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《中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)》 2014年
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基于图像质量评价的显示器颜色复现技术研究

宋超  
【摘要】:随着社会工业水平和信息化程度的不断提高,彩色显示器逐渐进入生活和生产而成为人们获得信息的主要载体。图像颜色准确复现一直是广大消费者和各显示器厂商最关心的问题之一。然而现今流行的显示器如CRT、LCD、OLED、LED显示屏等,由于显示颜色的机理不尽相同,均存在不同程度的图像跨媒体颜色复现问题。本文对显示器颜色复现流程中的若干技术进行了深入研究,提出一种基于图像质量评价的显示器颜色复现技术。 显示器的色度特征化和色域边界描述。针对LCD、CRT显示器和LED显示屏等显示设备的色度特性化,分别给出了特征化数学模型,然后利用PR655色度计对一台LCD显示器和一台LED显示屏箱体在暗室条件下分别进行特征化实验验证,并给出相应的特性化数据和曲线拟合结果。然后提出了一种显示器色域边界快速迭代计算方法,详细介绍了算法原理并结合LED显示屏分析了算法的计算精度和速度。使用色度特征化后的点间距为3mm的LED显示屏箱体对该色域边界描述算法进行了验证。实验结果表明:11次迭代运算后,拟合色域边界已非常光滑,每条映射线上的色域边界点真实值和计算值最大色差仅为0.23。与插值类计算方法相比,最大色差值和计算速度分别降低和提高了一个数量级。该色域边界描述方法具有广泛的通用性,可用于CRT显示器和LCD显示器等可用特征矩阵表征颜色三刺激值与三原色归一化亮度关系的显示设备。 色域映射失真图像的质量评价。本文针对色域映射失真图像,在传统图像质量评价的基础上提出了一种新的图像质量评价方法。首先将源图像和映射图像转换到CIE LAB均匀颜色空间中。对图像的明度分量,提取其相位一致性特征和边缘强度特征,对图像彩度和色相分量,根据色域映射的特点,分别提取彩度和色相分量的彩度差和色相差作为图像的另外两个特征,形成最终的质量评价公式GMSIM。使用已有的3个色域映射图像集和TID2008图像库,对GMSIM算法进行参数拟合以及算法对两种图像库主观评价结果的预测准确性实验,其中对色域映射图像集采用命中率和显著性检验来表征算法性能。实验结果显示,GMSIM算法对色域映射失真图像的主观感知预测准确性比传统的图像质量评价方法提高了约4.5%,但仍有较大的进步空间,而在TID2008图像库上的预测性能也有所提高。该图像质量评价算法可以用于设计新的色域映射算法,也可在一定程度上代替复杂费时的心理物理学主观评价实验,来验证或对比色域映射算法的效果。 基于图像质量评价的显示器色域映射。首先介绍了“基于图像特性选择算法”类色域映射算法的各种思路并引出本文色域映射算法思路。然后详细分析了各类色域映射算法的特点并从中选用了4种算法作为基本色域映射算法。提出了一种基于GMSIM图像质量评价算法和SLIC超像素图像分割与权重图融合策略的色域映射算法FUSION-I,在每个图像分块内以图像质量评价结果为选择标准,对已有多种不同的色域映射算法进行选择综合利用。针对FUSION-I算法容易产生色块的缺点,提出了对权重图进行引导滤波的色域映射算法FUSION-II。对本文提出的两种算法和其他基本色域映射算法进行主观评价实验,结果证明本文算法在图像颜色保真效果上要优于其他算法,但在计算速度上仍有待优化。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN873

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【参考文献】
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