DE10338484A1

DE10338484A1 - Verfahren und Anordnung zum Optimieren des Verlaufs einer Leuchtdichtekennlinie

Info

Publication number: DE10338484A1
Application number: DE10338484A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Eckhardt; Andreas KÄRCHER; Uwe Nagel; Hartmut Schulz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Eizo GmbH
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2023-08-22
Also published as: DE10338484B4; US7576750B2; US20060038807A1

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Anordnung zum Optimieren des Verlaufs einer Leuchtdichtekennlinie mittels einer Look-Up-Table vorgeschlagen, welcher digitalisierte Videolevels zuführbar sind, die durch in der Look-Up-Table hinterlegte Korrekturwerte im Hinblick auf den Verlauf der Leuchtdichtekennlinie optimierbar sind. Durch geeignete Maßnahmen ist der Verlauf der Leuchtdichtekennlinie in einfacher Art und Weise an Standards und/oder an kundenspezifische Vorgaben anpassbar. Dabei ist der Bedarf an Speicherplatz gering, denn es ist nicht erforderlich, für unterschiedliche Umgebungshelligkeiten oder ausgewählte Wiedergabemodelle (Kurvenverläufe) verschiedene Look-Up-Tables vorzusehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Optimieren des Verlaufs einer Leuchtdichtekennlinie mittels einer Look-Up-Table, welcher digitalisierte Videolevels zuführbar sind, die durch in der Look-Up-Table hinterlegte Korrekturwerte im Hinblick auf den Verlauf der Leuchtdichtekennlinie optimierbar sind.
Insbesondere im medizinischen Bereich sind die Anforderungen an ein Bild wiedergebendes System im Hinblick auf die Bildwiedergabekennlinie dieses Systems, z. B. eines Panels eines Flachbildschirms, recht hoch. Die Bildwiedergabekennlinie gibt an, wie ein elektrisches Bildsignal in ein optisches Signal, bestehend aus Leuchtdichte und Farbart, umgesetzt wird. Es ist beispielsweise gewünscht, dass die Leuchtdichte als Funktion eines Videoeingangssignals (einem Videolevel) empfindungsgemäß gleichabständig wächst. Empfindungsgemäß gleichabständig bedeutet, dass das menschliche Auge das Bild z. B. bei einem Videolevel von 50 % seines Maximalwertes als halb so hell empfindet wie das Bild bei einem 100 %igen Videolevel. Um dies zu erreichen, sind Maßnahmen erforderlich, um den Verlauf einer Leuchtdichtekennlinie an die Empfindlichkeit des menschlichen Auges anzupassen.
Die Leuchtdichtekennlinie kann mit Hilfe einer so genannten Look-Up-Table angepasst werden. Die Korrektur geschieht dadurch, dass ein zur Ansteuerung eines Panels eines Flachbildschirms vorhandener Grafikprozessor zunächst Videoeingangswerte und diesen Videoeingangswerten zugeordnete Videoausgangswerte in eine Look-Up-Table einschreibt. Welcher Videoausgangswert dann auf das Panel gegeben wird, ist abhängig von diesem Videoeingangswert, wodurch eine Leucht dichte gemäß einer gewünschten Leuchtdichtekennlinie einstellbar ist.
In dieser Look-Up-Table sind z. B. Werte gemäß dem so genannten DICOM-Standard (Digital Imaging and Communications in Medicine, Part 14: Grayscale Standard Display Function) hinterlegt. Diese Werte beschreiben eine Kurve, welche die Wahrnehmung des menschlichen Auges nachbildet, wobei nach diesem DICOM-Standard in einem Bereich von 1024 noch wahrnehmbaren Kontraststufen (Just Noticable Differences) in einem Testbild ein Leuchtdichtebereich von 0,05 cd/m² bis 4000 cd/m² definiert ist. Wird ein Panel nach dieser DICOM-Kurve abgeglichen, so gilt dieser Abgleich nur für eine bestimmte Minimal- und Maximalleuchtdichte. Dabei sind diese Werte für den Fall, dass optimale Betrachtungsbedingungen erhalten bleiben sollen, abhängig von der Umgebungshelligkeit.

