图像显示技术（精选10篇）
图像显示技术 篇1
引 言
场致发射显示(FED)技术发展于20世纪80年代,它与传统的阴极射线管显示器(CRT)相比,具有高亮度、响应速度快、视角广、功耗低等优点[1]。作为一种新型的平板显示技术,国外的许多大公司都投入巨资进行研究。国内也有很多研究所、公司进行研究,国家已经把发展FED平板显示技术列入了“863”重大专项项目。目前,场致发射显示器由于器件自身结构以及工艺不成熟的原因,会导致显示器的亮度不均匀等许多问题。
现在一般的视频显示图像数据是针对CRT显示设备来设计的,为了使视频图像数据在CRT上能近乎真实地显示出来,采用预补偿的方法对发出的数据信息进行伽玛校正[2]。而FED显示器和CRT显示器的光电特性不同,如果不做任何处理就直接采用标准的电视信号,将造成FED显示图像信息失真和显示质量下降。
FED是靠电子轰击荧光粉发光的,荧光粉的种类将影响FED的性能和采用的器件结构。通常,FED的工作电压小于500 V,只能用低压荧光粉。低压荧光粉在低电压下工作时,主要存在流明效率低、寿命短、容易饱和、色还原性差等问题。目前,FED显示器还没有自己专用的低压荧光粉,所以FED显示器一般采用CRT或PDP用改进荧光粉作为FED专用低压荧光粉的替代品。这些荧光粉的稳定性、发光效率等参数都不能满足要求,所以FED显示屏会出现不同程度的色彩偏差,有必要对FED显示器进行色彩还原校正。针对上述的几个问题,本文从FED特有的光电显示特性和图像光色特性入手,应用了相应的校正方案,取得了较好的图像效果。
1 FED灰度的非线性校正
对于任何显示器件来说,由于其自身的光电转换、电光转换和信号传输都会引入非线性的失真,使得显示的图像和原来的图像有一定的差异。为了消除这些因显示器件引起的非线性失真,都要对显示的图像数据进行非线性的校正。传统的非线性校正系统都是为CRT设计的,如果不加任何的校正就采用CRT的信号源,会因FED和CRT不同的光电特性而产生图像失真。本文根据CRT显示特性和FED显示特性的差异,介绍了FED的灰度非线性校正。
1.1 传统的伽玛(γ)校正
在视频图像中,γ校正是一个实现图像尽可能真实地放映原物体信息的重要过程[3]。在传统的阴极射线管(CRT)显示器中,其荧光粉的发光亮度和电子束的电流不是呈线形关系;并且显像管电子枪本身的调制特性也是非线形的,如果不进行校正就会出现图像的失真现象。对于CRT显示器,图像亮度B与图像信号E之间的变换为非线形的,即:
式中:B为显示图像的亮度归一化,E为图像信号电压归一化,γ为非线形系数,约为2.8。其特性曲线如图1中曲线1所示。为了克服由器件本身引起的非线形,图像传输系统都对信号源进行了预补偿校正,即γ校正。按
1.2 FED的灰度校正
FED场致发射显示器作为一种新型的显示器件,其驱动方式有别于CRT等先前的显示器。FED显示屏多数是采用脉宽调制的方法来实现灰度等级的显示,从理论上讲FED的发光亮度与通过的电流是成正比,但由于FED屏的电光特性的问题,FED的发光亮度和通过的电流是呈非线形的关系。在FED驱动系统中,灰度校正的实现方案与一般显示器相比更复杂。首先要对传统的CRT视频信号进行反γ校正,然后再针对FED显示屏本身的光电特性曲线进行非线形校正(亮度归一化(B)-电流脉冲占空比(T)校正)。针对FED的这种显示光电特性,把提供给CRT的信号源送到FED进行显示之前,必须对电流占空比T进行反B-T曲线校正,使其特性与与CRT相近,改善FED显示屏的图像质量。通过对FED显示特性曲线进行分析,得出以B=T1.342进行补偿可以获得较好的图像质量。FED的显示特性和B-T反校正曲线如图2所示[4]。
2 FED的色彩校正
色彩是人类视觉系统受到来自外界的某种波长光线刺激后产生的一种感觉,颜色其实是由客观的量和人的主观量所共同确定的[5]。而FED的彩色显示原理是利用R、G、B三种颜色的像素进行混合,通过驱动电路的脉宽调制(PWM)来实现不同比例不同灰阶的原色混合从而达到彩色显示的目的。FED是靠荧光粉发光的,但由于FED显示器专用的低压荧光粉目前还处于试验阶段,这些荧光粉的稳定性、发光效率等参数与实际需求的还有一定的差距,所以其显示的结果就是出现色彩偏移、层次感欠缺等不同程度的图像失真。针对这种现象,有必要对FED显示器进行色彩的还原校正。
2.1 FED色彩特性分析
6 500 K的色温(D65)与日光色温一致,把它作为白场来代表白色比较符合人在自然光下观察物体颜色的习惯,并且D65也可以由彩色显像管荧光屏上的三种荧光粉发出的光适当地调配得到。因此,各种自发光显示器普遍采用D65的色度点作为彩色显像管的白场,并研发出相应的能够满足D65的专用荧光粉。然而FED显示器由于没有符合其发光特性的专用荧光粉,所以显示的色彩不能满足D65的要求。根据实验所测,FED显示器的白平衡色温大概为4 800 K。由于FED显示器采集到的单位数字视频信号表示的亮度、色度和标准的不一样,所以把标准格式的视频信号在FED显示器上播放时,会有一定的差异。
不同的设备有不同的颜色空间,因此即使是相同的RGB色彩数据也可以代表着不同的色彩含义。颜色校正需要在与设备无关的色空间中进行才有可重复性,所以有必要建立一个设备色空间和某一设备无关标准色空间的对应关系。与设备无关的色空间很多,这里采用CIEXYZ色空间。
FED显示器的色域映射分析是采用xy色品图表示,并将理想的色域曲线描绘出来作为色域的边界,FED显示器和D65光源的色域如图3所示[6]。其中有正方体标记组成的三角形是FED的色域图,有三角体标记组成的三角形是D65色域图。从图中可以看出来,FED显示器的色域中,红色色度比较符合D65的标准光源,坐标几乎重合;而蓝色和绿色的色度跟标准光源的偏差较大。
2.2 FED色彩还原算法
把FED显示器的R、G、B三基色表示成D65标准光源中的R、G、B的值,并分别计算出FED显示器的R、G、B三基色在D65中相对应基色的比例系数。再根据这些比例系数来对FED显示器进行色彩修正,实现FED显示器的色彩还原。由于这种算法是一种纯数学上的校正,在计算比例系数中会有负数出现,负数虽然在色度空间有它的实际意义,但在设备的物理实现上是没有任何意义的,因为显示器视频信号的灰度值是不可能有负数的,所以这种算法有局限性[7]。正因为这种算法的局限性,我们应用另一种色度三角近似算法。该算法是取FED色度域和D65标准光源色度域的相交区域面积最大的三角形作为D65光源近似色度三角形的色域压缩,如图4所示。在图4中,FED色域三角形和D65标准光源色域三角形交叉的三角形就是近似色度三角形的色域压缩。该算法避免出现负数系数,可以使FED显示色域中最逼近的还原出D65色域内的色彩,使颜色最大限度的减少失真。
3 结果与分析
用SR-3A分光辐射计对研制成功的64 cm FED视频样机进行测量,测量从灰度为0对应的亮度值到灰度为255对应的亮度值。根据这个实验分析可得,在应用FED灰度的非线性校正后,图像的亮暗层次有了明显的改善,图像的均匀性较好;并且低灰度的图像也得到了较好的再现,图像的整体质量有了明显的改善。64 cm FED视频样机的显示效果如图5所示。再对FED色彩还原的两种算法分别进行计算,通过适当地调整R、G、B比例系数后可知用色度三角近似方法测量得到的结果与色度近似三角形的三顶点坐标基本一致。
4 结 论
色彩和灰度是显示器图像的两大关键技术参数。根据FED显示器自身的光电特性,对显示器的灰度损失等问题进行分析,并利用相应的非线形校正方案,解决了灰度的非线形问题。并且把FED显示器色度还原算法应用于FED显示器中,大大提高了FED显示器的显示性能,基本解决了FED显示器的偏色等色彩失真问题。因为FED是国内少数具有自主产权的显示器,所以FED显示器的显示性能的提高对于FED的产业化具有积极的意义[8]。综上所述,本文所采用的FED灰度、色度非线形的校正方案是可行的。
摘要：为了改善FED显示器的显示质量,从FED所特有的光电特性入手,给出了FED显示特性的B-T预校正曲线;并基于目前所采用的标准电视信号作为图像信号源,介绍了FED非线性校正算法。在分析FED三基色色度特性的基础上,介绍了FED色度还原算法的理论模型,并把该校正算法成功应用到FED的视频显示中去,使图像质量得到较好的改善。
关键词：场致发射显示,色彩校正,γ校正,灰度
参考文献
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[3]Roberts A.Measurement of display transfer characteristics(gamma,γ)[J].EBU Technical Review,1993,257:32-40.
