γ校正最初只是為了消除整個(gè)顯示系統(tǒng)的非線性誤差而引入的， 由于在此前相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)顯示終端的主導(dǎo)地位一直為CRT 所占據(jù)，所以這種經(jīng)過(guò)γ校正后的原始圖像數(shù)據(jù)已經(jīng)被確定為標(biāo)準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)。短期來(lái)看，這種圖像數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)還不能被新的標(biāo)準(zhǔn)所取代。為了保證灰度級(jí)在平板顯示器上的正確復(fù)現(xiàn)，在顯示過(guò)程中必須進(jìn)行灰度級(jí)校正。

圖2 L ED 上實(shí)際的和理想的圖像數(shù)據(jù)的偏差。 （a）原始圖像數(shù)據(jù)； （b）圖像數(shù)據(jù)的偏差。

4 灰度級(jí)差檢測(cè)分析方法的提出和實(shí)現(xiàn)

4. 1 測(cè)試

實(shí)驗(yàn)中使用的測(cè)試儀器主要有柯美CS2100A色彩亮度計(jì)、柯美CL2200 色彩照度計(jì)和溫濕度計(jì)等。

測(cè)試條件如下：

（1）相對(duì)環(huán)境照度變化小于±10 %;

（2）測(cè)試距離在3. 5 ~5. 0 m ,測(cè)試時(shí)相對(duì)測(cè)試位置不發(fā)生變化；

（3）測(cè)試單元最小面積不得小于0. 5 m2 ;

（4）采集面積不得小于4 ×4 ,16 個(gè)像素點(diǎn)。

測(cè)試方法如下：

（1）采集儀器水平放置地面，與待測(cè)屏幕保持在同一高度，鏡頭視野完全覆蓋于待測(cè)屏幕內(nèi)，采集積分面最少覆蓋16 個(gè)像素點(diǎn)；

（2）黑屏狀態(tài)下，測(cè)試屏幕亮度及環(huán)境照度均值，同時(shí)記錄環(huán)境溫濕度值；

（3）屏幕滿負(fù)荷工作30 min 后，開(kāi)始測(cè)試；

（4）全屏隨機(jī)選取9 點(diǎn)測(cè)試，每組測(cè)試點(diǎn)、每級(jí)灰度連續(xù)測(cè)試5 次，取均值，記錄。

4. 2 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)γ校正原理，任何L ED 顯示屏的顯示數(shù)據(jù)目前為8~10 bit ,以8 bit 顯示數(shù)據(jù)為例，設(shè)定屏幕的灰度等級(jí)能力為8 bit , 在灰度級(jí)正確顯示的前提下，得到如下灰度函數(shù)，如圖3 所示。

圖3 L ED 顯示灰度函數(shù)

圖中的橫向坐標(biāo)為屏幕顯示的8 bit 顯示數(shù)據(jù)（d）:0~255 ,縱坐標(biāo)為這些顯示數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的顯示屏幕顯示的相對(duì)亮度數(shù)值（L）.

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)格化處理后，該函數(shù)的灰度級(jí)差分布情況如圖4 所示。

圖4 L ED 顯示8 bit 灰度等級(jí)的級(jí)差分布

圖4 中的橫向坐標(biāo)仍為屏幕顯示的8 bit 顯示數(shù)據(jù)（d）:0~255 ;縱坐標(biāo)為這些顯示數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的具有8 bit 灰度等級(jí)顯示精度的屏幕顯示的相對(duì)亮度數(shù)值之間的灰度級(jí)差（ΔL）.可以看到，由于精度的問(wèn)題，灰度差的增量有畸變之處；同時(shí)可以看到這種量化的畸變從一定程度上反映出顯示屏的灰度控制精度。

如果屏幕的灰度等級(jí)能力提高到10 bit ,此時(shí)灰度級(jí)差分布情況如圖5 所示。

圖5 中的橫向坐標(biāo)仍為屏幕顯示的8 bit 顯示數(shù)據(jù)（d）:0~255 ;縱坐標(biāo)為這些顯示數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的具有10 bit 灰度等級(jí)顯示精度的屏幕顯示的相對(duì)亮度數(shù)值之間的灰度級(jí)差（ΔL）.

通過(guò)分析得到，具有8 bit 灰度等級(jí)顯示能力的顯示屏灰度增量畸變幅度約為4 ‰ ,而10 bit灰度等級(jí)顯示能力的顯示屏灰度增量畸變幅度控制在1 ‰左右，因而通過(guò)數(shù)據(jù)分析可以得到灰度等級(jí)的控制精度。

圖5 L ED 顯示10 bit 灰度等級(jí)的級(jí)差分布

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

如果測(cè)量?jī)x器的精度在±0. 1 cd/ m2 ,而環(huán)境照度在5 lx 以下，變化量參照前面的測(cè)量條件說(shuō)明，通過(guò)灰度增量畸變檢測(cè)的方法可以初步獲得8~15 bit 顯示屏的灰度控制精度。但是在某些實(shí)際條件下，由于測(cè)量環(huán)境及儀器的誤差，加之顯示屏灰度控制的偏差可能影響測(cè)量的結(jié)果。

因此，在一定的條件下，采用灰度增量畸變統(tǒng)計(jì)分布的方式，可以更加準(zhǔn)確地評(píng)估顯示屏的灰度控制精度。對(duì)8 bit 和10 bit 灰度等級(jí)顯示能力的顯示屏增量畸變幅度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到如圖6所示的分布。

圖6 L ED 顯示8 bit 灰度等級(jí)的級(jí)差統(tǒng)計(jì)

圖6 和圖7 所示的是灰度增量畸變幅度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，圖中橫向坐標(biāo)仍為屏幕顯示的灰度數(shù)量（d）:0~255 ;縱坐標(biāo)為灰度增量畸變幅度的排序情況（SΔL）.其中圖6 顯示的為8 bit 灰度精度等級(jí)的顯示屏統(tǒng)計(jì)情況，圖7 顯示的為10 bit 灰度精度等級(jí)的顯示屏統(tǒng)計(jì)情況。