder auf hinreichend kleine Werte gesetzt wird, um damit langwellige Störungen durch ungleichförmige Hinterleuchtung des Displays und durch Ungleichmäßigkeiten der optischen Abbildung (z. B. Vignettierung) zu unterdrücken.Measuring method according to claim 5, characterized in that the weighting of the Fourier amplitudes for the DC component and for small frequencies is set to zero or to sufficiently small values in order to avoid long-wave interference due to non-uniform backlighting of the display and due to nonuniformities of the optical imaging (eg. Vignetting). Messverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung der Fourieramplituden für die durch die periodische Modulation der Displaymatrix gegebene Frequenz f0 zu Null gesetzt wird um damit die Grundfrequenz der Displaymatrix zu unterdrücken.Measuring method according to claim 5, characterized in that the weighting of the Fourier amplitudes for the given by the periodic modulation of the display matrix frequency f 0 is set to zero so as to suppress the fundamental frequency of the display matrix. Messverfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kennzahl für den Wert der Bildstörung (Sparkle) als Summe aus den Quadraten der gewichteten Fourieramplituden gebildet wird.Measuring method according to one of claims 6 or 7, characterized in that an index of the value of the image interference (sparkle) is formed as the sum of the squares of the weighted Fourier amplitudes. Messverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Fouriertransformationen Amplituden durch Mittelwertbildung entlang von Kreisbögen oder Kreisen um den Gleichanteil, die einer konstanten Ortsfrequenz entsprechen, als Funktion der Frequenz bestimmt werden, und dass nach der Gewichtung mit einer Bandpassfunktion die Amplituden zur Bildung von Leistungskoeffizienten quadriert und zur Berechnung der Sparkle-Kennzahl, Ksp, unter Anwendung der Gleichung
Figure DE102016000629A1_0003
aufsummiert werden, wobei ai die normierten Fourieramplituden und wi die frequenzabhängigen Gewichtungsfaktoren sind.
Measuring method according to claim 1, characterized in that from the Fourier transforms amplitudes by averaging along circular arcs or circles around the DC component, which correspond to a constant spatial frequency, are determined as a function of frequency, and that after weighting with a bandpass function the amplitudes for the formation of Power coefficients are squared and used to calculate the sparkle metric, Ksp, using the equation
Figure DE102016000629A1_0003
where a i are the normalized Fourier amplitudes and w i are the frequency-dependent weighting factors.
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