成像亮度色度计硬件架构与软件测试应用研究

　　现代显示行业、车载人机交互面板、航空航天显示组件的测试工作，对二维全域的亮度色度测量提出很高要求，传统逐点扫描式测量设备需要逐区域扫描采集数据，测试周期长，面对大批量样品检测时效率受限。成像亮度色度计依托面阵探测器件，单帧图像就能够采集完整被测样品的二维光度色度分布，完成全区域数据同步获取，缩短整体测试周期，降低光学测试的综合成本，在显示器件质量验证工作中发挥重要作用。

　　整套设备分为硬件单元与配套软件两个部分，硬件作为信号采集基础，软件承担数据分析、判定、报告输出等工作，二者相互配合完成完整的光色测量流程。硬件端搭载TE制冷的CCD探测器，制冷设计可以降低传感器工作过程产生的暗噪声，适配低亮度条件下的测量任务。设备集成滤光片轮结构，可实现滤光片快速切换，满足不同光色参数测量需求。光学端配备高品质物镜，同时支持镜头定制，以此适配不同样品尺寸、不同物距的测试工况，设备采用USB2.0完成和计算机之间的数据传输，简化设备部署布线工作。整机具备合理的重量与体积，操作环境需要维持在非冷凝的温度区间，保障设备长期稳定运行。
 

　　成像亮度色度计可以采集的测量参数覆盖光度、色度多个维度，亮度层面能够获取被测区域平均亮度、区域内亮度极值，计算画面对比度；色度相关可以输出CIE1931的x,y坐标、CIE1976的u’,v’坐标，同时完成相关色温、主波长计算，支持L*a*b、L*u*v色彩空间以及色差△E的计算，覆盖显示行业主流的评价指标，满足车载、航空航天显示面板的评价标准。设备的成像分辨率较高，可实现微小尺寸区域的测量，适合微小发光字符、微型显示器件的检测工作，光度色度测量可以维持稳定的精度与重复性，既可以用于实验室样品评估，也能够适配产线批量检测场景。

　　配套VideoWin3PRO软件是整套设备实现高效测试的重要组成，软件针对复杂光色分析任务做功能适配，针对汽车、航空航天行业的测试需求开发专属功能模块。软件内部设置FindShapes功能，能够自动识别图像当中的发光区域，自动定位字符、发光区块，计算各个区域对应的亮度色度平均值，减少人工框选测试区域带来的工作量。基准点标定功能支持记录样品基准位置，更换被测样品之后，测试区域会跟随基准位置自动偏移，不需要操作人员反复手动调整AOR测量区域，适合大批量样品连续测试。针对车载仪表当中的字母数字字符，软件支持自动读取字符内部三个预设点位的亮度数据，输出三点计算之后的平均值，匹配行业对字符背光亮度的测试规范。伪彩色可视化功能，把亮度数值映射为不同颜色，通过图像颜色差异，就可以直观观察样品亮度分布的均匀性，快速定位亮度异常区域。软件内置Pass/Fail自动判定机制，操作人员设置好指标阈值之后，软件自动对比测量结果和阈值，输出合格或者不合格判定，实现自动化检测流程，减少人为判断引入的主观偏差。测试结束之后，软件支持自定义报告格式，输出PDF格式文档，报告可以同步保存原始成像图片、数据表格、Pass/Fail判定结果，还可以写入1931CIE色度图相关测量点位数据，完整留存测试过程信息，方便后续数据回溯与归档处理。

　　在实际开展测试工作时，需要注意设备的使用规范。测量环境需要规避环境杂散光干扰，环境光会叠加到被测样品的发光信号之上，带来亮度色度测量偏移，条件允许时尽量在暗室环境开展测试。镜头属于精密光学部件，镜头表面沾染灰尘、指纹会造成成像画面出现光斑，降低测量精度，清理镜头需要使用光学专用擦拭材料，禁止直接用手触碰镜片表面。设备开机之后建议预留一定的预热时间，待制冷探测器工作状态趋于稳定之后再执行测量，保障测量重复性。更换不同放大倍率镜头后，需要重新完成设备标定，保证光度色度测量的准确度。存储与使用环境要避免冷凝水汽产生，水汽会损伤探测器以及光学镜片。上位机软件运行过程中，不要随意中断数据传输，防止数据丢失，测试报告可以统一归档保存，方便后续样品比对分析。

　　该类成像亮度色度计可以应用的场景十分丰富，车载仪表盘背光、中控屏幕，航空航天控制面板发光器件，各类显示屏幕的亮度均匀性、色度一致性检测都可以使用这套设备，也可以用于各类发光元器件的二维光色分布评估。在显示产品迭代速度加快的行业背景下，二维成像式光色测量设备，凭借单次成像获取全区域数据的特性，为产品研发验证、产线质量管控提供可行的技术手段。