DE19719828A1 - Test method for projection device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Prüfverfahren für eine Projektions vorrichtung, bestehend aus einem Projektor und einer Bild wand, insbesondere zur Gütebeurteilung von deren Bildwand.The invention relates to test methods for a projection device consisting of a projector and an image wall, especially to assess the quality of their screen.
Bildwände, insbesondere Rollbildwände, zeigen eine mehr oder weniger stark ausgeprägte Faltenbildung, Fehlstellen, Druckstellen und eine Wellenbildung. Ursachen dieser Phä nomene liegen unter anderem in der Rolltechnik und im Verzug durch das Eigengewicht des Bildwandmaterials sowie im Wickelgleiten. Auf der Bildwand führen die Falten bei Schräglicht zu Schattenwurf und damit zu einer ungleichmä ßigen Leuchtdichteverteilung. Für den Betrachter ergibt sich dadurch eine schlechtere Qualität der Projektion.Screen walls, especially scroll screens, show one more or less pronounced wrinkling, missing parts, Pressure marks and a wave formation. Causes of this Phä nomene lies among other things in the rolling technique and in Warp due to the weight of the screen material as well in winding gliding. The folds appear on the screen Oblique to cast shadows and thus to an uneven ige luminance distribution. For the viewer result in a poorer quality of projection.
Weiterhin ist die Helligkeitsverteilung unterschiedlicher Projektoren erheblich voneinander verschieden. Deshalb ist es für die technische Entwicklung und die Produktion von Projektionsvorrichtungen und deren Komponenten als auch unter kommerziellen Gesichtspunkten sowie bei Garantiefäl len eine ständige Forderung eine objektive Gütebeurteilung zu bekommen, welche Forderung jedoch bisher unerfüllt blieb und durch oft widersprüchliche subjektive Beurtei lungen nur behelfsweise befriedigt wurde.Furthermore, the brightness distribution is different Projectors are significantly different from each other. Therefore it for the technical development and production of Projection devices and their components as well from a commercial point of view as well as in the event of a guarantee len a constant demand an objective quality assessment to get what requirement has so far been unfulfilled remained and often through contradicting subjective judgment lungs were only temporarily satisfied.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein objektivierbares Prüf verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu offenbaren.The object of the invention is an objectifiable test proceed and a device for its implementation reveal.
Die Lösung besteht darin, daß mit dem Projektor die Bild wand ausgeleuchtet wird und am Ort eines Normalbeobachters die Lichtverteilung der Bildwand mit einer CCD-Kamera auf genommen wird und in einem elektronischen Prozessor pro grammgesteuert die so gewonnenen Grauwerte normiert und bezüglich einer standardisierten Grauwertverteilung und/oder bezüglich jeweils von Pixelgrauwerten eines be nachbarten Pixelbereiches differentiell verknüpft und mit vorgegebenen Schwellwerten größenmäßig verglichen werden, wobei gemäß deren Überschreitung eine Fehlerpixelvertei lungs-Darstellung erstellt und ggf. ausgegeben wird und dann eine verteilungsmäßige Bewertung dieser Fehlerpixel verteilung mit in einer Sichtbarkeitsanalyse ermittelten Verteilungskriterien erfolgt, womit eine Klassifizierung der Fehlerpixelverteilung erstellt wird, die als die Güte beurteilung ausgegeben wird.The solution is that with the projector the picture wall is illuminated and at the location of a normal observer the light distribution of the screen with a CCD camera is taken and pro in an electronic processor The gray values thus obtained are standardized and controlled by the program regarding a standardized gray value distribution and / or with respect to pixel gray values of a be neighboring pixel area differentially linked and with predetermined threshold values are compared in terms of size, where according to their exceeding an error pixel distribution presentation and, if necessary, output and then a distributional assessment of these error pixels distribution with determined in a visibility analysis Distribution criteria takes place, with which a classification the error pixel distribution is created which is called the goodness assessment is issued.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen ge offenbart.Advantageous designs are in the subclaims disclosed.
Die Vorrichtung ist in den Ansprüchen 10 bis 13 charakte risiert.The device is characterized in claims 10 to 13 rized.
Zur Gütebeurteilung wird die Helligkeits- bzw. Grauwert verteilung auf der Bildwand, die eine CCD-Kamera in elek trische Signale zeilenweise für spaltenweise angeordnete Pixel aufnimmt, erfaßt und in einem Prozessor programmge steuert ausgewertet. Da das durchschnittliche menschliche Auge sehr geringe Helligkeitsunterschiede von weniger als 10% als merklich erfassen kann und die Erfassungsbereiche mit einer Ausdehnung von weniger als einer Bogenminute noch erkannt werden, wird eine mehrstufige Aufbereitung der aufgenommenen Grauwerte vorgenommen. The brightness or gray value is used for quality assessment distribution on the screen that a CCD camera in elek trical signals line by line for columns arranged Recorded pixels, captured and programmge in a processor controls evaluated. Because the average human Eye very little difference in brightness of less than 10% as noticeable can capture and the coverage areas with an extent of less than one minute of arc a multi-stage preparation will still be recognized of the recorded gray values.
