激光顯示的色域擴展研究.pdf

1、激光顯示是一種新型的寬色域顯示技術，以紅、綠、藍激光作為顯示三基色，其色域可以覆蓋自然界70％的色彩，達到NTSC制式色域的1.8倍，能夠顯示非常豐富和艷麗的顏色。由于激光顯示的色域與目前的色域標準不同，現(xiàn)有顯示制式的圖像信號無法直接應用于激光顯示設備中。為了使激光顯示兼容現(xiàn)有圖像信號，同時體現(xiàn)激光顯示的寬色域優(yōu)勢，從標準色域到激光顯示色域的色域擴展映射成為激光顯示中的必要環(huán)節(jié)和關鍵技術，因而激光顯示的色域擴展研究具有重要的理論意義和很

2、高的實用價值。
　　 本文對激光顯示的色域擴展算法及硬件實現(xiàn)進行了研究，提出了一種色域擴展算法的評價指標、一種色域邊界求解的優(yōu)化算法和兩種色域擴展方法。
　　 本文對大量圖片進行色域擴展后發(fā)現(xiàn)，增強膚色等人眼敏感顏色的飽和度后會造成“過度渲染”問題，對局部顏色進行大系數擴展會造成明顯的色階色塊問題，這兩種問題都會嚴重影響圖像的映射及顯示效果，色域擴展算法應避免出現(xiàn)以上兩種問題。本文以“過度渲染”和色階色塊問題作為色域擴展

3、效果的評價指標，并利用該指標對色域擴展進行了研究。
　　 本文在現(xiàn)有算法的基礎上提出了一種多層次(Multilevel)色域擴展方法，該方法包含變色調非線性色域擴展算法和圖像相關色度平滑算法兩部分。
　　 變色調非線性色域擴展算法采用隨顏色色調變化的擴展函數對顏色進行色域擴展。該擴展函數分為非線性擴展區(qū)、過渡區(qū)和線性擴展區(qū)三個部分，利用“靜態(tài)色相似性函數”將人眼敏感顏色歸為非線性擴展區(qū)域，敏感顏色周圍的臨界顏色納入過渡區(qū)

4、域，而遠離敏感顏色的部分則屬于線性擴展區(qū)域。該算法綜合了線性擴展與非線性擴展的利弊，利用非線性擴展避免“過度渲染”問題，同時利用線性擴展減少了色階色塊問題，與現(xiàn)有算法相比映射圖像具有更好的視覺效果。
　　 圖像相關色度平滑算法屬于圖像相關的色域映射算法，用于消除變色調非線性色域擴展算法中的殘留色階色塊問題。該算法在圖像經過變色調非線性擴展后，利用人眼對比敏感度函數(Human Contrast Sensitivity Funct

5、ion)對映射圖像與原圖像的差值圖像進行色度濾波，得到對比差異圖像(Contrast Difference Image)，將映射圖像與對比差異圖像的差值圖像作為最終映射圖像。對比差異圖像顯示了映射圖像由非線性擴展而可能產生色階色塊的區(qū)域和嚴重程度，該算法可以有效地消除映射圖像中的色階色塊問題，同時保留映射圖像的色度和對比度信息。
　　 色域擴展算法一般需要求解色域邊界，本文針對三角形片面法中尋找匹配四面體運算量大、耗時多的問題，

6、提出了三角形重心角算法。該算法首先記錄所有色域邊界三角形重心與原點連線的空間角和目標點與原點連線的空間角，利用空間角的相近度公式提高匹配四面體的查找精度和命中率，減少匹配四面體驗證次數。實驗證明，該算法可使原算法的計算時間減少40％左右，在色域邊界采樣點增多時計算時間僅有少量增加。
　　 色域擴展算法的實現(xiàn)成本決定了算法的實用價值，為了簡化色域擴展算法的復雜度、降低實現(xiàn)成本，本文提出了一種RGB空間色域擴展算法，并介紹了該算法的