《光电显示成像基础》PPT课件.ppt

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1、数字成像原理与数字成像原理与数字印刷数字印刷视觉与色彩教研室视觉与色彩教研室 参考书：参考书：1 1、光电显示技术光电显示技术光电显示技术光电显示技术李文峰等李文峰等李文峰等李文峰等 清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社2 2、数字印刷技术数字印刷技术数字印刷技术数字印刷技术 姚海根姚海根姚海根姚海根 著著著著 轻工出版社轻工出版社轻工出版社轻工出版社3 3、数字印刷与计算机直接制版技术数字印刷与计算机直接制版技术数字印刷与计算机直接制版技术数字印刷与计算机直接制版技术 胡维友胡维友胡维友胡维友 著著著著 印刷印刷印刷印刷 工业出版社工业出版社工业出版社工业出版社4 4、数

2、字成像基础及系统技术数字成像基础及系统技术数字成像基础及系统技术数字成像基础及系统技术晏磊晏磊晏磊晏磊 著著著著 电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社5 5、数字印刷原理与工艺数字印刷原理与工艺数字印刷原理与工艺数字印刷原理与工艺张逸新张逸新张逸新张逸新 等著等著等著等著 中国轻工出版社中国轻工出版社中国轻工出版社中国轻工出版社 数字成像原理与数字印刷数字成像原理与数字印刷第一篇：显示成像原理与技术第一篇：显示成像原理与技术第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础第二章第二章第二章第二章 典型的显示技术典型的显示技术典型的显

3、示技术典型的显示技术第三章第三章第三章第三章 其他显示技术其他显示技术其他显示技术其他显示技术第四章第四章第四章第四章 大屏幕显示技术大屏幕显示技术大屏幕显示技术大屏幕显示技术第二篇：数字硬拷贝成像原理与技术第二篇：数字硬拷贝成像原理与技术第五章第五章第五章第五章 数字复制成像技术概述数字复制成像技术概述数字复制成像技术概述数字复制成像技术概述第六章第六章第六章第六章 计算机到直接制版技术计算机到直接制版技术计算机到直接制版技术计算机到直接制版技术第七章第七章第七章第七章 静电成像技术静电成像技术静电成像技术静电成像技术第八章第八章第八章第八章 喷墨成像技术喷墨成像技术喷墨成像技术喷墨成像技术

4、第九章第九章第九章第九章 其他数字复制技术其他数字复制技术其他数字复制技术其他数字复制技术第十章第十章第十章第十章 数字复制品质量检测与评价数字复制品质量检测与评价数字复制品质量检测与评价数字复制品质量检测与评价第一节第一节第一节第一节 光电显示技术概述光电显示技术概述光电显示技术概述光电显示技术概述 第二节第二节第二节第二节 显示参量与人眼的视觉因素显示参量与人眼的视觉因素显示参量与人眼的视觉因素显示参量与人眼的视觉因素 第三节第三节第三节第三节 显示器件的主要性能显示器件的主要性能显示器件的主要性能显示器件的主要性能 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基

5、础光电显示成像基础第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础第一节第一节第一节第一节 光电显示技术概述光电显示技术概述光电显示技术概述光电显示技术概述 人由感人由感觉觉器官从外界器官从外界获获得信息：得信息：视觉视觉听听觉觉触触觉觉味味觉觉嗅嗅觉觉 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础 研究显示技术的意义研究显示技术的意义研究显示技术的意义研究显示技术的意义显显示？示？对对信息的表示信息的表示目前限定目前限定为为基于光基于光电电子手段子手段产产生的生的视觉视觉效果效果60%？20%15%3%2%所以，所以，图图像像显显示已成示已成为为信

6、信息息显显示中最重要的方式！示中最重要的方式！显显示技示技术归术归于光于光电电子技子技术术。显显示屏，手机屏，投影，示屏，手机屏，投影，第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础 光电子技术（光电子技术（optical electronic）：由光学、激光、）：由光学、激光、电子学和信息技术组成，相互渗透和交叉。电子学和信息技术组成，相互渗透和交叉。包括：光信号的包括：光信号的产产生、生、传输传输、调调制、放大、制、放大、频频率率转转换换和和检测检测，以及光信息，以及光信息处处理等。理等。光光电电子技子技术术：以物理学以物理学为为基基础础；涵盖：