Zum einen erfolgt eine Normierung der aufgenommenen Grau werte bezüglich jeweils unterster und/oder oberster Grau werte.On the one hand, the recorded gray is standardized values for the bottom and / or top gray values.
Dann erfolgt eine Differenzierung der normierten Grauwerte zu einer als Referenz dienender Standard-Grauwertvertei lung einer einwandfreien Bildwand, die mit dem gleichen Projektor oder mit einem optimalen Projektor ermittelt wurden, sofern der Projektor zur Beurteilung ansteht, so daß nur noch die Abweichungen der Grauwerte zu der der Standardbildwand weiter betrachtet werden.The standardized gray values are then differentiated to a standard gray value distribution serving as a reference flawless projection screen with the same Projector or with an optimal projector if the projector is due for assessment, so that only the deviations of the gray values from that of the Standard screen can be viewed further.
Alternativ erfolgt eine Differenzierung der normierten Grauwerte der einzelnen Pixel zu den Werten der benachbar ten oder übernächst-benachbarten Pixel, wobei letzteres Vorgehen als Sobeloperation bezeichnet wird und eine ge wisse Mittelung zur Rauschunterdrückung erbringt.Alternatively, the normalized is differentiated Gray values of the individual pixels to the values of the neighboring th or the next but one neighboring pixels, the latter Procedure is called Sobeloperation and a ge know averaging for noise suppression.
Die so gewonnenen Differenzwerte werden dann bevorzugt ei ner Mittelwertbildung unterworfen, wobei um jedes Pixel zentriert 3 mal 3 bis 9 mal 9, vorzugsweise 5 mal 5 Pixel werte gemittelt werden. Der Operator der hierzu benutzt wird wird wird als Medianoperator bezeichnet.The difference values obtained in this way are then preferred ner averaged, with each pixel centered 3 times 3 to 9 times 9, preferably 5 times 5 pixels values are averaged. The operator used for this is referred to as the median operator.
Die Differenzwerte oder ggf. die Mittelwerte werden dann mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen, und deren Über schreitungen werden, wenn gewünscht bildlich oder tabella risch dargestellt, so daß eine Fehlerpixelverteilung gezeigt wird.The difference values or possibly the mean values are then compared with predetermined limit values, and their over If desired, the strikes become pictorial or tabular risch represented, so that an error pixel distribution will be shown.
Darüberhinaus wird eine statistische Clusteranalyse der Fehlerpixel vorgenommen, und die Cluster werden mit Ver teilungskriterien, die in einer Sichtbarkeitserhebung er mittelt wurden, geprüft.In addition, a statistical cluster analysis of the Error pixels made, and the clusters with Ver dividing criteria, which are included in a visibility survey were averaged, checked.
Die Bereiche, in denen die Prüfkriterien für die Cluster erfüllt sind, werden dann jeweils zur Anzeige gebracht oder bewertet ausgegeben. Somit können Störungen im Pro jektionsfeld durch Beschichtungsmängel, Falten, Wellen oder dergleichen in der Bildwand und auch Mängel des Pro jektors in der Helligkeitsverteilung zur Darstellung ge bracht werden und objektiv bewertet werden.The areas in which the test criteria for the cluster are then displayed or output rated. Thus, errors in the Pro jection field due to coating defects, wrinkles, waves or the like in the screen and also shortcomings of the pro ejectors in the brightness distribution for display are brought and evaluated objectively.
Die jeweils benutzten Schwellwerte wurden aufgrund einer statistische Erhebung mit einem Probandenkollektiv er stellt, dem Helligkeitsmuster an verschiedenen Stellen der Bildwand mit unterschiedlichen Grauwertverteilungen und unterschiedlichen Grauwertübergängen zur Beurteilung vor gestellt wurden. Hieraus ergab sich zum einen die minimale Graustufe, die noch erkennbar war und ist, als Schwell wert-Eichmaß. Weiter wurden anhand der Helligkeitsver teilungen der Muster statistische Verteilungen von Pixeln, die diesen Schwellwert überschreitende Grauwerte aufwiesen, auf Cluster untersucht, deren Noch-Erkennbarkeit von den Probanden herausgefunden worden war. Diese Verteilungen als auch die Schwellwerte lassen sich im einfachsten Fall verallgemeinern, für hochwertige Beurteilungen jedoch auch ortsabhängig festlegen, da das Auge bei schräger Betrach tung ein geringeres Auflösungsvermögen hat, andererseits Falten, Knicke und Wellen bei Schräglicht stärker hervor treten. Die Erhebung läßt sich ebenso für unterschiedliche Spektralbereiche durchführen, indem das Licht beim Projizieren durch geeignete Filter geleitet wird oder von monochromen Lichtquellen erzeugt wird.The threshold values used were based on a statistical survey with a group of volunteers represents the brightness pattern in different places of the Screen with different gray value distributions and different gray value transitions for assessment were asked. On the one hand, this resulted in the minimum Grayscale that was and is still recognizable as a swell value-gauge. Furthermore, based on the brightness ver division of the patterns statistical distributions of pixels, which had gray values that exceeded this threshold value, examined for clusters whose still recognizability by the Subjects had been found. These distributions as well as the threshold values can be in the simplest case generalize, but also for high-quality assessments Determine location-dependent, since the eye when looking obliquely less resolution, on the other hand Wrinkles, kinks and waves are more prominent in oblique conditions to step. The survey can also be done for different Perform spectral ranges by the light at Projecting through suitable filters or by monochrome light sources is generated.