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[6]何俊辉,郭太良.FED显示器色彩校正方法研究[J].光电子技术,2007,27(4):281-284
[7]李勤.CIELAB之后色差公式的新进展[J].染料工业,1997,34(3):30-37.
[8]HongJaeshin,Kar Dal-kwack.A novel driving system for highperformance true color FED[J].IEEE Transactions on Con-sumer Electronics,2001,47(4):802-808.
图像显示技术 篇2
电源故障导致显示器图像波动
，
，主要可能是电源内整流电路中的主滤波电容性能变差，使得电源输出电压有寄生波纹，需要更换电源。
更佳显示？HDR显示背后的技术 篇3
HDR（High-Dynamic Range）译为“高动态范围显示技术”，这个名词最初被人提及还是在摄影领域，它是一种能够增强照片动态范围的技术，也就是最亮的白和最暗的黑之间的对比度。比如iPhone手机就支持HDR拍摄，它可以拍摄3张不同曝光度的照片并通过HDR技术合成，从而获得效果更好的照片。可以看到，通过HDR合成后的照片清晰度更高，层次感也更强（图1）。
现在显示设备上的HDR技术与之类似，不同的是它直接通过显示设备处理单元实现HDR效果，而不是通过软件后期合成。打个比方，iPhone这些设备上的HDR效果就像我们平时在PC上使用Photoshop将图片修饰为具有单反效果的照片，HDR电视则相当于单反相机，拍摄出来的直接就是单反效果的照片。采用HDR技术的设备可以让屏幕显示无论是高光还是阴影部分细节都很清晰，可以给我们带来更佳的视觉效果（图2）。
更清晰显示的背后──HDR显示技术探秘
通过上面的介绍我们知道使用HDR技术的显示设备拥有更高清的显示效果。那么HDR这种高清显示背后是什么技术在支撑？
首先支持HDR的显示设备拥有更广的动态范围，这样可以将各种不同的亮度完整地呈现出来。支持HDR的电视比普通电视拥有更高的动态范围，动态范围是指一个图像中能够找到的最高的全面反差。通常我们用一个比值来表示，比如“200∶1”、“400∶1”等等，这个值取决与亮度的全面范围和最小的亮度级。显然动态范围越大，显示对比度和色彩精度就更好，最直观的感觉是看上去图像（或者影像）的显示更清晰，层次感更强，色彩更丰富（图3）。
其次HDR技术可以显示更丰富的信息。对于普通电视，为了符合电视的技术上限，电视图像处理单元会大幅削减图像信息量。在亮度上，普通电视亮度一般在500尼特～1000尼特之间，这样图片高光和暗光部分的细节就无法显示出来。而一台支持HDR的电视可以达到5000尼特，它的亮度要比普通电视高出很多。当然HDR并不是为了简单增加电视的亮度，提高亮度的目的是为了拓宽图像显示范围，以便更好地呈现光影。这样无论是阴影处还是高光处的细节，我们都能看到。比如强光照射下的景象不会那么刺眼，色彩会更饱满和真实，色调的渐变也将更加细腻，而阴影处原来显示模糊的细节则更加清晰，HDR可以呈现出更加自然和真实的图像（图4）。
总之，HDR通过提高显示设备动态范围和亮度等参数，大幅地提升对比度和色彩精度，画面中明亮的部分会变得更加明亮，从而使其看上去更具“深度”，而色彩精度的提升则表现在会让蓝色、绿色、红色以及它们之间的所有颜色都看起来更加明亮和纯粹，而且颜色过渡更为真实、自然。
HDR 给我们带来更好的视觉享受
根据科学家的介绍，我们的人眼其实是一台像素高达5.76亿的“超级相机”，我们在日常生活中看到物体、影像效果比目前顶级的显示设备的效果都要好。随着显示技术的进步，人们对显示质量的要求也越来越高，特别是那些喜欢看电影的朋友。
比如追求画质的朋友喜欢观看蓝光高清电影，现在全新的4K蓝光电影也把HDR列为了标配技术，显然4K和HDR结合意味着超高清、超高动态的图像即将到来，它将比现行的1080P全高清拥有更清晰、更有层次感的显示效果。这样未来4K+HDR显示效果可以让我们在看大片时拥有更贴近真实的视觉效果（图6）。
图像显示技术 篇4
关键词：动态显示,实像素,虚拟像素,虚拟组合像素,数据算法
1 引 言
动态图像显示屏能与计算机显示器同步实时显示动态图像,在通常情况下它们之间的点对点是一一对应的,我们称之为同屏显示。我们将计算机方称为“源”,显示屏方称为“屏”,则动态显示屏的显示即“源”图像向“屏”映射,图像是由“像素”组成的。源图像向屏的映射实质上是源像素向屏像素的映射。
像素是图像中的一个像点,它的色彩属性由R,G,B三基色的取值确定,源像素R,G,B的值各由8位表示[1]。如果屏像素由单色LED管组成,则源对屏的映射只有256种取值,是单色的;如果屏像素由双色LED管组成(如R、G),则源对屏的映射有64k种取值,是伪彩色的;如果屏像素由三基色LED管组成,则源对屏的映射有16M种取值,为真彩色[2]。
传统的动态信息显示屏显示方式为同屏显示即显示屏与计算机显示器点对点对应,这种显示方式浪费大量硬件资源,显示效果一般。通过大量实验研究,本文提出了一种全新的具有虚拟组合概念的像素排列方法及相应数据整合算法,可以在相同数量像素的显示区域内比同屏显示提高8倍显示效果,而且通过此算法处理后图像带宽减少2/3。
2 实像素、虚拟像素、组合像素的排列关系
我们称由基色LED管组成的像素为物理像素,一般它是集聚放置的,我们可以将屏上的物理像素分散均匀排列,每个物理像素分别由4只三基色LED管组成,如图1(a)所示。
可以看出图1(b),在两个物理像素之间存在着一个由RGB三基色组成的区域,它客观上也形成了一个“像”,只不过这个像没有源对屏的映射,所以称为“虚拟像素”;相应地我们称有源对屏映射的像素为“实像素”。这样,将一行上N个源像素映射到N个物理像素,会得到N个实像素和N-1个虚拟像素,共计2N-1个屏像素。这种由N个源像素形成2N-1个屏像素的技术称为“虚拟像素技术”。
在图1(b)中,对于N个物理像素,如果我们不是用N个源像素,而是用2N-1个源像素去映射它,即图中的N个实像素和N-1个虚拟像素都有一个相对应的源像素映射,我们称这种屏像素为“组合像素”,这种技术称为“组合像素技术”。如此称谓是因为除边界以外的每一LED管为与它相邻的4个像素所共有,它的值与这4个像素有关,只有“组合”这4个像素才能得到该管的值,如图1(c)所示。
一个由M×N个物理像素组成的显示屏,用实像素映射技术,其分辨率为M×N;用虚拟像素映射技术,其分辨率则为(2M-1)×(2N-1),约为用实像素映射技术分辨率的4倍,因而图像质量较前者高。如果采用组合像素映射技术,虽然分辨率也为(2M-1)×(2N-1),然而其每一个屏像素都有一个源像素映射,它是“实”的,而不是“虚”的,因此采用组合像素映射技术的图像质量又要比采用虚拟像素映射技术的图像质量高。可以看出,对于同样的图像分辨率,采用组合像素映射技术或虚拟像素映射技术要比采用实像素映射技术节省3/4物理像素。 采用虚拟像素优势如下:
(1) 可以提高显示性能:显示器件在同等数量下,虚拟像素显示相当于4倍的实像素显示的效果。
(2) 可以大幅降低整屏的造价:使用虚拟像素大屏可以在同等分辨率下少用1/4的显示器件,而且显示效果要远远高于使用相同数量显示器件实像素排列的视觉效果。
(3) 使用虚拟像素可以降低人观看时的疲劳感,因为在动态大屏上发光点越是均匀分布,同等面积下发光越是均匀,所以人在观看时的疲劳感就越低。虚拟像素是现在世界最先进的动态显示技术,使用虚拟像素意味着走在世界前列。
3 虚拟组合像素的排列
一个像素点的像仅由三基色确定而与组成像素LED管的数量无关,以上4管排列是为了形成“虚拟” 或“组合”。能不能只用R,G,B三管排列得到“虚拟”或“组合”呢?我们提出了这种排列。不仅如此,我们还提出了它的一种高效实现方法。
图2为三管排列虚拟组合像素原理图。图中每一圆圈代表一个源像素可映射的屏像素,它由它周围的R,G,B三管组成,显然它们是组合像素。
从图2上可看出,X方向上任意两个组合像素之间都存在一个R,G,B三基色组成的虚拟像素(图2小黑点处),所以我们称这种技术为“虚拟组合像素技术”。
对于M×N个源像素点的源图像,用4管排列的组合像素技术,它将映射成M×N个屏像素(组合像素)的屏幕图像,用3管排列的组合虚拟像素技术,则可映射成N×(2M-1)个屏像素(组合虚拟像素)。屏幕图像显示效果将更好。
像素点的像是人的视觉结果,因此,实现时为了加工方便,可以不必按原理图方式排列,而是采用纵横对齐排列。
图3为组合像素技术、虚拟组合像素技术的仿真效果图。
4 数据整合算法实现
(1) 我们的目的是将源图中源像素的值经过数据整合得到屏幕上对应处LED管的值。源的数据流是:从X方向逐点流形成行,再从Y方向流形成帧。
(2) 在图4中,我们称第一行为偶行,第二行为奇行,依此类推。同样,我们称第一排LED管为偶数排,第二排LED管为奇数排,依此类推。将偶行与奇行像素的三个LED管,不管其颜色,只按其位置标上序号,如图所示。可以看出,除边界外任一LED管的值,都与上下两行和前后两点有关,因此算法有存储和结果两部分。
(3) 算法的实现
存储:对于偶行,将前一像素点2的值与后一像素点1的值相加取均值,存储。对于奇行,直接将像素点3的值存储。可见偶行存储的是奇数排的数据,奇行存储的是偶数排的数据。
结果:对于偶行,将上一次奇行存储的偶数排的数据与当前像素点3的值相加取均值输出。对于奇行,首先将前一像素点2的值与后一像素点1的值相加取均值,接着再与前次偶行存储的奇数排的数据相加取均值输出。
经过上述运算得到的数据与屏幕上的LED管一一对应,对于一分辨率为M×N图像,它只有M×N个一基色数据,而不是M×N个三基色数据,因此带宽减少了2/3。经过上述处理后,屏幕方的结构十分简单,如同单色屏一样。
5 结 语
对于动态图像信息的显示系统,我们可以采用具有虚拟组合效果的像素排列方法和算法,使得图像的边缘更加柔和、顺畅,消除了图像边缘过硬过重的视觉效应,图像的整体视觉效果别具一格,具有飘逸洒脱之感。带宽的减少,对于数据的传输距离和传输容量都具有重要的实际意义。此外,在图像处理上还可以采用γ校正、白平衡处理等图像处理技术[3],来进一步提高图像显示效果。
参考文献
[1]赵丽,赵宇明.计算机辅助彩色立体图像生成中的误差分析与处理[J].光电技术,2003(4):54-55.
