基于宽色域显示设备的色域映射研究

摘要

近年来，宽色域显示设备不断推陈出新，在LED显示器出现后，激光显示器已经成了显示设备新的代表。与传统显示设备相比，宽色域显示设备优势显著，在色域覆盖率上有了很大提升。与普通PAL制式下的色域覆盖率相比，激光显示设备色域覆盖率可提升1.9倍。但由于宽色域显示设备采用了不同的基色，色彩信号在不同色域标准的设备之间传输时，可能会导致色彩失真和色差的出现。为了解决这一问题，色域映射和颜色空间转化成为了色彩传输中必不可少的步骤。除此之外，对于仍采用传统标准显示色域的显示设备，为了发挥宽色域显示设备高饱和度高亮度的特点，我们必须对图像视频信号进行色域扩展。
　　本论文针对宽色域设备显色问题，主要研究了传统色域向宽色域映射的色彩拉伸问题。本文首先介绍了颜色科学的基础理论，然后描述了色域映射中的色彩测量、颜色空间转换、色域边界确定和色域映射，并介绍了其中的基本研究方法，最后重点研究了基于自然弹性的色域扩展，并提出了色域扩展评价标准鲜艳度。
　　针对宽色域显示设备，本文提出了基于自然弹性的色域扩展算法。首先分析非均匀形状弹簧的拉伸特点，即拉伸距离随着弹簧形状而改变。继而根据这一特性，将弹性拉伸引入到色域扩展之中，以白点为弹簧起点，以色域边界点为弹簧终点，对颜色进行尺度不同的拉伸，同时可对弹簧形状进行调整，从而根据颜色的不同，得到不同的拉伸效果。本方法在RGB空间进行，易于硬件实现且计算简单。与传统色域扩展算法比较，效果有显著提升。另外，本文还结合自然度和彩度两个色域扩展评价参数，利用最小二乘法提出了新的色域扩展评价标准，即鲜艳度，该标准既考察图像的色彩丰富程度，又考虑图像与人眼视觉特性的契合度，具有一定的参考价值。此外本文还对四基色显示技术进行了研究，提出了四基色下色域扩展和色彩表示方法。