7、激光技涵盖：激光技术术 光波光波导导技技术术 光光检测检测技技术术 光光计计算和信息算和信息处处理技理技术术 光存光存储储技技术术 光光电显电显示技示技术术 激光加工与激光生物技激光加工与激光生物技术术 光生伏特技光生伏特技术术 光光电电照明技照明技术术 等等等等 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础开开创创了光了光电电子子时时代；代；是当今世界上是当今世界上竞竞争最争最为为激烈的高新技激烈的高新技术领术领域之一；域之一；已渗透到当今工已渗透到当今工业业、社会生活和、社会生活和军军事事领领域等各个方面。域等各个方面。第一章第一章第一章第一章

8、 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础 显示技术的发展历史显示技术的发展历史显示技术的发展历史显示技术的发展历史1897年发明阴极射线管年发明阴极射线管 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础1950年第一台球面年第一台球面CRT显示器问世显示器问世1983年出现了年出现了LCD显示显示器器陆续出现了其他显示技术陆续出现了其他显示技术（有机电致发光，等离子（有机电致发光，等离子体显示，等）体显示，等）构筑了大众媒体时代的现构筑了大众媒体时代的现构筑了大众媒体时代的现构筑了大众媒体时代的现代工业社会代工业社会代工业社

9、会代工业社会构筑了个人媒体为主导构筑了个人媒体为主导构筑了个人媒体为主导构筑了个人媒体为主导的现代信息社会的现代信息社会的现代信息社会的现代信息社会 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础 光电显示器件分类光电显示器件分类光电显示器件分类光电显示器件分类 汇总汇总：电电子表、子表、计计算器的数字算器的数字显显示板；示板；手机、手机、MP3、MP4的的显显示屏；示屏；CD、DVD、数、数码码相机的小相机的小监视监视屏；屏；汽汽车仪车仪表表盘盘；个人个人电脑电脑的的显显示器；示器；电视电视屏；屏；投影投影仪仪；电电子公告板；子公告板；巨型巨型显显

10、示屏；示屏；第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础分分类类：第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础分类（续）：分类（续）：第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础分类（续）：分类（续）：水幕电影水幕电影水幕电影水幕电影头盔显示器是虚拟现实应用中的头盔显示器是虚拟现实应用中的3DVR图形显示与观察设备，可单独与主图形显示与观察设备，可单独与主机相连以接受来自主机的机相连以接受来自主机的3DVR图形信号。使用方式为头戴式，辅以三个图形信号。使用方

11、式为头戴式，辅以三个自由度的空间跟踪定位器可进行自由度的空间跟踪定位器可进行VR输出效果观察，同时观察者可做空间上输出效果观察，同时观察者可做空间上的自由移动，如；自由行走、旋转等，沉浸感极强，在的自由移动，如；自由行走、旋转等，沉浸感极强，在VR效果的观察设备效果的观察设备中，头盔显示器的沉浸感优于显示器的虚拟现实观察效果，逊于虚拟三维中，头盔显示器的沉浸感优于显示器的虚拟现实观察效果，逊于虚拟三维投影显示和观察效果，在投影式虚拟现实系统中，头盔显示器作为系统功投影显示和观察效果，在投影式虚拟现实系统中，头盔显示器作为系统功能和设备的一种补充和辅助。能和设备的一种补充和辅助。3DVR-三维数

12、字视频录像机三维数字视频录像机 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础第第第第 二节二节二节二节 显示参量与人眼的视觉因素显示参量与人眼的视觉因素显示参量与人眼的视觉因素显示参量与人眼的视觉因素 2.1 2.1 显示参量显示参量显示参量显示参量（1）光通量）光通量（2）发

13、光强度）发光强度光源单位时间内发出的光量；单位：流明（光源单位时间内发出的光量；单位：流明（lm）光源在给定方向单位立体角内辐射的光通量；光源在给定方向单位立体角内辐射的光通量；单位：坎德拉（单位：坎德拉（cd）第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础（3）光照度）光照度单位受光面积上所接单位受光面积上所接受的光通量；受的光通量；单位：勒克斯（单位：勒克斯（lx）第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础（4）亮度）亮度垂直于传播方向单位面积上发光强度；垂直于传播方向单位面积上发光强度；单位：卡德