[2]刘勇奎.多灰度级图像的二级显示的误差分散算法[J].计算机工程与设计,1995,16(4):50-54.
图像显示技术 篇5
一、首先准备一个工作台。
二、将主板从机箱拔出,再把主板上的所有部件拔出,只留下CPU和RAM.然后把主板放到工作台上。
三、将稳压电源连接在主板上。
四、将显卡插入AGP插槽。当然如果是PCI显卡则插入PCI插槽中。插入时要注意将显卡镀金的部分完全地插入插槽中。
五、连接显示器电源插口后将显卡与显示器连接起来。
六、打开显示器电源,再接通机箱电源开关。然后用金属棒接触主板的电源开关。
主板的电源开关是与机箱电源开关连接的部分,一般标记为PWR SW或POWER SE。
七、如果画面上出现BIOS的版本信息,画面没有异常的话,说明CPU,主板,RAM,显卡,电源都正常.通常,经常易出现故障的部件是显卡,主板,硬盘这个顺序。
八、然后连接硬盘和软区进行检测。接着连接CD-ROM检测,然后是声卡。Modem等一个一个的连接进行检测。如果不出现画面就说明后连接的那个部件有故障或是有兼容性问题。只须处理那个出故障的部件即可。
九、机箱的问题
有时将主板安装到机箱时发生问题,导致启动失败。因此如果在上面的部件检查中没有任何问题的话,可以将主板安装到机箱上测试。如果在测试中没有任何的错误,则说明是CMOS Setup错误,驱动程序等的软件问题。
五.检测电脑故障的简单方法
如果排除了假故障，那么就是真的有故障存在了!若再检测一下各配件的外观，包括打开机箱看到主机内部的各部件表面都没有被高电压击毁的迹象，或者明显的伤痕，若有的话，故障部件就清楚了。若都没有，可先试下面的处理方法。
1.清除尘埃
飘浮在空气中的尘埃是计算机一大杀手，使用一段后就可能因主板等关键部件积尘太多而出现故障，即便是在专用机房中也会如此。所以，对于使用了较长时间的计算机，应首先进行清洁，用毛刷轻轻刷去主板、外设上的灰尘。如果灰尘已清扫掉，或无灰尘，故障仍然存在，就表明硬件存在别的问题。
另外，由于板卡上一些插卡或芯片采用插脚形式，震动、灰尘等原因常会造成引脚氧化，接触不良。可用橡皮擦擦去表面氧化层，重新插接好后开机检查故障是否排除。
随便说一句，键盘使用日久往往会出现漏电、按键卡死等故障，此故障应及时处理，否则在输入文件时将会键入一些错误的字符。处理时应把键盘用一个托架托起来，按键向下，打开键盘的后盖，用酒精清洗线路板及按键的触点，并把卡死的按键下面的弹片适当撬起，使之恢复原有的弹性。
注意：软盘使用中，脏污或被划伤的软盘插入软驱时会划伤读写头，损坏软驱。清洗磁头时一定要十分谨慎，长时间不用的软驱，可能在磁头上会有锈蚀，此时不可使用清洗盘，具体做法是打开机箱将清洗剂滴在磁头上，浸泡半小时后，用脂棉小心地擦拭干净。如果盲目地使用清洗盘势必导致软驱读写头的损伤，使软驱报废。
2.看、听、闻、摸
“看”即观察系统板卡的插头、插座是否歪斜，电阻、电容引脚是否相碰，表面是否有烧焦痕迹，芯片表面是否开裂，主板上的铜箔是否烧断。当然了，不用说您也知道还要查看是否有异物掉进主板的元器件之间(这将造成短路)，也可以看看板上是否有烧焦变色的地方，印刷电路板上的走线(铜箔)是否断裂等等。
“听”即监听电源风扇、软/硬盘电机或寻道机构、显示器变压器等设备的工作声音是否正常。另外，系统发生短路故障时常常伴随着异常声响，监听可以及时发现一些事故隐患和在事故发生前即时采取措施。
“闻”即辨闻主机、板卡中是否有烧焦的气味，便于发现故障和确定短路所在地。
“摸”即用手按压管座的活动芯片，看芯片是否松动或接触不良。另外，在系统运行时用手触摸或靠近CPU、显示器、硬盘等设备的外壳根据其温度可以判断设备运行是否正常;用手触摸一些芯片的表面，如果发烫，则为该芯片损坏。
3.拔插检测
前面说过，计算机产生故障的原因很多，主板自身故障、I/O总线故障、各种插卡故障均可导致系统运行不正常。采用拔插维修法是确定故障发生在主板或I/O设备的简捷方法。该方法就是关机后，将插件板逐块拔出，每拔出一块板就开机观察机器运行状态，一旦拔出某块后主板运行正常，那么故障原因就是该插件板故障或相应I/O总线插槽及负载电路故障。若拔出所有插件板后系统启动仍不正常，则故障很可能就在主板上。
拔插检测时，还能从另一个方面排除计算机故障：一些芯片、板卡与插槽接触不良，将这些芯片、板卡拔出后在重新正确插入可以解决因安装接触不当引起的微机部件故障。
4.交换检测
将同型号插件板，总线方式一致、功能相同的插件板或同型号芯片相互交换，根据故障现象的变化情况也可判断故障所在。此法多用于易拔插的维修环境，例如内存自检出错，可交换相同的内存芯片或内存条来判断故障部位，无故障芯片之间进行交换，故障现象依旧，若交换后故障现象变化，则说明交换的芯片中有一块是坏的，可进一步通过逐块交换而确定部位。如果能找到相同型号的微机部件或外设，使用交换法可以快速判定是否是元件本身的质量问题。
5.比较检测
运行两台或多台相同或类型相差不大的计算机，根据正常计算机与故障微机在执行相同操作时的不同表现可以初步判断故障产生的部位。
6.振动敲击检测
用手指轻轻敲击机箱外壳，若故障排除了，说明故障是由接触不良或虚焊造成的。然后，可进一步检查故障点的位置并排除之，只是此类故障难以检测到确切的部位。
7.升温降温检测
人为升高微机运行环境的温度，可以检验各部件，尤其是CPU的耐高温情况，因而及早发现事故隐患，
降低运行环境的温度后，如果故障出现率大为减少，说明故障出在高温或不能耐高温的部件中，此举可以帮助缩小故障诊断范围。
事实上，升温降温法是采用的是故障促发原理，以制造故障出现的条件来促使故障频繁出现以观察和判断故障所在的位置，只是具体实施时要注意控制好加热方法，温度也不可超过摄氏40度。
8.运行检测程序
随着各种集成电路的广泛应用，焊接工艺越来越复杂，仅靠一般的维修手段往往很难找出故障所在，而通过随机诊断程序、专用维修诊断卡及根据各种技术参数(如接口地址)，自编专用诊断程序来辅助检测，往往可以收到事半功倍的效果。程序测试的原理就是用软件发送数据、命令，通过读线路状态及某个芯片(如寄存器)状态来识别故障部位。此法往往用于检查各种接口电路故障及具有地址参数的各种电路，但应用的前提是CPU及总线基本运行正常，能够运行有关诊断软件，能够运行安装于I/O总线插槽上的诊断卡等。
选择时诊断程序时要严格、全面、有针对性，能够让某些关键部位出现有规律的信号，能够对偶发故障进行反复测试，并能显示出错记录。
六.如何诊断电脑故障
很多初学者刚接触电脑时都有一种恐惧感，认为电脑的故障一定是难以逾越的大问题。其实，多数电脑故障都有一定的规律可循，这方面的问题就好像是一层窗户纸，一捅就破，并不需要你具备太多电脑方面的知识。下面就让我们一起来学几招诊断电脑故障的快捷方法。
环境检查法
对于一些突如其来的硬件故障，如开机无显示等。我们先不要进行深入的考虑，因为往往我们会忽略一些细节问题。首先我们应该看看那些显而易见的东西：如有没有接通电源?开关是否已打开?电源插座有没有通电?是不是所有的接线都连接上了?或许问题的根源就在其中。
CMOS还原法
有些用户往往会因为好奇而改动主板CMOS里的一些设置，而这恰恰是导致故障发生的一个主要原因。如果电脑故 障因此而起，那么我们可以通过还原CMOS的设置来解决问题。方法非常的简单，开机后按下键盘上的“Delete”键进入主板的CMOS，选择其中的“Load Optimized Defaults”(载入缺省设置)，按“Y”键确认，保存退出CMOS即可。
注册表恢复法
有些用户喜欢通过修改注册表来达到对系统的优化设置或进行个性化设置，也有的用户在上网浏览时被恶意程序改动了注册表，一些故障就是因为对注册表不正常的更改而造成的。这时我们可以重新启动计算机，并切换到MS-DOS方式下，在C盘根目录下输入并执行“scanreg/restore”进入注册表恢复界面，然后选择一个电脑完好时的注册表文件，进行“Restore(还原)”，即可实现对注册表的恢复。
精简启动法
部分计算机故障是在我们安装一些软件后出现的，如果此时计算机还可以进入操作系统，那么我们可以在开始菜单中，运行“msconfig”程序，关闭启动菜单里除“internat.exe、Scanregistry、Systemtray”之外的所有程序。重新启动计算机后如果故障不再出现，那么问题多半是由某个自启动的软件造成的。
logged跟踪法
