Введение к работе
Актуальность работы, В настоящее время системы обработки и отображения видеоинформации входят в состав большинства радиоэлектронных комплексов и в значительной мере определяют качество их работы. Использование цвета является одним из путей повышения эффективности таких систем. Решение данной проблемы необходимо для совершенствования многих существующих и разрабатываемых систем: телевизионных, мультимедийных, а также систем специального назначения. Некоторые важные аспекты использования цвета в системах обработки и отображения нуждаются в дополнительном исследовании и включении в нормативные документы.
Оценка и учет характеристик преобразования и восприятия цветовой информации позволяет сформулировать технические требования к системам обработки информации и управления. Использование новых методов колориметрических измерений обеспечивает повышение их точности и быстродействия.
Анализ литературы показал, что стандартные колориметрические системы обладают существенными недостатками и не дают возможности количественно оценить и объяснить некоторые эффекты цветовосприятия, например пороговые эффекты, эффекты Бецольда-Брюкке и Бецольда-Эбнея. В связи с этим возникла необходимость совершенствования векторной системы представления цвета.
Актуальной задачей является выработка универсального критерия и на его основе сравнительная оценка качества систем отображения цветовой видеоинформации при различных условиях наблюдения.
Точность существующих методов колориметрических измерений недостаточна для решения подобных проблем и должна быть повышена за счет отказа от традиционных и реализации всех возможностей новых методов.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является количественная оценка характеристик восприятия цветовой информации зрительной системой человека, совершенствование методов их измерения и выработка практических рекомендаций для проектирования, и эксплуатации радиоэлектронных систем отображения видеоинформации в цвете. Для достижения этой цели необходимо решить следующие основные задачи:
-
проанализировать достоинства и недостатки существующих колориметрических систем, рассмотреть традиционные методы колориметрических измерений и оценить возможность применения новых методов при таких измерениях;
-
разработать систему представления цвета, адекватно учитывающую особенности отображения и восприятия цвета зрительной системой человека;
-
провести с использованием этой модели теоретические и экспериментальные исследования характеристик цветовосприятия;
-
провести экспериментальные исследования с использованием новых методов и уточнить требования к ним и границы применимости;
-
дать итоговую оценку предложенным методам и выработать рекомендации для практического применения результатов диссертационной работы.
Методика исследования. При проведении теоретических исследований использованы базовые математические методы векторных и аффинных преобразований в соответствующих пространствах. На различных этапах исследования использован аппарат матричных операций, основные преобразования аналитической геометрии и математические методы колориметрии. Экспериментальные исследования проведены как на разработанных и
изготовленных действующих макетах устройств, так и на математических моделях с помощью ЭВМ.
Научная новизна работы состоит в следующем:
предложена для использования психофизическая векторная система представления цвета с нелинейным преобразованием амплитуд R,G,B.
показано, что в рамках данной системы известные нелинейные эффекты Бецольда-Брюкке и Бецольда-Эбнея могут быть адекватно математически описаны;
рассмотрен с новых позиций вопрос о влиянии источника белого света при колориметрических измерениях;
с использованием новой векторной системы впервые получены экспериментальные результаты измерений порогов цветовосприятия при воспроизведении цветов на дисплее;
разработаны и уточнены отдельные положения метода оценки качества воспроизведения информации в цвете; с использованием предложенного критерия качества получены сравнительные оценки качества устройств отображения различных типов при различных условиях наблюдения;
проведены экспериментальные исследования устройств отображения видеоинформации с помощью новых тестовых пространственных сигналов в виде цветных зон Френеля;
предложен нетрадиционный метод спектроколориметрических измерений на основе перестраиваемого акустооптического фильтра и с его помощью выполнены экспериментальные исследования характеристик устройств отображения.
Практическая ценность результатов работы. Разработана векторная система представления цвета с нелинейным преобразованием интенсивности, позволяющая количественно оценить ряд эффектов цветовосприятия для комплексной оценки качества систем отображения, а также метод колориметрических измерений на основе перестраиваемого акустооптического фильтра, отличающийся высокой точностью и хорошими адаптивными возможностями.
Проведенные теоретические исследования позволили получить следующие практические результаты:
предложена психофизическая система представления цвета с нелинейным преобразованием интенсивности;
изучено влияние источника белого света на восприятие цветной видеоинформации и представлены соответствующие количественные оценки, показано, что изменение длины волны света при различных источниках белого может достигать 75 нм;
разработаны методы оценки качества устройств отображения цветной видеоинформации и проведено сравнение различных типов данных устройств; обоснована величина оптимального расстояния наблюдения для дисплеев различных типов;
разработаны аппаратно-программные формирователи тестовых пространственных сигналов для оценки качества устройств отображения;
проведены измерения цветовых координат с помощью предложенного акустооптического метода и определены требования к акустооптическому фильтру для этих целей: спектральное разрешение не хуже 3 нм при дифракционной эффективности до 50%.
Реализация работы. Предложенные методики и результаты исследований использованы при проведении НИР в ОАО «НИИ РЭК», АО «Радиоавионика», испытательной лаборатории электрооборудования «Сертис», внедрены в учебный процесс в БГТУ.
Апробация работы. Основные теоретические выводы и практические эезультаты доложены на:
2-й международной конференции по оптической обработке информации [С-Петербург, 1996 г.);
VII международной научно-технической конференции "Оптические, эадиоволновые, тепловые методы и средства контроля природной среды, материалов и промышленных изделий" (г. Череповец, 1997 г.);
II Всероссийской научной конференции студентов-радиофизиков [г. С-Петербург, 1998 г.);
54-й научно-технической конференции НТО РЭС им. А.С.Попова [г. С-Петербург, 1999 г.)
3-й международной конференции по оптической обработке информации [г. Москва, 1999 г.)
Четвертой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности" [г. С-Петербург, 1999 г.)
научно-технических семинарах профессорско-преподавательского состава 5ГТУ, СПб, 1998, 1999 г.г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Вклад автора в разработку проблемы. Основные научные положения,
теоретические выводы и рекомендации, результаты экспериментальных
исследований получены автором самостоятельно. Постановка задач теоретических
исследований, макетирование, а также моделирование на ЭВМ выполнялись
:овместно с соавторами, фамилии которых указаны в списке опубликованных работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 155