14、拉单位：卡德拉/平米（平米（cd/m2）第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础2.2 2.2 人眼的视觉因素人眼的视觉因素人眼的视觉因素人眼的视觉因素眼睛：椎体细胞、杆体细胞；眼睛：椎体细胞、杆体细胞；明适应、暗适应、等明适应、暗适应、等颜色基础：颜色基础：第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础第三节第三节第三节第三节 显示器件的主要性能显示器件的主要性能显示器件的主要性能显示器件的主要性能 1.1.像素像素像素像素构成图像的最小面积单位构成图像的最小面积单位 第一章第一章第一章第一章 光电

15、显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础最小单元的构成：最小单元的构成：第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础问题：问题：同一个图像在制式分别为同一个图像在制式分别为SVGA和UXGA，但尺尺寸相同的显示器上寸相同的显示器上100%100%比例显示时，那个显示的图像尺比例显示时，那个显示的图像尺寸大？寸大？2.2.亮度亮度亮度亮度 -cd/mcd/m2 2 (0.0350000 cd/m (0.0350000 cd/m2 2;室内显

16、示器室内显示器70cd/m70cd/m2 2,室外显示器室外显示器-300cd/m-300cd/m2 2)第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础3.3.亮度均匀性亮度均匀性亮度均匀性亮度均匀性 -在不同区域亮度的一致性在不同区域亮度的一致性在不同区域亮度的一致性在不同区域亮度的一致性 (100%*(100%*亮度亮度亮度亮度/平均亮度）平均亮度）平均亮度）平均亮度）第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础4.4.对比度和灰度对比度和灰度对比度和灰度对比度和灰度对比度对比度对比度对比度:画面上最

17、大亮度与最小亮度之比画面上最大亮度与最小亮度之比画面上最大亮度与最小亮度之比画面上最大亮度与最小亮度之比受环境光照影响受环境光照影响显示器一般选为显示器一般选为30:1 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础灰度灰度灰度灰度:画面上亮度的等级差别画面上亮度的等级差别画面上亮度的等级差别画面上亮度的等级差别一般电视应该有至少一般电视应该有至少一般电视应该有至少一般电视应该有至少8 8级灰度；级灰度；级灰度；级灰度；人眼可分辨的最大人眼可分辨的最大人眼可分辨的最大人眼可分辨的最大 灰度级为灰度级为灰度级为灰度级为100100级！？级！？级！？级！

18、？第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础灰度级的影响：灰度级的影响：灰度级的影响：灰度级的影响：第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础图像显示需要的灰度级：图像显示需要的灰度级：图像显示需要的灰度级：图像显示需要的灰度级：第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础5.5.分辨率分辨率分辨率分辨率指单位面积上显示像素的数量。指单位面积上显示像素的数量。指单位面积上显示像素的数量。指单位面积上显示像素的数量。常用水平方向可显示的总像素数表示。常用水

19、平方向可显示的总像素数表示。常用水平方向可显示的总像素数表示。常用水平方向可显示的总像素数表示。例子：例子：例子：例子：1717英寸的英寸的英寸的英寸的CRTCRT显示器，最大显示器，最大显示器，最大显示器，最大显示宽度是显示宽度是显示宽度是显示宽度是320mm320mm，标称的点距是，标称的点距是，标称的点距是，标称的点距是，则水平点距为：则水平点距为：则水平点距为：则水平点距为：=0.243mm0.243mm于是：于是：于是：于是：分辨率分辨率分辨率分辨率=320/0.243=1316(=320/0.243=1316(个像素个像素个像素个像素)分辨率分辨率分辨率分辨率 =最大显示宽度最大显

20、示宽度最大显示宽度最大显示宽度/水平点距水平点距水平点距水平点距 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础6.6.清晰度和分辨力清晰度和分辨力清晰度和分辨力清晰度和分辨力清晰度：指人眼能察觉到的图像细节清晰的程度。清晰度：指人眼能察觉到的图像细节清晰的程度。清晰度：指人眼能察觉到的图像细节清晰的程度。清晰度：指人眼能察觉到的图像细节清晰的程度。用光栅高度范围内能分辨的等宽度黑白条纹用光栅高度范围内能分辨的等宽度黑白条纹用光栅高度范围内能分辨的等宽度黑白条纹用光栅高度范围内能分辨的等宽度黑白条纹 数目或电视扫描行数来表示。数目或电视扫描行数来表示

