5、基于模型的显示系统优化

基于模型的显示系统优化

在当今的信息、通信和计算系统中，视觉显示是关键组成部分。然而，由于基于图像的通信需要大量的信息带宽，显示器往往成为这些系统的性能瓶颈。因此，显示设计的优劣可能决定了系统的成功程度。

1. 显示设计与图像质量评估

成功的显示设计关键在于明确可量化和可测量的目标，这些目标应基于操作员执行任务的能力。例如，在医疗领域，检测 X 射线图像中异常组织的准确性；在航空领域，飞行员从机场场景显示中识别跑道的准确性。

传统上，通过设计不同参数的原型并进行实证性能测量来优化显示器。但这种方法成本高，可能会遗漏大量参数空间。因此，本文倡导构建人类操作员和显示系统的模型，以此评估基于任务目标的图像质量（IQ）指标。IQ 计算通常分两个阶段进行：一是使用与任务无关的感知表示模型；二是使用将第一阶段感知表示与人类性能相关联的任务依赖算法。

2. 显示系统描述

显示系统是一个复杂的系统，其参数空间较大，主要包括以下几个部分：
- 图像 ：灰度图像是二维坐标上的强度函数，彩色图像通常是三维函数。在实际应用中，图像在空间和强度级别上进行采样，表现为整数矩阵。然而，描述图像是设计规范中较困难的部分，因为设计师可能不清楚关键图像特征，或者难以给出有效描述。在某些情况下，可以用直线、边缘和规则区域描述传达文本、图表和图形的图像；而在大多数情况下，需要用图像的空间频率内容或统计模型（如马尔可夫场）来描述图像集合。
- 显示 ：包括图像的捕获、存储、通信和显示等过程。其参数涵盖物理结构（如像素的几何排列）、伽马值、渲染方案、时间特性和空间分辨率等。线性方面通常