液晶显示器色彩还原能力研究

论文摘要

现今,液晶显示器(LCD)和液晶电视已经成为人们生活和办公不可缺少的部分。与CRT显示器相比,LCD由于体积小,重量轻,并能获得高的清晰度等优点,得到越来越多人的青睐。但是,LCD却存在着诸多先天不足,色彩还原性差就是其中之一。这种先天不足严重制约着LCD的发展,解决这一问题已成为LCD发展中的一个重大问题。由于LCD色彩还原问题的复杂性,该技术仍然存在很大的发展空间。众所周知,CRT的色彩显示比较完美,几乎能够显示自然界的所有色彩。因此,显示器行业将CRT显示色域作为一个标准色域,并将其他显示系统向CRT显示系统靠近。基于这一思想,同时考虑显示系统的基色特性,本文将彩色图像从RGB彩色空间映射到CIEXYZ空间,以满足各种显示系统的色彩兼容性。然后,将LCD显示系统的色域映射到CRT显示系统,在不改变LCD基色特性的前提下,对LCD色域进行拓展。最后对拓展后图像的三个通道(即R、G、B通道)分别进行自然度和彩色度的校正,使之满足人眼视觉系统对自然界色彩的适应性。同时,用户可以根据自己对色彩显示的需求,通过设定的可调参数对显示系统的亮度、对比度和饱和度分量,分别进行调节和控制。本文在研究现有彩色图像增强算法的基础上,根据亮度、对比度和饱和度三个颜色属性对彩色图像的贡献,采用不同的方法进行处理。对于亮度分量,本文提出了基于饱和度分量反馈和人眼视觉特性的自适应增强算法。试验数据表明,增强后的彩色图像亮度有了很大提高,图像的色彩饱和度没有损失,获得了良好的视觉效果。对于对比度分量,提出了基于图像四个方向空间频率的增强算法,并计算了图像对比度提高率。试验结果证明,处理后的彩色图像对比度更大,图像更清晰。对于饱和度分量,首先在CIEXYZ色彩空间确定图像任一颜色的饱和化坐标,然后确定该颜色的饱和度,最后对其进行非线性拉伸,来改变饱和度分量的动态范围。大量试验证明,处理后的彩色图像色彩艳丽,细节清晰,没有产生“云泥”,视觉效果很好。本文所有算法均经过Matlab编程实现。对大量的真彩色图像进行试验,并将本文算法和其他算法进行比较。试验数据表明,经过本文算法处理后的图像和原图相比,无论在细节方面、对比度方面,还是色彩方面都得到了很大程度提高,视觉效果更加符合人眼对色彩的适应性。而且,图像的色彩范围与原图相比也有了很大程度增加。因此,将本文的图像处理算法应用于LCD的图像处理单元,可以大大提高LCD的色彩还原能力,再现完美色彩,得到更加符合人眼色彩适应性的彩色图像显示。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 CRT和LCD的彩色显示原理
• 1.1.2 LCD的技术指标
• 1.2 研究背景及相关理论
• 1.3 本文的研究内容和章节安排
• 第二章 人眼视觉特性与色彩学基础
• 2.1 人眼的视觉特征
• 2.2 颜色基本特性
• 2.3 色彩空间及色域覆盖率
• 2.4 本章小结
• 第三章 液晶显示器色彩还原算法
• 3.1 确定图像的色域
• 3.2 RGB和CIEXYZ之间色彩空间转换
• 3.3 LCD向CRT色域映射
• 3.4 非线性拉伸变换
• 3.4.1 自然度指数
• 3.4.2 色彩度指数
• 3.4.3 图像质量指数
• 3.4.4 色彩校正
• 3.5 实验结果和分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 彩色图像处理基础
• 4.1 彩色图像直方图处理
• 4.2 彩色图像平滑和锐化
• 4.3 本章小结
• 第五章 基于LCD的彩色图像处理算法
• 5.1 亮度增强
• 5.1.1 基于饱和度反馈的亮度增强算法
• 5.1.2 提出的新算法
• 5.1.3 实验结果和分析
• 5.2 对比度增强
• 5.2.1 对比度计算
• 5.2.2 空间频率
• 5.2.3 一种新的基于图像空间频率的对比度增强算法
• 5.2.4 对比度提高率
• 5.2.5 实验结果和分析
• 5.3 饱和度增强
• 5.3.1 确定最大饱和度
• 5.3.2 分段线性函数算法
• 5.3.3 一种新的非线性饱和度增强算法
• 5.3.4 实验结果和分析
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表