21、。数目或电视扫描行数来表示。数目或电视扫描行数来表示。如在垂直方向能分辨如在垂直方向能分辨如在垂直方向能分辨如在垂直方向能分辨250250对黑白条纹，则称对黑白条纹，则称对黑白条纹，则称对黑白条纹，则称 垂直清晰度为垂直清晰度为垂直清晰度为垂直清晰度为500500线。线。线。线。平板显示器平板显示器平板显示器平板显示器720720线；线；线；线；CRTCRT显示器显示器显示器显示器620620线线线线从网上下载图片！从网上下载图片！从网上下载图片！从网上下载图片！第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础清晰度不同：清晰度不同：清晰度不同：清晰度

22、不同：第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础分辨力特性由什么决定？分辨力特性由什么决定？分辨力特性由什么决定？分辨力特性由什么决定？H(H(含含含含620620个个单元点单元点单元点单元点)显示器光点直径：显示器光点直径：显示器光点直径：显示器光点直径：d=H/620d=H/620分辨力：人眼观察图像清晰程度的标志，与清晰度定义分辨力：人眼观察图像清晰程度的标志，与清晰度定义分辨力：人眼观察图像清晰程度的标志，与清晰度定义分辨力：人眼观察图像清晰程度的标志，与清晰度定义 近似，可以用图像像素点的数量来表示。近似，可以用图像像素点的数量来表示。

23、近似，可以用图像像素点的数量来表示。近似，可以用图像像素点的数量来表示。如如如如SVGASVGA彩色显示器的分辨力是彩色显示器的分辨力是彩色显示器的分辨力是彩色显示器的分辨力是800600800600，代，代，代，代 表画面由表画面由表画面由表画面由800600800600个像素点构成。个像素点构成。个像素点构成。个像素点构成。第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础7.7.发光颜色发光颜色发光颜色发光颜色用发射光谱或色度坐标表示。用发射光谱或色度坐标表示。用发射光谱或色度坐标表示。用发射光谱或色度坐标表示。实验一：给出实验一：给出实验一：给出

24、实验一：给出CRTCRT和和和和LCDLCD显示器的光谱和色坐标、显示器的光谱和色坐标、显示器的光谱和色坐标、显示器的光谱和色坐标、色域色域色域色域 第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础8.8.余辉时间余辉时间余辉时间余辉时间来源于来源于来源于来源于CRTCRT显示器荧光粉的发光特点：指荧光粉的显示器荧光粉的发光特点：指荧光粉的显示器荧光粉的发光特点：指荧光粉的显示器荧光粉的发光特点：指荧光粉的发光从电子轰击停止后开始减小到电子轰击时稳定发光从电子轰击停止后开始减小到电子轰击时稳定发光从电子轰击停止后开始减小到电子轰击时稳定发光从电子轰击停

25、止后开始减小到电子轰击时稳定亮度的亮度的亮度的亮度的1/101/10所经历的时间。决定于荧光粉的性质。所经历的时间。决定于荧光粉的性质。所经历的时间。决定于荧光粉的性质。所经历的时间。决定于荧光粉的性质。一般一般一般一般CRTCRT荧光粉的余辉时间从几百纳秒到几十秒。荧光粉的余辉时间从几百纳秒到几十秒。荧光粉的余辉时间从几百纳秒到几十秒。荧光粉的余辉时间从几百纳秒到几十秒。*纳秒？纳秒？纳秒？纳秒？第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础9.9.图像数据率图像数据率图像数据率图像数据率指在一定时间内、一定速度下，显示系统能将多少指在一定时间内、

26、一定速度下，显示系统能将多少指在一定时间内、一定速度下，显示系统能将多少指在一定时间内、一定速度下，显示系统能将多少单元的信息转换成图文并显示出来。单元的信息转换成图文并显示出来。单元的信息转换成图文并显示出来。单元的信息转换成图文并显示出来。如果已知一个字符或一个像素是以如果已知一个字符或一个像素是以如果已知一个字符或一个像素是以如果已知一个字符或一个像素是以n n比特（比特（比特（比特（bitbit）表）表）表）表示，数据率可以换算成比特示，数据率可以换算成比特示，数据率可以换算成比特示，数据率可以换算成比特/秒（秒（秒（秒（bpsbps）。）。）。）。例子：例子：计算：一个满帧图像，分辨

