RGB-LED背光液晶显示器的色域映射算法研究

论文摘要

目前发光二极管（LED）背光源在液晶显示领域中的应用越来越广泛。与传统CCFL背光液晶显示器相比,RGB-LED背光液晶显示器在色彩表现能力、体积、使用寿命和功耗等方面都具有显著的优势。本文旨对RGB-LED显示器的色彩管理方面进行一定研究。在显示领域中通常采用NTSC制式下的色域来衡量显示设备的色彩表现能力。RGB-LED显示器色域是NTSC制式色域的130%,是传统CCFL背光LCD色域的近210%,因此RGB-LED显示器能显示更为逼真艳丽的图像。由于RGB-LED显示器三基色与CRT显示器的不同,而普通电视信号都是以CRT三基色为基础的,如果直接用NTSC制式下的电视信号驱动RGB-LED显示器,必然会使图像产生颜色偏差或颜色混乱。如何准确完成CRT色域与RGB-LED色域之间的映射,提高RGB-LED显示器的色彩还原能力,再现完美的色彩显示,就有了较强的现实意义和研究价值。本文提出了一种改进的基于亮度软裁剪的NLCUSP算法和一种基于饱和度非线性扩展的色彩还原算法,分别实现RGB-LED显示器色域到CRT色域的色域匹配和CRT色域向RGB-LED显示器色域的色彩虚拟扩展,其中色域匹配使RGB-LED显示器准确地显示NTSC制式的电视图像,色彩虚拟扩展可以充分利用RGB-LED高色饱和度的特点,从而更加发挥其广色域的优势,使图像颜色逼真、艳丽。本文首先阐述了课题背景及意义,简要介绍了RGB-LED显示器的发展动态和色彩空间、色域映射方面的知识,为后续工作打下了理论基础。为了使RGB-LED显示器准确地显示NTSC制式下的图像色彩,需要对LED显示器色域中超出CRT色域的部分进行色域匹配处理。文中深入研究了各种裁剪、压缩以及综合类色域匹配算法,并对各种算法的优缺点进行了分析。由于RGB-LED和CRT三基色的不同,为了在色域匹配过程中保持白平衡,本文提出了一种改进的基于亮度软裁剪的NLCUSP算法,选取合适的软裁剪函数作为亮度匹配函数,再对色域进行CUSP算法处理,以减少亮度对于色域匹配的影响,将RGB-LED显示器色域准确地压缩到CRT色域。匹配后的RGB-LED显示器显示的仅仅是CRT显示器色域内的图像,为了体现RGB-LED显示器高饱和度以及广色域的优势,本文又进行了从CRT显示器色域到RGB-LED显示器色域的虚拟扩展。本文提出了基于HSI色度空间的饱和度非线性扩展算法,通过确定在同一亮度面上色域顶点的拉伸系数,解决了色域扩展中可能超出色域边界和出现较多的色斑的问题,使显示的图像色阶过渡均匀,颜色逼真艳丽。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 色彩映射的相关理论和常用方法概述
• 1.2.1 色空间转换的执行机制
• 1.2.2 色域映射的执行机制
• 1.2.3 色域匹配的常用方法
• 1.2.4 色域匹配方法问题总结
• 1.2.5 色彩还原的常用方法
• 1.3 课题的主要内容和论文的结构安排
• 第二章 色域映射基础
• 2.1 色域映射的目标
• 2.2 色域匹配的基本准则
• 2.3 色域映射研究的主要内容
• 2.3.1 匹配色空间的选择
• 2.3.2 色域覆盖率
• 2.4 本章小结
• 第三章 几种色域匹配算法的比较研究及算法的改进
• 3.1 色域边界的确定
• 3.2 裁剪类色域匹配算法研究及实现
• 3.3 压缩类色域匹配算法研究及实现
• 3.3.1 顺序压缩算法
• 3.3.2 同时压缩算法
• 3.3.3 压缩类算法小结
• 3.4 综合类色域匹配算法研究及实现
• 3.4.1 GCUSP和LCUSP算法研究及实现
• 3.4.2 LSLIN算法
• 3.4.3 综合类算法小结
• 3.5 LCUSP色域匹配算法的改进与实现
• 3.5.1 色域匹配中的亮度匹配函数选择
• 3.5.2 基于亮度软裁剪的LCUSP算法的改进及实现
• 第四章 基于饱和度非线形扩展的色彩还原算法
• 4.1 色彩空间的选取
• 4.2 HIS颜色空间内的饱和度非线性扩展
• 4.3 HIS空间内饱和度非线性扩展算法实现
• 4.4 在标准色谱图中的算法检验
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表