如果计算机已无法进入到Windows中或进入后不正常，那么我们可以采用Logged(Bootlog.txt)的方式启动计算机，这样所生成的Bootlog.txt文件能够记录下故障出现的位置。使用Logged方式启动的方法是，在系统启动时按下键盘上的F8键，会出现启动菜单，选择以Logged方式启动，故障出现后，用Windows启动盘重新启动计算机，然后将C盘根目录下的Bootlog.txt文件复制到软盘上，在其他计算机上打开该文件，你会发现上面记录了Windows启动的整个过程，从中可以找到问题的根源。
设备替换法
所谓设备替换，就是当你怀疑哪个设备有问题时，用同样功能(最好是同一型号)的设备替换它，如果替换后问题消失了，那么多半就是这个设备出现了问题。
最小系统法
如果你不能确定是哪个硬件出现了问题，可以使用最小系统法来判断。最小系统法就是去掉系统中的其他硬件设备，只保留主板、内存、显卡三个最基本的部件，然后开机观察是否还有故障。如果有，则可排除其他硬件的问题，故障应来自于现有的三个硬件中。如果没有，则将其他硬件一一添加，查看在添加哪个硬件后出现故障，发现故障所在后，再针对这个硬件进行处理即可。
程序升级法
很多人对驱动程序重视不够，认为随便装一个就可以了。但是，我们在购买硬件时已经有了驱动程序，为什么硬件厂商还要不停地发布新版本的驱动程序呢?其实，这样做的目的就是为了让厂商自己的产品更加的完善。
由于现在的硬件更新速度很快，而且大多数硬件厂商的硬件研发先于软件研发，因此与硬件配套的驱动程序在刚发布时可能会存在一些小Bug，需要通过不断更新驱动程序来弥补这些缺陷。因此，升级驱动程序也是解决硬件故障的一项有效方法。
软件测试法
诊断硬件故障通常需要了解一些硬件方面的信息，但很多人没有记录硬件信息的习惯或不知该怎样记录。计算机出现故障后，可能会无法进入系统，这时候我们就需要一个在DOS下测试硬件的工具，如HwInfo for DOS，它的大小只有582KB，放在软盘里可以随身携带，借助于它就可以随时诊断硬件故障了。
更改资源法
图像显示技术 篇6
等离子体显示屏是一种基于气体放电的显示屏。在充有一定压强的某种气体的容器内有二个电极, 当施加一定的电压时就会产生放电。在放电间隙的某些区域内会有发光, 一个是靠近阴极的辉光区域, 发出的可见光的波长依赖于所充气体的种类, 含氖气体混合物的发光为橙色, 另一个区域为阳极正柱区, 那里的辐射以紫外线为主, 可用来激发发光。这两种形式的发光都可以用于等离子体显示屏[1]。
等离子体显示屏的基本构造如图1所示。它由三块薄的平板玻璃组成, 中间一块称为孔板, 上面开有排成矩阵形式的许多小孔。孔板紧贴着夹在两侧的二块玻璃中间。图中为了便于看清屏的结构, 把三块玻璃板分开画了。孔板中的小孔被抽成真空, 再装入一定压强的气体 (比如氖和氮的混合气体) 。两侧玻璃板的外表面都有平行透明的导电电极。一块玻璃上的电极与另一块上的电极相垂直, 并且都正好盖在小孔上面。因而每个充气小孔与两边的电极一起构成一个放电单元。在这种结构的屏里, 电极与气体被玻璃隔开, 互相绝缘, 因而只能用交流供彩色等离子体电视机。
彩色交流等离子体显示器采用了子场技术来实现灰度的显示, 希望用较少的子场进行显示, 这样可以减少用于寻址的时间, 增加维持显示的时间[2]。用较少子场或灰度级显示高灰度等级图像时, 如果不采用图像增强技术会出现明显的假轮廓现象, 尤其在大面积均匀区域, 通常采用误差扩散方法。可以用较少的子场数显示较高的灰度等级图像。
将数字图像处理的技术应用于彩色等离子体显示器 (AC2PDP) , 采用基于误差扩散算法的边缘检测技术可以实现用较少的灰度级显示高灰度级图像。减少了用于寻址的时间, 增加维持显示的时间。
1数字图像处理的基本原理及应用
在进入图像处理之前, 我们首先对图像做一个概略性的讨论。所谓“图像”泛指所有实际存在含有某种信息的信号, 如含有人事物等的照片, 而红外线摄影所获得的信号, 则表示某些物体的温度分布。
数字图像是物体图像的数字表示, 数字图像信息可看成是一个二维数组f (xy) , 它是时间和空间的非连续函数, 是为了便于计算机处理的一种图像的表示形式。因此它是离散单元、量化的灰度-像素的集合。数字图像是一个被采样和量化后的二维函数, 因此, 一副数字图像是一个被量化的采样数值的二维矩阵, 所谓图像数字化是将一副图像从原来的模拟图像转换为数字形式的处理过程。
一般的图像都是模拟图像, 即图像上的信息是连续变化的模拟量。对于这种模拟图像只能采用模拟处理方式进行处理, 对于这类连续图像, 即空间分布和亮度取值均连续的图像, 计算机无法接受和处理, 只有将连续的模拟信号变为离散的数字信号, 或者说将模拟图像变换为数字图像方能接受。图像的数字化表达实际就是图像的数字化过程, 在计算机对其处理之前, 首先用图像传感器将光信号转换成与其成比例的电信号, 再经过A/D转换器, 量化为离散的数字信号, 即将电信号转换成一个整数, 这一过程称为图像的采集。这样我们将模拟图像经过采样, 分层, 量化, 编码等步骤变成数字图像后才能送入计算机进行处理[3]。因此, 常将计算机图像处理称为数字图像处理。
2基于边缘检测的动态误差扩散算法
在前面介绍了等离子体的物理工作原理, 采用了X与Y向寻址的方式, 在实际工作中, 我们要利用等离子体显示器传输一幅256级灰度的图像时往往要将它转换成16级灰度。这样可以用较少的子场来实现高灰度级图像, 这样可以减少用于寻址的时间, 增加维持显示的时间。如图2 (a) 、 (b) 所示, 将256级灰度图像不经过任何处理技术直接转换成16级灰度的图像, 由图2 (b) 所示, 出现了明显的假轮廓。为解决这一问题, 引用了一种误差扩散算法, 基于MATLAB图像处理技术, 可以用于改善和增强图像的显示质量, 不仅能够减少因较少子场引起的假轮廓, 同时还可以较好地避免轮廓细节的损失。图2 (c) 为采用误差扩散算后转换而成的16级图像, 图2 (c) 效果明显好于图2 (b) 。
检测技术是所有基于边界分割的图像分析方法的基础, 首先检测出图像局部特性的不连续性, 再将它们连成边界, 这些边界把图像分成不同的区域, 检测出边缘的图像就可以进行特征提取和形状分析。我们对边缘检测图像中的每一点周围的小领域内的像素进行特征分析。并采用一定的边缘检测算法来对一副数字图像各点的灰度值进行处理[4]。误差扩散算法是在数据处理中经常碰到的, 尤其是用于图像处理中, 误差扩散, 就是将色彩深度降低时, 将像素颜色的变化误差, 扩散开去。这使得肉眼在观察图片的时候, 相邻的像素点集合整体的误差变小。引用下面三张图像来说明采用这一数字图像处理技术的应用效果。
上面三幅图像中, 图2 (a) 为256灰度级图像, 图2 (b) 为不采用任何处理方法, 简单将图像转换成16级灰度。虽然这样可以占用较少的子场数来显示图像, 减少了等离子体显示器中用于X和Y向寻址的时间。但处理后的图像出现了明显的假轮廓。这是因为较少的子场数而引起的图像轮廓的失真问题。图2 (c) 是采用了数字图像处理技术中的边缘检测的原理, 采用了误差扩散算法对图像进行处理。从图像中可以看出, 图2 (c) 的效果明显好于图2 (b) 。
3关于MATLAB的图像处理技术的实现
MATLAB是一种基于向量 (数组) 而不是标量的高级程序语言, 因而从本质上就提供了对图像的支持。由前面介绍可知, 数字图像实际上就是一组有序的离散数据, 使用MATLAB可以对这些离散数据形成的矩阵进行一次性的处理。MATLAB的软件功能十分强大, 可以应用于数字图像的变换技术、图像与处理与增强、图像压缩与编码、图像分割与特征提取、及彩色图像处理[5]。
在等离子体显示器中, 将256级灰度级转换成16级灰度级时, 可以引用边缘检测的工作原理, 利用MATLAB软件对图像进行处理, 每一幅数字图像就是一组离散数据, 在这一离散矩阵中, 每一个像素点都具有对应的灰度值。利用MATLAB编程软件, 可以采用误差扩散的算法, 选择一定的误差扩散系数, 将这一组离散数据值进行处理和改变。从而改变了图像的显示效果。将色彩深度降低时, 将像素颜色的变化误差, 扩散开去。这使得肉眼在观察图片的时候, 相邻的像素点集合整体的误差变小。减少了因子场较少而引起的假轮廓, 很好地改善了图像的显示质量。
参考文献
[1]马腾才.等离子体物理原理[M].北京:中国科学技术大学出版社, 1988.8.
