视觉类教育装备图像亮度展示效能的检测
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摘 要 探讨视觉类教育装备图像亮度展示效能的检测方法，对比几种视觉类教育装备图像亮度展示效能，给出视觉类教育装备选型及使用建议。
关键词 教育装备；效能；图像；亮度展示效能
中图分类号：G40-057 文献标识码：A 文章编号：1671-489X(2012)21-0003-04
Detection of Visual Kind Educational Equipment’s Brightness Performance//Hu Younong1, Zhao Jinhong2
Abstract This paper discusses the detection methods of visual kind educational equipment’s brightness performance, comparison of several visual kind educational equipment brightness performance, given the selection and use advice of the visual kind educational equipment.
Key words educational equipment; performance; images; brightness performance
Author’s address
1 Capital Normal University, Beijing, China 100048
2 Beijing Normal University, Beijing, China 100875
1 前言
视觉类教育装备图像展示效能指标中有一项效能指标就是图像展示质量[1]，而亮度展示效能则是图像展示质量中的一项分指标。在有些教学场合，视觉类教育装备图像亮度展示效能的指标是十分重要的，它关系到教学工作是否能顺利进行。
在摄影作品的创作和审美中，除了构图、用光、影调、色调以外，“层次”也是一项审美的重要内容。“层次”在摄影中的概念比较丰富，如远近层次、景物层次、明暗层次、色彩层次等。远近层次和景物层次与摄影艺术有关，与展示设备关系相对不大；而明暗层次和色彩层次就不仅与摄影艺术有关，还与图像的展示设备有密切关系。例如，一张明暗层次很丰富的胶片照片，如果用低质量相纸洗印则表现不出其丰富的层次；如果是一张明暗层次很丰富的数码照片，那么就需要在一种表现明暗层次能力（亮度展示效能）很强的显示设备上观看，否则其丰富的层次也得不到充分的表现。
笔者在摄影课程的教学中，曾经在普通多媒体教室里用投影机+幕布系统做摄影照片的展示，但非常遗憾的是其展示效果很不令人满意，层次丰富的照片被投影机投影到幕布上后变成“污涂涂的一片”，层次感尽失，教学效果大受影响，甚至无法开展教学工作。教学中的经验启发笔者对视觉类教育装备图像展示效能进行研究，本文主要探讨图像亮度展示效能的检测方法及几种视觉类教育装备图像亮度展示效能的对比。
2 视觉类教育装备图像亮度展示效能的检测
2.1 视觉类教育装备图像亮度展示效能的检测原理
视觉类教育装备图像亮度展示效能的测量大致有两类方法，即主观法和客观法。
主观法是让多名观察者按照已经规定好的评价标准对视觉类教育装备展示的图像质量进行评价，然后对所有观察者给出的评价结果进行加权平均，最终得到图像展示质量这个教育装备效能指标的数值。由于视觉展示类教育装备所展示的图像最终的接收者是人，因此用主观法来测量视觉类教育装备的图像展示效能指标是最直接的方法，一般也被认为是最合理、最准确的方法。但是，主观法不仅容易受到人和环境等因素的影响，还有测量耗时长、代价高、过程繁琐等不足，因此在实际中不能得到很好的应用。
客观法是将主观法中的多名观察者（人）替换成图像采集及处理设备，用图像采集及处理设备对视觉类教育装备展示出的图像进行接收、处理及评价，进而得到图像质量这个效能指标的数值。
客观法测量视觉类教育装备图像展示效能的模型及方法有很多，由于本文仅关心视觉类教育装备图像亮度展示效能的检测，属于检测图像某一特定的指标，因此用“部分参考模型图像质量评价方法[2]”来测量视觉类教育装备图像亮度展示效能比较合适。图1所示为基于“部分参考模型图像质量评价方法”的视觉类教育装备图像展示效能测量系统框图。
2.2 视觉类教育装备图像亮度展示效能的检测流程
1）标准图像的产生。部分参考模型图像质量评价方法的核心是对比标准图像和显示图像之间的差异，并根据此差异来评价视觉类教育装备的图像展示效能，因此，标准图像的产生颇为重要。标准图像的设计原则有：①根据测量内容设计标准图像；②便于图像特征提取；③尽量避免干扰因素的出现。
在视觉类教育装备图像亮度展示效能的检测中主要关注以下测量内容：①亮度层次的混叠；②亮度层次的缺失；③亮度层次的非线性；④几何均匀性。
数码照片的格式一般为JPG格式或者RAW格式，虽然RAW格式图像质量高（是图像感应器将捕捉到的光源信号转化为数字信号的原始数据，未经处理和压缩，被称为“数码底片”），但需要专用软件才能显示和处理，因此在通常的教学活动中，JPG格式的图像文件是使用比较多的。然而，JPG格式的文件是采用有损压缩方法将图像数据压缩后得到的，虽然其文件的数据量比较小，但其展示后的图像与原始图像有一定的差异。因此，在选择标准图像所采用的图像格式时没有采用JPG格式。24位BMP格式的图像文件，其每个像素由24 bit的数据表示（红8 bit、绿8 bit、蓝8 bit），没有采用数据压缩方法直接把像素的数据存入文件，其文件数据量很大。但是由于其图像信息没有损失，并且数据生成和读取相对容易，因此，标准图像采用24位BMP格式。