FED显示器色彩校正方法研究

FED显示器色彩校正方法研究 FED显示器色彩校正方法研究 第27卷第4期 2007年12月 光电子技术 OPT0ElECTRONICTECHNOIOGY Vo1.27No.4 Dec.2007 研究与试制 J FED显示器色彩校正方法研究 何俊辉,郭太良 (福州大学物理与信息工程学院,福州350002) 摘要:利用SR一3A分光辐射计,测量了场发射显示器(FED)三基色256级灰度的亮度和色 度特性.在 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 FED显示特性的基础上,运用Grassman定律和Berns色度预测模型,建立了PAI 制D65光源的FED显示器色度还原算法的理论模型.实验验证 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,该模型实现了FED显示器色 彩的真实还原. 关键词:场发射显示器;Grassman定律;色度预测;色彩校正 中图分类号:TN873文献 标识 采样口标识规范化 下载危险废物标识 下载医疗器械外包装标识图下载科目一标识图大全免费下载产品包装标识下载 码:A文章编号:1005—488X(2007)04,0281—04 TheTheoreticalandExperimentalResearchofColor CorrectionInFED HEJun—hui,GUOTai—liang (CollegeofPhysics&InformationEngineering,FuzhouUniversity,Fuzhou350002,C HN) Abstract:BymeansOftheSR一 3Aspectroradiometer.theluminanceandchromaticitycharac— teristicsofFEDSthreeprimarycolorsunder256graylevelaremeasured.Thenonthebasisof theanalysisofFEDSdisplaycharacteristics,FEDreproductionalgorithmtheoreticalmodel, whichreferstoPAI一systemD65lightsource,isbuiltupbytheuseofGrassmanlawandBerns colorimetricpredictionmode1.ExperimentsprovethatthismodelcouldachieveFEDcolorr epro— d1L1ction. 引言 Keywords:fieldemissiondisplay;Grassmanlaw;colorimetricprediction,colorcorrection FED显示器的专用低压荧光粉还处在试验阶 段,这些专用荧光粉的稳定性,使用寿命和发光效率 等关键参数都不能满足实用要求,所以FED显示器 普遍采用CRT或者PDP用改进型荧光粉作为 FED专用低压荧光粉的替代品.因为荧光粉是专门 针对其它显示器特别研制的,所以当这些荧光粉作 为FED荧光粉使用时出现了不同程度的色彩偏移 现象,有必要对FED显示器进行色彩还原算法校 正.国内在CRT和LCD显示器的色彩还原方面开 展了一定研究,然而由于FED显示器是一种新型的 平板显示器件,FED显示器色彩还原方面的研究开 展得还很少.L】] 摄像机采用国际标准色温6500K的D65光源 作为它的参照标准光源.与之对应的,各种显示器也 普遍采用D65标准光源作为它的参照标准光源,同 时自发光显示器还研发了能够满足D65标准光源 要求的专用荧光粉.然而,由于FED显示器使用了 收稿日期:2007—07—24 +基金项目:福建省科技三项费用项目资助(2OO6F5O61);国家"863" 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 重大专项 资助项目(2OO5AA3O3G1O) 作者简介:何俊辉(1984一),男,硕士研究生.研究方向为微纳米加工技术.(E— mail:hesan84@yahoo.COrn.cn) 郭太良(1963一),男,博士生导师.主要从事FED显示器研制与开发. 282光电子技术第27卷 其它显示器改进型的荧光粉的原因,FED显示器的 显示色彩不能满足D65光源的要求,FED显示器的 白平衡色温为4800K左右,见图1.因为摄像机拍 摄采集的单位数字视频信号表示的亮度和色度与 FED显示器单位数字视频信号表示的亮度和色度 不一致,所以将摄像机拍摄的视频信号放FED显示 器上播放时,播放的视频图像必然会与拍摄对象存 在很大差异,所以必须对显示器的色彩进行还原性 校正FED显示器进行色彩还原校正的工作内容 就是要 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一个数字视频信号的转换接口.该视频接El的功能是实现D65光源数字视频信号到FED 显示器对应色温数字视频信号的转换.进行色彩还 原校正之前,必须预先获取显示器RGB三基色256 级灰阶的亮度和色度参数数据. 图1显示画面再现过程 Fig.1Thereproductionofimage 1FED显示器颜色特性测量 设备颜色特性描述,是指建立设备色空间和某 一 与设备无关标准色空间之间的对应关系.