[2]Park C H, Ki m D H, Lee S H, et al.A New Methodto Reduce Addressing Ti mein a Large AC Plasma Dis-play Panel[J].IEEE Transaction on Electron Devices, 2001, 48 (6) :1082-1086.
[3]余程波.数字图像处理及MATLAB实现[M].重庆:重庆大学出版社, 2003.6.
[4]黄贤斌, 王加俊, 李家华.数字图像处理与压缩编码技术[M].北京:电子科技大学出版社, 2000.
数据图像化与显示 篇7
关键词：数据,图像,函数,模糊聚类
数据图像化就是通过计算机技术巧妙地将枯燥的文字信息通过图像来呈现, 直观地将数据形像化地表达。这一技术在日常经济社会活动中已经被广泛地采用, 也越来越显示其直观、生动、形像的优点。本文试就数据图像化处理技术进行分析。
1 关键问题和解决方案
数据图像化的前提是获取足够多的数据, 数据形式是多样的, 包括数字、文字、图像、声音等。数据图像化就是要数据还原成对应坐标, 从而实现数据的可视化。主要解决方案利用一些非商业性质公开获取的用户兴趣数据作为初始数据, 读取搜集的用户兴趣信息数据, 找出某两列可以绘制成坐标的字段。
2 模块设计描述
方法一:void CKuan2View::On File Open () ;函数的功能是读取采集的用户感兴趣的数据, 先将窗体中显示坐标点的坐标轴画出来。 因为采集的用户兴趣数据的横坐标的取值范围在[20-130] 之间, 那么设置坐标轴的X坐标的起始位置是20, X轴的步长为10。纵坐标取值范围在[50-140] 之间, 设置Y轴坐标的起点为50, Y轴的步长也是10。设置C++中用户绘制窗体应用程序的画刷。 声明窗体CDC*p DC=Get DC () ;创建画刷, 并为画刷设置线条属性和线条的颜色CPen Pen (PS_DASH, 3, RGB (250, 0, 0) ) ;将创建的这个笔刷交给CPen *p Pen= p DC->Select Object (&Pen) ;如代码1所示。创建完画刷之后, 将读取的用户信息数据读取到内存单元中。
代码1 创建绘刷工具
进行方法二之前, 先将绘制的用户坐标系和坐标系上面的分割线绘制出来, 首先我们要在MFC的桌面端窗口中绘制一个方法一中说明的坐标系属性。X轴的坐标的起点为20, 步长为10, Y轴的坐标起始坐标为50, 增长的步长为10。设置坐标系、坐标点的代码如代码2 所示。
代码2打开目标文件的操作
方法二:void CKuan2View::OnD raw (CDC*p DC) , 该函数的功能建立坐标系、读取用户兴趣数据, 并且把用户兴趣数据转成坐标点呈现在坐标系中。FILE*fp=fopen ("c:\3.txt", "r") ;打开所要读取的用户兴趣数据。文件3.txt中存储采集的用户兴趣数据。循环读取文件3.txt中的数据存入声明的数组中pt Array, 其中ptA rray数据的数据结构是POINT类型的。将读取的用户兴趣数据的经度赋值给POINT的x坐标, 纬度赋值给POINT的y坐标。如代码3所示。这边要将3.txt文件中的所有数据读取出来, 并且用黑色的点在坐标系中显示出来, 即数据的可视化。
代码3建立可视化坐标系读取数据
3 功能实现说明
分析搜集到的用户兴趣数据, 循环读取出其中代表用户兴趣数据的经度、纬度, 将读取的经度和纬度的坐标赋值给声明的POINT数组中。其中经度坐标赋值给POINT类型数据变量的横坐标, 纬度坐标赋值给声明的POINT类型变量的纵坐标。在将这些点绘制出来之前首先需要创建这样的画刷, 设置画刷的一些相关属性, 包括画刷的颜色, 画刷的线条的类型等。
画刷创建并赋值属性之后, 需要将窗口界面的中用于显示这些数据的坐标系先画出来, 还要将坐标的标点和坐标的水平分割线表示出来。在画刷画完坐标系和坐标点后, 将数组中读取的用户感兴趣数据显示绘制在创建完的坐标系中, 系统界面如图1所示。
4 绘制多边形区域并保存区域内数据
如何记录绘制的多边形区域, 并将绘制的多边形区域中的用户兴趣数据保存起来?解决方案主要是在程序中实现了这样的功能, 在窗体的右上方事先设置多边形区域选择, 在保存多边形区域中选中数据的时候, 主要用到的算法是线性扫描算法。该模块设计中也包含两大主要功能, 首先是在利用鼠标手动选取多边形区域在窗体中显示。在窗体显示完之后可以对窗体中的多边形区域里面的数据进行遍历保存数据并输入到文本文件。系统界面如图2所示。同时监听鼠标的点击事件, 程序对用户的鼠标事件做出响应, 如代码4 所示。
代码4记录鼠标扫描轨迹
当确定多边形区域之后, 点击开始确定多边形内用户兴趣数据前, 首先介绍下扫描线算法的含义, 扫描线算法适用于图形的计算, 将多边形区域内的数据作为第一次模糊聚类的依据。扫描线算法的步骤分析:
(1) 计算扫描线与多边形的交点;
(2) 对第1步得到的交点按照其x值从小到大进行排序;
(3) 循环遍历将多边形区域内的点找出来;
(4) 能否实现多边形扫描?如果能就结束算法, 如果不能就变更扫描线, 然后转到第1步继续处理。第1步是决定算法能否完成的关键, 需要用尽可能少的计算量求出交点, 还要考虑到交点是线段端点的例外情况。
参考文献
[1]杨向天, 邬斌, 张君, 殷郊, 靳畅.六度分割理论下网络SNS模式发展对策研究[J].新西部 (理论版) , 2013 (05) :42-43.
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[5]庞淑敬, 彭建.一种改进的模糊C均值聚类算法[J].微计算机信息, 2012 (01) :161-162.