Die gewonnenen Schwellwerte und Verteilungs-Sichtbarkeits kriterien sind durch diese statistische Erhebung mittels eines Probandenkollektivs eindeutig festgelegt, und es bleibt lediglich eine Gütebewertungsskala bezüglich der Clustergrößen und -intensität in der freien Wahl der Fachleute.The threshold values and distribution visibility obtained This statistical survey means that criteria are met of a volunteer collective, and it all that remains is a quality rating scale regarding the Cluster sizes and intensity in the free choice of Professionals.
Zur einfachen, objektiven Standardisierung der Schwellwer te wird dieser in einem bestimmten Graumuster verkörpert, das jederzeit mit der zu überprüfenden Projektonsvorrich tung dargestellt und mit der CCD-Kamera wiederaufgenommen werden kann. Eine musterbezogene differentielle Auswertung der Grauwerte des wiederaufgenommenen Graumusters gibt dann unmittelbar oder, mit einem für das Muster bekannten Faktor normiert, den Schwellwert. Dieser ist unmittelbar auf diejenige Grauwertverteilung, die bei einer vollen Ausleuchtung ermittelt wird, nach entsprechender differen tieller Aufbereitung der Grauwerte, wie beschrieben, anzu wenden ist. Die absolute Helligkeit sowie die Projektorei genschaften und die Reflexionsstörungen der Bildwand sind dabei durch die musterbezogene Schwellwertbildung ohne Auswirkung auf das Ergebnis. Es wird entlang der Muster kanten jeweils die bekannte Graustufe des Musters dem ge messenen Sprung der Grauwerte zugeordnet und proportional dazu der Schwellwert gebildet, der an der durch die allgemeine, vorbeschriebene Erhebung bekannten Grenze der Beobachtbarkeit liegt.For simple, objective standardization of the threshold te is embodied in a certain gray pattern, at any time with the project device to be checked shown and resumed with the CCD camera can be. A pattern-based differential evaluation which gives gray values of the resumed gray pattern then immediately or, with one known for the pattern Factor normalized, the threshold. This is immediate to the gray value distribution that is used for a full Illumination is determined according to corresponding differences the gray values as described is turning. The absolute brightness as well as the project properties and the reflection disorders of the screen are thereby by the pattern-related threshold value formation without Impact on the result. It will go along the pattern edged the known gray scale of the pattern to the ge measured jump of gray values assigned and proportional for this purpose, the threshold value formed at the by the general, previously described survey known limit of Observability lies.
Eine Ausgestaltung der Prüfvorrichtung ist in Fig. 1 dar gestellt.An embodiment of the test device is shown in Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Prüfvorrichtung mit einem Projektor P, der eine Bildwand B ausleuchtet, die von einer CCD-Kamera K aufgenommen wird, die am Platz eines Normalbeobachters aufgestellt ist. Die Bildsignale der Kamera K sind einem Prozessor PC zugeleitet, der ein Programm zur Durchführung der Verfahrensschritte nach der Erfindung enthält. Die Grauwertverteilung sowie die Werteverteilungen nach den einzelnen Verfahrenschritten, der Differenzierung, der Mittelwertbildung, der Schwellwertapplikation und der Clu steranalyse sind auf dem Ausgabemedium D, einem Drucker und/oder Display darzustellen. Fig. 1 shows a test device with a projector P, which illuminates a screen B, which is recorded by a CCD camera K, which is set up in the place of a normal observer. The image signals of the camera K are fed to a processor PC which contains a program for carrying out the method steps according to the invention. The gray value distribution and the value distributions according to the individual process steps, the differentiation, the averaging, the threshold value application and the cluster analysis are to be shown on the output medium D, a printer and / or display.
Für die Erhebung der statistischen Relevanz und die Er mittlung der Schwellwerte ist eine Grauwertmustervorlage V in den Projektor P eingesetzt. Falls Farbfehler beurteilt werden sollen, wird auch ein Filter F in den Strahlengang eingesetzt.For the collection of statistical relevance and the Er Averaging the threshold values is a gray value pattern template V inserted in the projector P. If color errors are assessed should also be a filter F in the beam path used.
Verfahrenspezifisch an der Vorrichtung sind also die An ordnung vom Projektor P und der Kamera K vor der Bildwand B, das Programm und die Prüfmaßstäbe in Form gespeicherter Schwellwerte und statistischer Clusterbewertungsdaten und/oder einer Grauwert-Mustervorlage V.The method is specific to the device order of the projector P and the camera K in front of the screen B, the program and the test standards in the form of saved Thresholds and statistical cluster assessment data and / or a gray scale template V.
Claims (13)
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