發(fā)布時間：2019-09-27 06:29

【摘要】：隨著社會工業(yè)水平和信息化程度的不斷提高，彩色顯示器逐漸進入生活和生產(chǎn)而成為人們獲得信息的主要載體。圖像顏色準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)一直是廣大消費者和各顯示器廠商最關(guān)心的問題之一。然而現(xiàn)今流行的顯示器如CRT、LCD、OLED、LED顯示屏等，由于顯示顏色的機理不盡相同，均存在不同程度的圖像跨媒體顏色復(fù)現(xiàn)問題。本文對顯示器顏色復(fù)現(xiàn)流程中的若干技術(shù)進行了深入研究，提出一種基于圖像質(zhì)量評價的顯示器顏色復(fù)現(xiàn)技術(shù)。 顯示器的色度特征化和色域邊界描述。針對LCD、CRT顯示器和LED顯示屏等顯示設(shè)備的色度特性化，分別給出了特征化數(shù)學(xué)模型，然后利用PR655色度計對一臺LCD顯示器和一臺LED顯示屏箱體在暗室條件下分別進行特征化實驗驗證，并給出相應(yīng)的特性化數(shù)據(jù)和曲線擬合結(jié)果。然后提出了一種顯示器色域邊界快速迭代計算方法，詳細(xì)介紹了算法原理并結(jié)合LED顯示屏分析了算法的計算精度和速度。使用色度特征化后的點間距為3mm的LED顯示屏箱體對該色域邊界描述算法進行了驗證。實驗結(jié)果表明：11次迭代運算后，擬合色域邊界已非常光滑，每條映射線上的色域邊界點真實值和計算值最大色差僅為0.23。與插值類計算方法相比，最大色差值和計算速度分別降低和提高了一個數(shù)量級。該色域邊界描述方法具有廣泛的通用性，可用于CRT顯示器和LCD顯示器等可用特征矩陣表征顏色三刺激值與三原色歸一化亮度關(guān)系的顯示設(shè)備。 色域映射失真圖像的質(zhì)量評價。本文針對色域映射失真圖像，在傳統(tǒng)圖像質(zhì)量評價的基礎(chǔ)上提出了一種新的圖像質(zhì)量評價方法。首先將源圖像和映射圖像轉(zhuǎn)換到CIE LAB均勻顏色空間中。對圖像的明度分量，提取其相位一致性特征和邊緣強度特征，對圖像彩度和色相分量，根據(jù)色域映射的特點，分別提取彩度和色相分量的彩度差和色相差作為圖像的另外兩個特征，形成最終的質(zhì)量評價公式GMSIM。使用已有的3個色域映射圖像集和TID2008圖像庫，對GMSIM算法進行參數(shù)擬合以及算法對兩種圖像庫主觀評價結(jié)果的預(yù)測準(zhǔn)確性實驗，其中對色域映射圖像集采用命中率和顯著性檢驗來表征算法性能。實驗結(jié)果顯示，GMSIM算法對色域映射失真圖像的主觀感知預(yù)測準(zhǔn)確性比傳統(tǒng)的圖像質(zhì)量評價方法提高了約4.5%，但仍有較大的進步空間，而在TID2008圖像庫上的預(yù)測性能也有所提高。該圖像質(zhì)量評價算法可以用于設(shè)計新的色域映射算法，也可在一定程度上代替復(fù)雜費時的心理物理學(xué)主觀評價實驗，來驗證或?qū)Ρ壬蛴成渌惴ǖ男Ч?基于圖像質(zhì)量評價的顯示器色域映射。首先介紹了“基于圖像特性選擇算法”類色域映射算法的各種思路并引出本文色域映射算法思路。然后詳細(xì)分析了各類色域映射算法的特點并從中選用了4種算法作為基本色域映射算法。提出了一種基于GMSIM圖像質(zhì)量評價算法和SLIC超像素圖像分割與權(quán)重圖融合策略的色域映射算法FUSION-I，在每個圖像分塊內(nèi)以圖像質(zhì)量評價結(jié)果為選擇標(biāo)準(zhǔn)，對已有多種不同的色域映射算法進行選擇綜合利用。針對FUSION-I算法容易產(chǎn)生色塊的缺點，提出了對權(quán)重圖進行引導(dǎo)濾波的色域映射算法FUSION-II。對本文提出的兩種算法和其他基本色域映射算法進行主觀評價實驗，結(jié)果證明本文算法在圖像顏色保真效果上要優(yōu)于其他算法，但在計算速度上仍有待優(yōu)化。
【圖文】：

隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的發(fā)展以及整體工業(yè)水平的不斷進步,各種彩色顯示設(shè)備如 CRT 顯示器、LCD 顯示器、OLED 顯示器、PDP 顯示器和LED 顯示屏[1-7]等在人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛使用。但是，由于各種顯示器的顏色顯示機制不盡相同，，彩色圖像在傳遞和復(fù)現(xiàn)過程中會產(chǎn)生不同程度的跨媒體顏色復(fù)現(xiàn)問題。采取何種方法使彩色圖像在不同種類和型號的顯示器之間能夠盡量保持顏色復(fù)現(xiàn)的一致性，一直是眾多顯示器研制和應(yīng)用科學(xué)研究人員研究課題之一。1.1.1 顯示器間圖像顏色復(fù)現(xiàn)失真問題彩色圖像記錄了大量人類生產(chǎn)和生活過程中必須的信息，豐富了人類的生活并推進了人類文明進程。但是彩色圖像在不同型號、不同種類的顯示器間傳遞時產(chǎn)生的顏色復(fù)現(xiàn)失真問題，給彩色圖像的正確使用帶來了困擾。例如在網(wǎng)上購物活動中，當(dāng)人們在不同的顯示器上對同一件商品進行對比時，時常會產(chǎn)生圖像顏色不一致的問題，導(dǎo)致不符合預(yù)期的選擇，如圖 1.1 所示，其中(a)為索尼公司LCD 顯示器 HX720，(b)松下公司 PDP 顯示器 GT31，(c)為三星 LCD 顯示器 D7000。

圖 2.1 可見光電磁波譜范圍2.1.2 顏色視覺理論事實上，顏色視覺就是人眼視覺系統(tǒng)接收光輻射后產(chǎn)生的主觀感覺。人眼視覺工作機制與照相機對可見光的處理方式具有一定的相似性。人眼觀察物體時人眼接收源自物體表面的光輻射，經(jīng)過眼球各部分的共同作用，成像在人眼視網(wǎng)膜上。視細(xì)胞受到光輻射刺激產(chǎn)生神經(jīng)沖動，神經(jīng)沖動信號沿著視神經(jīng)傳輸進入人腦中的視覺處理中樞，最后產(chǎn)生有關(guān)物體明暗、顏色和形狀等的視感覺。人眼中存在兩種視細(xì)胞，包括桿體細(xì)胞和椎體細(xì)胞，其中椎體細(xì)胞在光亮的環(huán)境下，可以分辨出紋理和邊緣等物體細(xì)節(jié)，并能區(qū)分不同的顏色。人眼中的椎體細(xì)胞中共有三類，稱為 L、M、S 型視感細(xì)胞，分別對長波、中波和短波的光輻射最敏感。每類椎體細(xì)胞都有獨特的光譜響應(yīng)特性，對應(yīng)不同的光譜響應(yīng)曲線如圖 2.2 所示。入射光經(jīng)椎體細(xì)胞分解為三個獨立的刺激信號，并將各自的感應(yīng)結(jié)果傳輸給大腦，最終形成顏色感覺。從圖 2.2 可以看出，各類椎體細(xì)胞在不同波長處對于光譜刺激的敏感度是不同的，而且每個個體的細(xì)胞光譜響應(yīng)曲線不盡
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN873

【參考文獻】

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本文編號：2542560