Aus der DE 197 21 984 C2 ist ein Monitor mit einer Bildröhre, einem Videoverstärker und einer Fokus- und Ablenkeinheit zur Erzeugung, Fokussierung und Ablenkung des Elektronenstrahls der Bildröhre bekannt, bei der der Monitor weiterhin einen Videospeicher und eine daran angeschlossene Look-Up-Table-Schaltungsanordnung aufweist, die mit einem Digital/Analog-Wandler verbunden ist, an dem der Videoverstärker angeschlossen ist, wobei die verwendete Look-Up-Table in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit ausgewählt wird.

Bei diesem bekannten Monitor sind mehrere Look-Up-Tables in einem Speicher hinterlegt, mittels welchen die Leuchtdichtekennlinie jeweils in Abhängigkeit einer bestimmten Umgebungshelligkeit korrigiert wird. Dazu wird entsprechend einer bestimmten Umgebungshelligkeit eine bestimmte Look-Up-Table ausgewählt, mittels welcher dann die Korrektur der Bilddaten vorgenommen wird. Nachteilig ist, dass ein hoher Bedarf an Speicherplatz erforderlich ist, um für unterschiedliche Umgebungshelligkeiten verschiedene Look-Up-Tables vorsehen zu können.

WO 03/026285 offenbart eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Flachbildschirms, dessen Bildwiedergabekennlinie in Abhängigkeit des Umgebungslichts und des Lichts eines Backlights anpassbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass die Leuchtdichtekennlinie in einfacher Art und Weise an Standards und/oder an kundenspezifische Vorgaben sowie an Veränderungen des Umgebungslichts anpassbar ist.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen, im Hinblick auf die Anordnung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhaft ist, dass ein Anwender vor Ort den Verlauf der Leuchtdichtekennlinie auswählen kann. In der Auswahlphase kann z. B. ein Kurvenverlauf nach einem der Standards „DICOM, CIELAB oder LOG-Luminance" oder ein anwenderspezifischer Kurvenverlauf ausgewählt werden. Darüber hinaus ist der Bedarf an Speicherplatz gering, denn es ist nicht erforderlich, für unterschiedliche Umgebungshelligkeiten oder Wiedergabemodelle (ausgewählte Kurvenverläufe) verschiedene Look-Up-Tables vorzusehen.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist, werden im Folgenden die Erfindung sowie Ergänzungen und Weiterbildungen näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einem Bild wiedergebenden System,

2 eine Darstellung eines „Natural Response"-Leuchtdichteverlaufs und

3 und 4 Darstellungen von Leuchtdichteverläufen bei unterschiedlichem Umgebungslicht.

In 1 ist mit 1 ein monochromes LCD-Panel eines Flachbildschirms bezeichnet, auf welchem ein einem Bildsignal 2 entsprechendes Bild darstellbar ist. Dazu wird zunächst das analoge Bildsignal 2 durch einen A/D-Wandler 3 digitalisiert, wobei im vorliegenden Beispiel davon ausgegangen wird, dass der A/D-Wandler 3 256 Videosteps 4 aus einem Videolevel-Bereich von 0 Volt und 0,7 Volt erzeugt. Dabei entspricht ein Videolevel 0 Volt (kleinste Spannung) einem Videostep 0 und ein Videolevel 0,7 Volt (größte Spannung) einem Videostep 255. Die Videosteps 4 werden einem Grafikprozessor 5 übermittelt, welcher diese digitalisierte Bildinformation weiterverarbeitet, beispielsweise in der Art und Weise, dass die Bildinformation auch mit anderen Bildauflösungen als die Auflösung des LCD-Panels 1 bildfüllend darstellbar ist. Der Grafikprozessor 5 kann selbstverständlich für die Bearbeitung von weiteren Aufgaben wie z. B. das Einblenden eines Videobildes oder Einblenden eines OSD's ausgebildet sein. Der Grafikprozessor 5 übermittelt einer Look-Up-Table 6, die Bestandteil des Grafikprozessors 5 sein kann, die der Bildinformation entsprechenden Videosteps, welche diese bewertet und die bewerteten Videosteps dem LCD-Panel 1 zuführt, das die bewerteten Videosteps visuell darstellt. Die Bewertung der Videosteps durch die Look-Up-Table 6 und somit ein Abgleich der Leuchtdichtekennlinie an eine Soll-Leuchtdichtekennlinie geschieht in der Art und Weise, dass z. B. ein durch den Grafikprozessor 5 übermittelter Videostep in einen diesem zugeordneten der Soll-Leuchtdichte entsprechenden Videostep transformiert wird. Beispielsweise wird ein Videostep 64 am Eingang der Look-Up-Table 6 in einen Videostep 60 am Ausgang der Look-Up-Table 6 transformiert, was eine diesem Videostep 60 entsprechende Leuchtdichte auf dem LCD-Panel 1 bewirkt.
Die zu den Videosteps am Eingang der Look-Up-Table 6 gehörigen zur Optimierung des Verlaufs der Leuchtdichtekennlinie vorgesehenen Videosteps am Ausgang der Look-Up-Table 6 sind durch eine Steuerung 7, die Bestandteil des Flachbildschirms oder eines Personalcomputers sein kann, in der Look-Up-Table 6 hinterlegbar, wobei die Steuerung 7 diese Videosteps mittels folgender Daten ermittelt:

a) aus einem in einem Speicher 8 hinterlegten gewünschten Soll-Leuchtdichteverlauf, z. B. einem Soll-Leuchtdichteverlauf gemäß einem Standard, z. B. einem Standard nach DICOM oder CIELAB, oder einem kundenspezifischen Leuchtdichteverlauf. Der Soll-Leuchtdichteverlauf wird in einer Auswahlphase vorgegeben, die Auswahl erfolgt z. B. menügesteuert mit Hilfe einer auf einer Anzeigeeinheit des Personalcomputers darstellbaren Auswahlmaske, wobei die Leuchtdichtewerte und die dazugehörigen Videosteps ebenfalls durch den Personalcomputer über eine geeignete Schnittstelle in den Speicher 8 übertragen werden;
b) aus einem in einem Speicher 9 hinterlegten „Natural Response"-Leuchtdichteverlauf des LCD-Panels. Dieser Verlauf wird in der Art und Weise ermittelt, dass zunächst eine Leuchtdichteantwort auf Testbilder in Form von Grauwertbildern aufgezeichnet wird. Diese Grauwertbilder werden nacheinander mit verschiedenen Videosteps in einem Bereich zwischen einem Videostep 0 und einem Videostep 255 erzeugt. Die Look-Up-Table 6 ist dazu mit einer linearen Rampe geladen, wobei die Eingangs-Videosteps der Look-Up-Table mit den Ausgangs-Videosteps dieser Look-Up-Table in folgender Beziehung stehen:
Die in den Speicher 9 hinterlegten „Natural Response"-Daten des LCD-Panels werden ohne Einfluss von Umgebungslicht werksseitig mit einem geeigneten Messkopf einmalig, z. B. während einer Werkseinstellung, erfasst und aufgezeichnet, wobei diese Daten beispielsweise durch einen Personalcomputer über eine geeignete Schnittstelle in den Speicher 9 übertragen werden. Aufgrund dieser linearen Rampe ergibt sich ein in der 2 dargestellter Leuchtdichteverlauf des LCD-Panels;
c) aus der Leuchtdichteänderung während einer Normalbetriebsart, z. B. während eines Einsatzes der Anordnung im medizinischen Bereich, wobei die Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts durch einen Helligkeitssensor 10 ermittelt wird.