图像显示技术 篇8
1 显示器原理
1.1 CRT显示器
CRT显示器,即阴极射线管显示器,其成像的原理是利用显像管内部的电子枪阴极发出的电子束,经控制、聚焦和加速后变成细小的电子流,再经过偏转线圈的作用向正确目标飞去,穿过荫罩的金属板或金属栅栏,轰击到显示器内层玻璃涂满了无数红、绿、蓝三原色荧光粉的屏幕上,在电子束的轰击下,这些荧光粉会发光,而这些荧光就形成我们所看到的图像画面了。这些红、绿、蓝三原色以不同的比例加以混合,就会产生各种色彩。
1.2 LCD显示器
LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示器)使用了目前最新的全彩显示技术,成像原理简单易懂。整个液晶显示技术的核心是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。就技术方面而言,液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材,称为“Substrates”,中间夹着一层液晶。当光束通过这层液晶时,液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状,因而阻隔或使光束顺利通过。液晶显示器具有图像清晰精确、平面显示、体积小、重量轻、能耗低、工作电压低等优点。随着医院数字化的发展,医疗成像显示器将急剧增长,LCD显示器将被广泛使用。
2 CRT显示器与LCD显示器性能对比
2.1 亮度和对比度
亮度的测量单位为cd/m2(每平方米烛光),也叫NIT流明。亮度就是显示器上显示图像有多么明亮,显示越明亮图像中的能够产生的动态范围就越大,使人们在图像中分辨更多的色调,这种动态范围必须提供全8 bit灰阶图像(即256不同色调)。显示器亮度与肉眼敏感度的关系,当亮度在500cd/m2时,肉眼敏感度为700,当亮度在800 cd/m2时,肉眼敏感度为777(最大),理想亮度在400~500 cd/m2,所以选择亮度≥700cd/m2就可以了。
一般的CRT显像管显示器的亮度在100~300cd/m2,LCD液晶显示器的亮度在600~1500 cd/m2。在DR、CR等只需黑白两色显示器上,LCD液晶显示器比CRT显像管显示器有着较大的优势。然而,彩色显示器的亮度比黑白显示器要低的多,一般在120~250 cd/m2,这时两种显示器就相差无几了。
对比度也叫动态范围,对比度率是描述显示器能显示黑与白之间的差别,表达显示器最亮值和最暗值之比。彩色显示器不做过多要求,黑白显示器要求来表达灰阶影像的黑白之间的程度。临床使用显示器的对比度范围在600:1~1000:1。高性能显示器对比度率高达1000:1,能够显示所有色调需要大的对比度率,一般选择对比度≥600较好。
目前CRT显示器的对比度都能达到1000:1,液晶显示器的对比度也能达到1000:1以上,可能在更高的对比度上不及CRT,但这个数值已足够满足临床使用要求。
2.2 分辨率
用低分辨率显示器显示高分辨率影像时,影像会严重失真。显示器的分辨率与图像本身的分辨率有很密切的关系,一般影像的分辨率如下:DSA、数字胃肠:1024×1024;MRI:512×512;CT:1024×1024或512×512;CR/DR:500万像素以上。
用于临床医疗的显示器目前主要有1MP、2MP、3MP、5MP四种:
1MP:1024×1280(竖屏)/1280/1024(横屏),称为100万像素,常用横屏显示,多适用于CT、MRI、数字胃肠机。
2MP:1200×1600(竖屏)/1600×1200(横屏),称为200万像素,简称1K,常用竖屏显示,多适用于CR、DSA、数字胃肠机,PACS阅片工作站。
3MP:1536×2048(竖屏)/2048×1536(横屏),称为300万像素,简称1.5 K,常用竖屏显示,多适用于CCD-DR、PACS诊断工作站。
5MP:2048×2560(竖屏)/2560×2048(横屏),称为500万像素,简称2 K,常用竖屏显示,多适用于平板DR、乳腺机、PACS诊断工作站。
目前,有不少彩色液晶显示器达到了2MP和3MP的标准。某些单色液晶显示器达到了5MP的标准。他们完全有能力代替CRT显像管显示器。但LCD的最大分辨率就是它的真实分辨率,也就是最佳分辨率。一旦所设定的分辨率小于真实分辨率,图像很容易发生扭曲,所以会对显示效果造成一定影响。
这一特性与LCD的成像原理有关:液晶本身是不发光的,它是利用电场控制液晶转动,来改变光的行进方向,如此一来,不同的电场大小,就会形成不同灰阶亮度。再把RGB三种颜色,分成独立的三个点,各自拥有不同的灰阶变化,然后把邻近的三个RGB显示的点,当作一个显示的基本单位,也就是像素。那这一个像素,就可以拥有不同的色彩变化了。然后对于一个需要分辨率为1024×768的显示画面,我们只要让这个平面显示器的组成有1024×768个像素,便可以正确的显示这一个画面。
这也造成LCD的真实分辨率就是最佳分辨率,如果用于显示小于最佳分辨率的图像(如:800×600)时,将有两种显示方式。一种是居中显示,只在LCD中间的800×600个点显示图像,而其他点不显示,给我们的感觉是画面大大缩小了;另一种是扩展显示,用1024×768来显示800×600的分辨率,这样图像很容易发生扭曲,所以会对显示效果造成一定影响。
所以相比CRT显示器分辨率的可调性,LCD显示器使用时只能根据需要配套使用。
2.3 响应时间
响应时间指的是显示器对于输入信号的反应速度,也就是由暗转亮或由亮转暗的反应时间,通常是以毫秒(ms)为单位。要说清这一点我们还要从人眼对动态图像的感知谈起。人眼存在“视觉残留”的现象,高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。动画片、电影等一直到现在最新的游戏正是应用了视觉残留的原理,让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示,便形成动态的影像。人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张,这也是电影每秒24帧(大约42ms)播放速度的由来,如果显示速度低于这一标准,人就会明显感到画面的停顿和不适。
显示器的响应时间主要影响动态影像,对于静止的CR/DR影像并无多大影响。由于人眼的“视觉暂留”现象,响应时间过长会导致动态影像的拖尾现象,不适合动态影像的实时播放。所以,在选购DSA和数字胃肠等显示器时,就要首选响应时间20ms以下的显示器。
LCD液晶显示器在响应时间上远远不如CRT显像管显示器,而且不同品牌不同型号的差别也不小,从50ms~5ms都有。但一般作为手术用(微创手术,内窥镜手术,介入治疗等)显示器,它的响应时间在8ms-5ms。而CRT显示器的响应时间在1ms以内,可以说几乎没有响应时间。虽然LCD在响应时间上与CRT有一定的差距,但5ms的响应时间已经能够满足临床的使用需求。
2.4 视角和闪烁(刷屏率)
一般而言,LCD显示器的可视角度都是左右对称的,但上下就不一定了,而且常常是上下角度小于左右角度。现在市面上的液晶显示器可视偏转角度一般在170˚左右,对于个人使用来说是够了,但如果几个人同时观看,失真的问题就显现出来了。而CRT显示器的可视角度从各个方向上来说都几乎是180˚,不会出现失真问题。
CRT显示器是靠电子束重复撞击到荧光粉来达到发光的,这样会导致亮度周期性闪烁。即使通过最新的标准的显示器工作在或者更高的刷新率下,也不过是只能让眼睛在短期使用不觉得闪烁而已。实际上仍然是闪烁的,长时间使用后照样让人感到不适,这个现象的根源是由于的工作原理导致的,就是说显示器的闪烁现象是很难避免的。
液晶显示器的液晶本身不发光,它属于背光型显示器件。液晶显示器是靠屏幕上均匀排列的细小的液晶颗粒通过“阻断”或“通过”光线来达到还原画面的目的,也就是说,液晶显示器是“永远”在发光的。通电后,背光灯点亮,如果屏幕上的液晶像素全部“打开”,则背光毫无遮拦地进入人眼,此时屏幕一片全白。显示图像时,通过对显示信号的转换,计算出各像素的通断状态后,直接把信号驱动具体像素,控制该液晶像素对光线的“通”“断”,就可以在屏幕上生成图像。此时,屏幕上的图像就象是广告灯箱那样,灯箱里的灯管发出的光透过有图案的薄膜进入人眼,使人眼看到图像是非常稳定而不会闪烁的!液晶显示独特的显示原理决定了其屏幕上各个像素发光均匀,因此不会出现传统的CRT显示器固有的会聚以及聚焦不良的弊病,所以在刷屏率上液晶显示器有着先天的优势。
2.5 几何失真
几何失真会引起原始图像几何部分的偏差,实际后果是使得图像特征的相对尺寸和形状受到了一定的影响。CRT显示器通常的失真有:线性改变(其形式为针垫,桶形和倾斜失真);形成角度和不合适的屏幕宽高比;非线性。有些几何失真也可能是显示控制器(显卡)的不恰当设置,或是显示器与显卡之间的相比不匹配造成的。另外,磁场也能造成CRT显示器的几何失真,且还能降低黑白CRT显示器的分辨力及彩色CRT显示器的色彩纯度。
相比而言,LCD显示器由于其纯平面设计,使其避免了线性失真;显卡与显示器配合问题有人为因素在其中,所以LCD也会产生这个问题;LCD显示器采用的是直接数码寻址的显示方式,它能够将显卡输出的视频信号经过AD转换之后,根据信号电平中的“地址”信号,直接将视频信号一一对应的在屏幕上的液晶像素上显示出来,所以磁场也不会对LCD显示器造成影响。
