為了解決等離子體顯示器(PDP)反伽馬校正中低灰度級(jí)增強(qiáng)引起的色彩失真和偏移,提出了一種低灰度級(jí)圖像色彩還原方法。該方法先利用HSI色彩空間模型對(duì)圖像的色調(diào)、飽和度、強(qiáng)度分量進(jìn)行分析,得到了色調(diào)恒常性和RGB三色校正的關(guān)系,然后計(jì)算出圖像低灰度級(jí)增強(qiáng)的色彩補(bǔ)償參數(shù)。最后將所得參數(shù)從HSI轉(zhuǎn)換到RGB色彩空間,直接對(duì)RGB三基色分量處理,有較好的實(shí)時(shí)性和硬件可實(shí)現(xiàn)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法解決了伽馬校正中的低灰度級(jí)圖像色調(diào)偏移和色彩失真現(xiàn)象,校正后的圖像色調(diào)和飽和度誤差均小于2.2%,具有很好的色彩顯示效果。

　　等離子體顯示器( PDP) 是一種數(shù)字線性光電變換顯示器件。一般采用尋址與顯示分離(ADS) 的子場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方法實(shí)現(xiàn)灰度級(jí)顯示, 具有離散的線性輸入輸出特性[1] 。傳統(tǒng)的顯示系統(tǒng)在信號(hào)源部分對(duì)輸入圖像做了預(yù)校正, 為了保證PDP 能正確顯示圖像,PDP 需要做反伽馬校正來實(shí)現(xiàn)圖像的線性輸出[2] 。但反伽馬校正和PDP 的灰度級(jí)離散性特點(diǎn)會(huì)在顯示過程中壓縮圖像的低灰度區(qū)間, 導(dǎo)致較嚴(yán)重的低灰度級(jí)圖像細(xì)節(jié)損失。

　　為解決反伽馬校正中低灰度級(jí)圖像的灰度級(jí)損失, Park 等[3-4] 根據(jù)圖像特性增加子場(chǎng)提升灰度級(jí)總數(shù);Tae 和Cho 等[5-6] 改進(jìn)驅(qū)動(dòng)波形實(shí)現(xiàn)更細(xì)小的灰度級(jí)劃分; Kang、Lee 和王[7-9] 通過半色調(diào)算法彌補(bǔ)灰度級(jí)離散引起的細(xì)節(jié)損失; Jang、Lee[10-12] 采用APL 動(dòng)態(tài)選擇反伽馬曲線。此外, 采用直方圖和根據(jù)視覺特性分析選擇低灰度增強(qiáng)系數(shù)等方法也被用于PDP 低灰度級(jí)圖像增強(qiáng)[13-14] 。然而這些算法對(duì)低灰度級(jí)圖像的色彩處理考慮不足, 在實(shí)現(xiàn)灰度增強(qiáng)的過程中, 不能確保顏色恒常性, 會(huì)造成低灰度級(jí)圖像的色彩偏移。由于低灰度級(jí)圖像經(jīng)過反伽馬校正后RGB 三色數(shù)值相對(duì)很小, 色彩的細(xì)小偏移會(huì)使得低灰度級(jí)圖像色調(diào)變化非常劇烈, 色彩失真嚴(yán)重。

　　本文提出了一種PDP 反伽馬校正的低灰度級(jí)圖像色彩還原方法。該方法將圖像從RGB 空間轉(zhuǎn)換到HSI 色彩空間, 分析了低灰度級(jí)圖像增強(qiáng)過程中, RGB 分量處理對(duì)色調(diào)和飽和度的影響。得到了色調(diào)不變需要滿足的條件, 并計(jì)算出在RGB 色彩空間中, 低灰度級(jí)增強(qiáng)色彩恒定的補(bǔ)償參數(shù), 最終通過查找表實(shí)現(xiàn)了電路驗(yàn)證, 從而解決了在PDP 反伽馬校正時(shí)低灰度級(jí)圖像的色調(diào)偏移和色彩失真問題。

低灰度級(jí)圖像反伽馬校正的色彩還原

　　要實(shí)現(xiàn)低灰度級(jí)圖像的色彩還原就必須先對(duì)整個(gè)反伽馬校正系統(tǒng)進(jìn)行分析, 找到灰度級(jí)增強(qiáng)引起色彩失真的主要原因, 再利用HSI 色彩空間模型的亮色分離來研究色彩失真和灰度增強(qiáng)之間關(guān)系, 從而計(jì)算出圖像的色彩補(bǔ)償參數(shù)。

低灰度級(jí)圖像增強(qiáng)色彩失真分析

　　如圖1 示, 在PDP顯示過程中, 從真實(shí)圖像G(x) 到顯示圖像Gd(x) 需要經(jīng)過輸入設(shè)備的預(yù)校正和反伽馬校正過程。此處的反伽馬校正主要是為了補(bǔ)償預(yù)校正, 達(dá)到線性還原真實(shí)圖像的目的。

圖1 顯示圖像校正流程

　　本文提出的一種低灰度級(jí)圖像色彩還原方法,通過對(duì)PDP 反伽馬校正過程的研究以及HSI 色彩空間模型的色彩分析, 解釋了反伽馬校正中低灰度色彩失真產(chǎn)生的原因, 并計(jì)算出色調(diào)和飽和度保持的色彩還原參數(shù), 最終處理通過在RGB 空間采用查找表實(shí)現(xiàn), 具有很好的處理實(shí)時(shí)性和硬件實(shí)現(xiàn)性。圖像處理后顏色偏移減小, 色彩還原性好, 色調(diào)和飽和度的誤差控制在2116% 以下, 有效地提高了圖像畫質(zhì)。