Zur näheren Erläuterung des Verfahrens zum Optimieren des Verlaufs der Leuchtdichtekennlinie wird im Folgenden auf 3 verwiesen, in welcher Leuchtdichteverläufe in Abhängigkeit von Videosteps beispielhaft dargestellt sind.
Es ist angenommen, dass ein Anwender einen Soll-Leuchtdichteverlauf 12 nach dem DICOM-Standard auswählt und dass ein „Natural Response"-Leuchtdichteverlauf eines LCD-Panels gemäß einer Kurve 13 verläuft. Ferner ist angenommen, dass für ein Umgebungslicht das LCD-Panel in einem Bereich von 1 cd/m² bis 400 cd/m² gemäß dem gewünschten Verlauf 12 abgeglichen ist. Das bedeutet, dass für diese Soll-Leuchtdichten in dem Bereich von 1 cd/m² bis 400 cd/m² für Videoeingangswerte in einem Bereich zwischen 0 und 255 gemäß dem „Natural Response"-Kurvenverlauf 13 Videoausgangssteps in einem Bereich von 0 bis 1023 (1020) ermittelt wurden. Z. B. wird der Videoeingangswert 44, welcher einen Leuchtdichtewert von 41 cd/m² gemäß dem Kurvenverlauf 13 ergibt, auf den Videoausgangswert 250 transformiert, um für diesen Videoeingangswert 44 einen Leuchtdichtewert von 120 cd/m² gemäß der Soll-Leuchtdichtekurve 12 nach DICOM zu erhalten. Entsprechend ist der Videoeingangswert 175 in einen Videoausgangswert 550 transformiert, um gemäß Soll-Leuchtdichtekurve 12 einen Leuchtdichtewert von 345 cd/m² zu bewirken.
Es ist nun angenommen, dass aufgrund einer Änderung des Umgebungslichts die Videoausgangswerte der Look-Up-Table angepasst werden müssen, um den gewünschten Soll-Leuchtdichteverlauf gemäß DICOM sicherzustellen. Aus der erfassten Beleuchtungsstärke durch den Helligkeitssensor 10 und einer empirisch ermittelten Größe, die anzeigt, bei welcher Beleuchtungsstärke welche Leuchtdichte erzeugt werden soll, wird eine Leuchtdichteänderung ermittelt, wobei im Ausführungsbeispiel angenommen ist, dass aufgrund einer Änderung der Beleuchtungsstärke sich Soll-Leuchtdichten von 1,5 cd/m² bis 600 cd/m² ergeben. Um die Leuchtdichten in diesem Bereich von 1,5 cd/m² bis 600 cd/m² abzubilden, werden die „Natural Response"-Daten auf die neue Maximal-Leuchtdichte 600 cd/m² skaliert, was im Beispiel bedeutet, dass ausgehend von der Maximal-Leuchtdichte von 400 cd/m² vor der Änderung des Umgebungslichts der Skalierungsfaktor gleich 1,5 ist (4). Z. B. ergibt sich für einen Videoeingangswert 63 ein Video ausgangswert 350, wodurch anstatt eines Leuchtdichtewertes von 130 cd/m² eine Sollwert-Leuchtdichte 310 cd/m² gemäß DICOM bewirkt wird. Entsprechend ist der Videoeingangswert 172 in einen Videoausgangswert 590 transformiert, um gemäß Soll-Leuchtdichtekurve 12 einen Leuchtdichtewert von 520 zu bewirken.

Claims

Verfahren zum Optimieren des Verlaufs einer Leuchtdichtekennlinie mittels einer Look-Up-Table (6), welcher digitalisierte Videolevels zuführbar sind, die durch in der Look-Up-Table (6) hinterlegte Korrekturwerte im Hinblick auf den Verlauf der Leuchtdichtekennlinie optimierbar sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte – Ermitteln des Leuchtdichteverlaufs eines Testbildes ohne Beeinflussung durch die Look-Up-Table (6) in einer Voreinstellphase und Abspeichern dieses Leuchtdichteverlaufs, – Vorgeben eines gewünschten Leuchtdichteverlaufs in einer Auswahlphase, – Erfassen der Änderung der Beleuchtungsstärke aufgrund des aktuellen Umgebungslichts während einer Normalbetriebsart, – Berechnen von Korrekturwerten während dieser Normalbetriebsart aus der Beleuchtungsstärke, aus dem gewünschten Leuchtdichteverlauf unter Berücksichtigung der Beleuchtungsstärke und dem Leuchtdichteverlauf während der Voreinstellphase und Abspeichern der Korrekturwerte in der Look-Up-Table (6).
Anordnung zum Optimieren des Verlaufs einer Leuchtdichtekennlinie, mit einer Look-Up-Table (6), welcher digitalisierte Videolevels zuführbar sind, die durch in der Look-Up-Table (6) hinterlegte Korrekturwerte im Hinblick auf den Verlauf der Leuchtdichtekennlinie optimierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, – durch welche der Leuchtdichteverlauf eines Testbildes ohne Beeinflussung durch die Look-Up-Table (6) in einer Voreinstellphase ermittelbar und in einem Speicher (9) hinterlegbar ist, – durch welche Leuchtdichtewerte eines gewünschten Leuchtdichteverlaufs in einer Auswahlphase in einen Speicher (8) hinterlegbar sind, – durch welche eine Änderung der Beleuchtungsstärke aufgrund des aktuellen Umgebungslichts während einer Normalbetriebsart erfassbar ist, – durch welche Korrekturwerte aus der erfassten Beleuchtungsstärke, dem gewünschten Leuchtdichteverlauf unter Berücksichtigung dieser Beleuchtungsstärke und dem Leuchtdichteverlauf während der Voreinstellphase ermittelbar sind, – durch welche die Korrekturwerte in die Look-Up-Table (6) hinterlegbar sind.