2.6 其他方面
(1)LCD在色彩方面比不上CRT。CRT可显示的色彩跟电视机一样,都是无限的,而LCD可显示1600万~10.7亿种颜色。显示颜色越多则颜色过度越顺畅,但由于一般人的眼睛只能分辨120多种颜色,如果在不同颜色的相互补充、相互衬托之下,有经验的人可分辨13000多种颜色。所以LCD与CRT的差距人眼是不易区分的,对诊断的影响也不大。
(2)当CRT的显像管寿命完结时,更换新显像管的成本差不多等同整台显示器,而LCD在亮度下降到不满足诊断需要时只需更换光源,除零件成本较低外,更换过程亦很简单。
(3)有些医院空间是十分有限,LCD的厚度很薄,可以比CRT节省许多空间,可放在桌上、工作站上或挂在墙上;另外LCD远较CRT轻便,用户可根据需要移动位置。
(4)LCD显示屏为完全平面,比CRT的弧面显示屏更符合传统读片的习惯。
(5)LCD的用电量和散热量远低于CRT,LCD没有像CRT发出的电磁波辐射,避免对人体造成不良影响,符合环保原则。
3 总结
综上所述:
(1)LCD显示器与CRT显示器相比,在以下方面的优势和特点明显,如表1。
LCD的亮度大大高于CRT,有利于灰阶的显示;LCD具有稳定的亮度控制功能,平均使用寿命比CRT长;LCD纯平面设计,使图像无几何失真;LCD通过“通”“断”光线来达到还原图像的目的,使图像稳定不会闪烁。
(2)LCD显示器与CRT显示器相比,在色彩、响应时间和对比度方面的参数还有一定的差距。但由于新技术新产品的不断问世,使得这些差距相对于人眼的敏感度来论,可以忽略不计。
(3)由于LCD是通过液晶像素实现显示的,而液晶像素的数量和位置都是固定不变的。所以液晶显示器只有在标准分辨率下,才能达到最佳效果。而在非标准分辨率下则是由LCD内的IC通过插值算法计算而成,因此画面会变得模糊不清。所以,我们在使用和购买LCD显示器时应考虑图像分辨率与显示器分辨率相匹配。
(4)随着科学技术的发展,LCD显示器将逐渐扩大在各个领域的使用,并最终取代CRT显示器的趋势不可阻挡。
参考文献
[1]马建涛肖英刘永伟.CRT与LCD显示器的性能分析.信息科技2007年第19期
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基于面向对象的图像实时显示设计 篇9
本设计的应用程序是采用面向对象技术,在Microsoft Visual C++6.0下开发完成的。Visual C++就是一个典型的面向对象的编程语言。而在Windows的界面设计和软件开发环境中,也可以说处处贯穿着面向对象的思想。
在Windows中,程序的基本单位不是过程和函数,而是窗口。一个窗口是一组数据的集合和处理这些数据的方法和窗口函数。从面向对象的角度来看,窗口本身就是一个对象。Windows程序的执行过程本身就是窗口和其他对象的创建、处理和消亡过程。Windows中的消息的发送可以理解为一个窗口对象向别的窗口对象请求对象的服务过程。因此,用面向对象方法来进行Windows程序的设计与开发是极其方便的和自然的。
1 多个线程的设计
在系统中,对数据的实时处理有着很高的要求,由于WINDOWS操作系统支持多任务调度和处理,基于该功能所提供的多任务空间,程序员可以完全控制应用程序中每一个片段的运行,从而编写高效率的应用程序。
多任务操作系统将处理器的运行时间分成小的时间段,并分配给多个线程,每个线程在操作系统规定的时间段内运行。当线程使用完分配的时间段后,线程暂停执行;操作系统再将下一个时间段分配给其它线程执行;操作系统不断地将一个线程执行切换到另一个线程,经过一定时间的运行后,多个线程就同时完成了任务。由于各线程运行的时间段非常短,大约是20 ms,所以多线程能很好地满足系统中实时多任务处理的要求。
当系统需要同时执行多个进程或多个线程时,有时会需要指定线程的优先级。线程的优先级一般是指这个线程的基优先级,即线程相对于本进程的相对优先级和包含此线程的进程的优先级的结合。操作系统以优先级为基础安排所有的活动线程,系统的每一个线程都被分配了一个优先级,优先级的范围从0到31。运行时,系统简单地给第一个优先级为31的线程分配CPU时间,在该线程的时间片结束后,系统给下一个优先级为31的线程分配CPU时间。当没有优先级为31的线程时,系统将开始给优先级为30的线程分配CPU时间,以此类推。除了程序员在程序中改变线程的优先级外,有时程序在执行过程中系统也会自动地动态改变线程的优先级,这是为了保证系统对终端用户的高度响应性。比如用户按了键盘上的某个键时,系统就会临时将处理WM_KEYDOWN消息的线程的优先级提高2到3。CPU按一个完整的时间片执行线程,当时间片执行完毕后,系统将该线程的优先级减1。
MFC类库提供了多线程编程支持,对于用户编程实现来说更加方便。非常重要的一点就是,在多窗口线程情况下,MFC直接提供了用户接口线程的设计。
MFC区分两种类型的线程:辅助线程(WorkerThread)和用户界面线程(UserInterfaceThread)。辅助线程没有消息机制,通常用来执行后台计算和维护任务。MFC为用户界面线程提供消息机制,用来处理用户的输入,响应用户产生的事件和消息。但对于Win32的API来说,这两种线程并没有区别,它只需要线程的启动地址以便启动线程执行任务。用户界面线程的一个典型应用就是类CWinApp,它是CWinThread类的派生类,应用程序的主线程是由它提供,并由它负责处理用户产生的事件和消息。类CwinThread是用户接口线程的基本类。CWinThread的对象用以维护特定线程的局部数据。因为处理线程局部数据依赖于类CWinThread,所以所有使用MFC的线程都必须由MFC来创建。
对于数据采集程序,可以用一个单独的线程进行数据采集。这样,能最大限度地保证采集的实时性;而另外的线程同时又能及时地响应用户的操作、进行数据和图像显示及数据的存储等功能。否则,程序在采集数据时就不能响应用户的操作;在响应用户操作时就不能进行数据采集。尤其当采集的数据量很大,数据处理任务很重时,如果不采用多线程,采集时漫长地等待是很难让人接受的。
所以在软件的设计过程中需要添加一个额外的线程来专门处理数据采集的问题,创建线程是通过下面的步骤实现的,分别时实现控制函数和启动线程,它 并不必须从CWinThread 派生一个类。
(1)实现控制函数。
控制函数定义该线程。当进入该函数,线程启动;退出时,线程终止。该控制函数声明如下:
UINT BulkReadThreadProc(LPVOID pParam)
(2)启动线程。
由函数AfxBeginThread创建并初始化一个CWinThread类的对象,启动并返回该线程的地址。则线程进入运行状态。
m_pBulkReadWorkerThread=AfxBeginThread(BulkReadThreadProc,
&m_bulkreadThreadInfo,
THREAD_PRIORITY_NORMAL);
但是,多线程要比普通程序设计复杂得多。由于任意时刻都可能有多个线程同时执行,所以,许多的变量、数据都可能会被其他线程所修改。所以编程时有一个非常重要的问题就是线程同步。所谓线程同步是指线程之间在相互通信时避免破坏各自数据的能力。同步问题是由前面说到的Win32系统的CPU时间片分配方式引起的。虽然在某一时刻,只有一个线程占用CPU(单CPU时)时间,但是没有办法知道在什么时候,在什么地方线程被打断,这样如何保证线程之间不破坏彼此的数据就显得格外重要。在MFC中,可以使用4个同步对象来保证多线程同时运行。它们分别是临界区对象(CCriticalSection)、互斥量对象(CMutex)、信号量对象(CSemaphore)和事件对象(CEvent)。在这些对象中,临界区对象使用起来最简单,它的缺点是只能同步同一个进程中的线程。另外,还有一种基本的方法,本文称为线性化方法,即在编程过程中对一定数据的写操作都在一个线程中完成。这样,由于同一线程中的代码总是按顺序执行的,就不可能出现同时改写数据的情况。
在程序设计的过程中,线程要向界面窗口报告状态,为了实现这个功能,采用的方法时是通过消息实现的,由于消息本身携带的消息量有时不够用,消息参数只是一个指向某消息对象的指针,而消息对象需要在堆内存中new生成(因为线程不能等待消息处理完毕就继续执行),界面接受到消息对象后delete之;但是这时界面退出后,如果线程仍然生成新的消息对象,则消息对象得不到释放,所以在这种情况下,界面接受到WM_CLOSE消息将要释放之前,要等待线程完全退出之后再真正释放。
2 图像的显示程序
图像的实时显示是利用DirectDraw实现的。DirectDraw是DirectX技术的核心,它可以直接操作显示内存,进行硬件位转换操作,硬件覆盖操作和页面切换操作。作为一种软件接口,DirectDraw在维护Windows GDI设备兼容性的基础上提供了对显示设备的直接访问。因此,DirectDraw并不是高级图形API,而是一种实现游戏和Windows子系统软件(如3D图形软件包)的设备无关方法。
DirectDraw所支持的硬件范围广泛,从简单的SVGA到高级硬件实现(裁剪、拉伸、非RGB颜色支持等)都完全支持。那些硬件没有实现的特征将由DirectX使用软件仿真。简略地说,DirectDraw使用了设备无关方法实现了对显示内存的设备相关访问。