27、率为计算：一个满帧图像，分辨率为计算：一个满帧图像，分辨率为计算：一个满帧图像，分辨率为VGRVGR制式制式制式制式640*480640*480像素，每像素量化量为像素，每像素量化量为像素，每像素量化量为像素，每像素量化量为8bit8bit，刷新频率为，刷新频率为，刷新频率为，刷新频率为30Hz30Hz，则，则，则，则一秒钟视频图像的资料长度为多少字节？一秒钟视频图像的资料长度为多少字节？一秒钟视频图像的资料长度为多少字节？一秒钟视频图像的资料长度为多少字节？第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础10.10.其他其他其他其他环境光照：影响对比

28、度环境光照：影响对比度环境光照：影响对比度环境光照：影响对比度收看距离收看距离收看距离收看距离:收看电视要大于收看电视要大于收看电视要大于收看电视要大于2m2m，电脑则，电脑则，电脑则，电脑则50cm50cm左右。左右。左右。左右。辐射：辐射：辐射：辐射：CRTCRT的辐射明显大于其他类型，其他显示器的辐射明显大于其他类型，其他显示器的辐射明显大于其他类型，其他显示器的辐射明显大于其他类型，其他显示器 件之间差别不大。件之间差别不大。件之间差别不大。件之间差别不大。缺陷点，可靠性，等等。缺陷点，可靠性，等等。缺陷点，可靠性，等等。缺陷点，可靠性，等等。要点汇总：要点汇总：要点汇总：要点汇总：显

29、显示技示技术术基本概念基本概念显显示性能指示性能指标标（光电子技术，显示器件光电子技术，显示器件）显显示参量示参量（光通量，发光强度，光照度，亮度）（光通量，发光强度，光照度，亮度）（像素，亮度和亮度均匀性，对比度和灰度，（像素，亮度和亮度均匀性，对比度和灰度，分辨率，清晰度和分辨力，发光颜色，分辨率，清晰度和分辨力，发光颜色，余辉时间，图像数据率等）余辉时间，图像数据率等）第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础思考题：思考题：思考题：思考题：1 1 1 1）光电显示器件有哪些分类？）光电显示器件有哪些分类？）光电显示器件有哪些分类？）光电显

30、示器件有哪些分类？2 2 2 2）显示器件的光度量有哪些？）显示器件的光度量有哪些？）显示器件的光度量有哪些？）显示器件的光度量有哪些？3 3 3 3）简述色彩再现原理？）简述色彩再现原理？）简述色彩再现原理？）简述色彩再现原理？4 4 4 4）表征显示器件的主要性能指标有哪些）表征显示器件的主要性能指标有哪些）表征显示器件的主要性能指标有哪些）表征显示器件的主要性能指标有哪些 5 5 5 5）计算：一个满帧图像，分辨力为）计算：一个满帧图像，分辨力为）计算：一个满帧图像，分辨力为）计算：一个满帧图像，分辨力为VGAVGAVGAVGA制式制式制式制式6406406406404804804804

31、80 像素，每个像素量化为像素，每个像素量化为像素，每个像素量化为像素，每个像素量化为8bit8bit8bit8bit，刷新频率为，刷新频率为，刷新频率为，刷新频率为30Hz30Hz30Hz30Hz，则，则，则，则 一秒钟视频图像的足疗长度为多少字节？一秒钟视频图像的足疗长度为多少字节？一秒钟视频图像的足疗长度为多少字节？一秒钟视频图像的足疗长度为多少字节？假设拨号上网的速率为，以这样的速率传假设拨号上网的速率为，以这样的速率传假设拨号上网的速率为，以这样的速率传假设拨号上网的速率为，以这样的速率传 送一分钟的图像资料大约要多少时间才能完成？假送一分钟的图像资料大约要多少时间才能完成？假送一分钟的图像资料大约要多少时间才能完成？假送一分钟的图像资料大约要多少时间才能完成？假 设图像压缩比为设图像压缩比为设图像压缩比为设图像压缩比为50:150:150:150:1，实时传输图像需要多大的实时传输图像需要多大的实时传输图像需要多大的实时传输图像需要多大的 传输速率？传输速率？传输速率？传输速率？第一章第一章第一章第一章 光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础光电显示成像基础