DirectDraw应用程序往往能够获得超过标准Windows GDI应用程序,甚至MS-DOS应用程序的功能。DirectDraw通过COM接口提供服务。这些COM接口包括IDirectDraw,IDirectDraw2, IDirectDrawSurface, IDirectDrawPalette, IdirectDrawClipper等。DirectDraw的设备无关性是通过硬件抽象层(hardware abstraction layer, HAL )实现的。对于那些硬件没有实现的功能,则使用硬件仿真层(hardware emulation layer , HEL)实现。当应用程序调用DirectDraw时,它将根据硬件的能力决定是调用HAL功能还是HEL功能。HEL有时会调用GDI的一些功能,有时则会直接访问硬件以完成一些简单的并与具体硬件无关的任务,比如内存访问等。HAL和HEL联合使用可以提供一组可靠的与设备无关的特征,但是这种设备无关性还有一定的缺陷,而且在DirectDraw中表现得最明显。因此,与GDI不一样,DirectDraw不是完全与设备无关的,而只能算几乎与设备无关。如果通过分析宿主系统能力并作出相应的调整,可以使应用程序获得最佳的性能。
图像实时显示的实现流程如图1所示。
图像的实时显示的实现总共分为以下几步:
(1) 创建DirectDraw对象
要使用DirectDraw必须使用DirectDrawCreate来创建一个带有IDirectDraw接口的DirectDraw对象,以便用户可以通过它来访问其它DirectDraw功能。
(2) 设置协作级别
在调用DirectDraw其它方法之前必须先设置屏幕协作级别,否则它们中的某些方法会失败。协作级别用于控制应用程序和系统及其它应用程序之间的交互程度。
(3) 设置显示模式
DirectDraw的显示模式内容包括宽度、高度、格式和刷新频率。
DirectDraw提供了一套完整的用于管理显示模式的方法具体操作可以通过EnumDirplayModes方法列举当前可能的显示模式并可以用SetDisplayMode来改变模式。
(4) 创建DirectDraw主图面
主图面就是用户能够看到的当前界面,每个DirectDraw对象只有一个主图面。在DirectDraw启动之前,主图面就已经存在了,那就是GDI用于绘制Windows用户界面的图面。在创建指向它的DirectDraw图面对象之前,没有办法访问主图面。
(5) 创建off_screen图面
创建了主图面以后接着要创建off_screen 图面,off_screen 图面是不能直接被看见的。它主要是作为存储可视部件的存储缓冲区,这些缓冲区可用于组成主图面或切换图面。创建off_screen 图面的过程和创建主图面的过程基本上一致,唯一的区别在于off_screen 图面要提供更多一点的细节。
(6) 设置剪裁器
剪裁器可以将DirectDraw所能输出的范围限制在屏幕上的某个区域范围,范围之外的其它部分将被剪裁掉。DirectDraw提供了DirectDrawClipper类来实现剪裁功能。
(7) 视频显示
视频显示的工作主要将从采集处理板读进来的、连续不断的图像数据装入主画面。其方法是先将图像写入off_screen 图面,然后用位转换Blt 操作将off_screen 图面整体拷贝到主图面中。
3 实验调试结果
当系统的数据采用模拟码源的数据时,所获取的数据图像如图2和图3所示,模拟码源的数据都是已知的,而且是根据需要进行设定的
图2中用到的模拟码源是由0xFF到0x00的递减数据,即是从255到0的灰度图像,完成由黑到白的渐变。
在图3中,数据来源于三个通道,分别是0xFF—0x00,0xFF—0x00,0x00—0xFF,体现在图像的RGB值上是(255,255,0)到(0,0,255)的渐变图像,颜色用红色逐渐过渡到青色,由于黑白打印机的限制,打印后的图像可能看不到这种颜色的渐变,表现为灰度的形式。
摘要：选用VisualC++开发用户界面程序,采用面向对象的程序设计,提供了友好的操作界面;采用DirectDraw技术实时显示图像,减少了系统响应用户命令的时间,更好地满足了实时显示图像数据的要求。
基于MFC的图像显示系统设计 篇10
传统意义上的图形学指的是通过图表、图形、绘图等诸多形式对数据信息进行反应、阐述的一种学科。但是计算机图形学则与之不同, 它研究的对象是如何借助计算机技术来创造此类形式。实际上, 从输出结果与处理对象上看, 它与图像分析恰恰相反。计算机图形学正在尝试着利用非图像形式的数据描述促使图像形成, 而图像分析和模式识别较为类似, 二者间的输出是不一致的, 但其转换比较方便。计算机视觉突出强调的是计算机在实现人的视觉功能方面的重要性, 其牵扯到了大量与图形处理相关的技术, 然而当下研究内容大多是和图像理解相结合的内容。
虽然如今在处理大数据量的图像方面, 计算机处理的速度比不上光学法, 但计算机处理的精确度高, 可十分便捷、灵活地求解出极其复杂、功能多样化的运算。在这么短的发展历史过程当中, 它可以在几乎和成像相关的所有领域得到成功推广与运用, 并起着非常重要的影响。
1 MFC和VC++
Microsoft Foundation Class Library (MFC) , 为了能够方便的建设Windows下的应用程序, 可以把MFC中的所有类别结合起来, 创建应用程序框架, 这也是一种相对SDK来说更为简单的方法。此时程序员的工作内容是, 借助预定义的接口, 在此轮廓中填进详细的应用程序中独有的东西。
Microsoft Visual C++ 有与之相对应的工具去做好该项工作:资源编辑器能有利于对用户接口进行直观地设计;App Wizard可在初步的框架文件的生成过程中进行使用;Class Wizard有利于把代码添加至框架文件中;类库可以有助于应用程序特定的逻辑的实现。
2 图像显示形式
2.1 图像缩放
图像的缩放操作能使图像的大小发生变化, 形成的图像的像素也许在原图内找不出与之相对应的像素点, 如此一定要实施近似处理。通常情况下, 我们可以采用与之最接近的像素值进行赋值, 当然利用插值算法进行计算也可。
如果图像x轴、y轴方向缩放比率分别是fx、fy, 那么新图中与原图中点 (x0, y0) 相对应的点 (x1, y1) 的转换矩阵是:
其逆运算如下:
比方说, 如fx、fy的值都是0.5, 那么图像将会变成以前的一半大, 所得图像的 (0, 0) 像素和原图内的 (0, 0) 像素相对应; (0, 1) 像素与原图内的 (0, 2) 像素相对应; (1, 0) 像素与原图内的 (2, 0) 像素相对应, 依此类推。在原图的基础上, 每行间隔一个间距设置点, 每相距一行实施操作。
2.2 图像旋转
一般图像是以图像的中心为原点进行旋转的, 在旋转过后, 图像通常会出现一些变化。与图像平移相同的是, 一方面, 图像旋转为了显示全部图像可支持拓展图像范畴, 另一方面, 可去除掉转出显示区域的图像。
可以推导旋转运算的变换公式。点 (x0, y0) 经过旋转 θ 度后坐标变成 (x1, y1) 。
旋转前:
旋转后:
矩阵表达式:
3 图像显示设计
系统通过在功能模块内使用了函数void Invalidate ( BOOL b Erase = TRUE ) , 实现图形的旋转与缩放功能, 该函数具有让整个窗口客户区无法发挥出作用的功能, 这就说明要重新进行绘制。比方说, 若一个被其它窗口遮蔽的窗口转变成前台窗口, 则以往被遮挡的部分就丧失了作用, 需重新绘制。此时在应用程序的消息队列中, Windows会发布WM_PAINT消息。MFC为窗口类出具了WM_PAINT的消息处理函数On Paint, 该函数承担着对窗口进行重新绘制的工作。
3.1 图像放大与缩小
图像放大是指图像依据一定比例进行缩小或者扩大, 能使位图空间的大小发生变化。得到位图的空间尺寸, 在不使位图的大小发生改变的情况下, 让位图依据以往大小只改变相框的大小, 但不改变相片的大小。
3.2 图像翻转
水平翻转是将图像水平方向的像素点沿着中间线进行翻转, 处理过程为:获得当前设备指针, 指向当前设备, 定义三个无符号的的指针, 为翻转图像申请一段内存空间, 大小为图像内存大小。内层循环将每一行的像素点进行翻转, 左侧的像素移到右侧, 右侧的像素点移到左侧外层循环将所有行的像素进行翻转将左侧的像素点移到右侧, Invalidate () 函数进行窗体的重绘。
4 结论
本文说明了运用VC++ 平台和MFC技术来实现本次设计的优点, 主要讨论了如何构建一个简单的图像显示系统, 如何简单处理图像, 从而能够在MFC平台下成功实现图像的翻转、缩小以及放大的功能。
摘要：在目前快速发展的科学技术的推动下, 再加上计算机更新速度的日趋加快, 对图像的要求愈来愈高。本文首先针对图形显示系统的设计流程进行阐述, 在进行系统设计过程, 充分利用MFC的设计理念, 依靠VC++, 提高了软件系统的灵活性, 运用其实现图像变形、图形翻转的功能。
关键词：MFCVisual,C++图像显示
参考文献
[1]胡新宸.基于Open GL的医学图像三维可视化平台的设计与实现[D].厦门大学, 2013.
[2]秦练, 赵秀萍, 杨文杰.计算机图形学编程实践研究[J].北京印刷学院学报, 2014 (04) .
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