因为颜 色校正的算法都需要在与设备无关的色空间中进行 才有可重复性,与设备无关的颜色空间有很多,如 CIE国际照明委员会所规定的颜色表示系统由包括 CIERGB,CIEXYZ,CIELAB等,这里讨论采用 CIERGB和CIEXYZ色空间. 暗室条件下,以4个灰阶为间隔分别测量FED 显示器三基色256级灰阶的亮度值和色度坐标值. 亮度和色度测量仪器采用精度较高的日本TOP— C0N公司生产的SR一3A分光辐射计,仪器设定模 式为单次手动测量视场角0.2引.SR一3A分光光度 计测量得到的实验数据可采用1931CIE—XYZ色空 间表示.实验分别获得了三基色各65组亮度数据和 65组色度数据,其中色度数据用色度坐标和色度 坐标表示,亮度数据用刺激值y表示. 在亮度方面,实验表明FED显示器三基色的亮 度随着RGB值的增加呈线性变化.FED显示器绿 色的灰度特性,见图2.色度方面,输人RGB值较小 的时候,FED显示器三基色的色度坐标和色度坐 标变化较快,随着RGB值增加色度坐标和色 度坐标很快趋于稳定,见图3.综合FED显示器 以上两点特性,提出FED显示器色度预测采用 Berns模型. 灰度值 图2绿色灰度曲线 Fig.2Grayscalecurveofgreen 灰度值 图3蓝色色品曲线 Fig.3Chromacurveofblue 2色域映射分析 显示器的色域是指在不同色度空间里显示器所 能呈现的最大颜色空间或者面积,它代表了显示器 的最大表色范围.色域有许多种描述方法很多,如 色品图,CIEIAB颜色空间等.考虑到色域映射 分析的简便性和直观性,FED显示器色域映射分析 采用xy色品图表示,并将理想色域曲线绘制出来作 为色域表示的边界,见图4.图4中,弧形曲线为光 谱轨迹,连接光谱轨迹两端所形成的马蹄形内包括 了一切物理上能实现的颜色;方形标记点构成的色 度三角形包围的区域是FED显示器的色域;三角形 标记点构成的色度三角形包围的区域是D65光源 的色域. 图4的色品图中,D65光源与FED显示器 红色色度一致性较好,坐标点几乎重合,蓝绿亮色色 度偏差较大,两个色度三角形存在一些不相交区域. 98765432lO叫. 畦 第4期何俊辉等:FED显示器色彩校正方法研究 蜷 剥 如 图4FED显示器与D65光源的色域 Fig.4GamutofFEDandD65 这里做一种假设:用FED显示器的R,G,B三基色 分别表示D65光源的R,G,B三基色分量,计算出 FED显示器R,G,B三基色分别表示D65光源R, G,B三基色分量的比例系数,然后根据这些比例系 数输入FED显示器的R,G,B分量进行修正,实现 FED显示器色彩还原校正.根据Grassman定律,色 度图中的任意一种颜色A都可以用色度图中的其 它三种基本颜色表示,然而如果颜色A处在三种基 本颜色则三种基本颜色表示颜色A的比例系数中 必定存在负数.负数在色度空问有它的实际意义,但 是它在数字视频表示领域是没有意义的,因为显示 器输入数字视频信号R,G,B三基色的灰度值是不 可能为负数的,所以用FED显示器三基色直接转换 成D65光源三基色的算法是不可取的. 为了能让D65光源色域内的色彩,以最逼近的 方式投影到FED显示器色域内,使颜色在视觉上尽 可能减少失真,我们提出取FED色度三角形与D65 光源色度三角形相交区域面积最大的三角形作为 D65光源近似色度三角形的色域压缩(Gamutcom— press)算法,简称色度三角近似算法.如图5所示, 可以在FED色域与D65光源色域的相交部分选取 一 个面积最大的三角形作为压缩后的色域.图5中, 三角形标记点构成的三角形表示FED的色域,圆形 标记点构成的三角形表示D65光源的色域.该算法 的好处是色度三角形的每个顶点都在FED色度三 角形内,所以FED显示器三基色可以采用非负数表 示该色度三角形内的所有颜色. 3FED显示器色彩还原算法实现 如前所述,FED显示器进行色彩还原算法就是 峰 剥 蛆] 图5D65光源的色域压缩 Fig,5GamutcompressofD65 要设计一个数字视频信号的转换接口.该视频接口 的功能是实现D65光源数字RGB信号到FED显 示器对应色温数字RGB信号的转换.色彩还原算 法实现框图,见图6. 摄像机 6500K 红色 分量 (6500K) 绿色 分量 (6500K) 绿色 分量 6500K, 色度校正 算法接口 红色 分量 f4800IO 绿色 分量 f4800IO 蓝色 分量 (4800K) 景物 再现 图6FED显示器色彩还原过程 Fig.6TheprocedureofFEDcolorcalibration FED显示器色彩还原算法采用Berns色度预 测模型为基础.Berns是美国Rochester理工学院的 孟塞尔(Munsel1)颜色科学实验室的着名学者,他 提出的阴极射线管色度预测模型由下式表达: fx…x…X…]fDR]fX] lymy,yb,llDGl—lyl(1) 【Z…ZZb…J【DBJlzJ 其中,(X.,Y.,Z,),(X.,Y., Z…),(x.,y…,Z)分别表示红,绿,蓝三 个通道在最大驱动参数的单独作用下产生的三刺激 值,DDD分别表示红,绿,蓝三色驱动值(O, 255).Berns模型的特点是尽量用阴极射线管硬件 参数来表达色度的计算过程以减少实际测量工作 量.将实验测得的三基色最大刺激值代入矩阵得到 以下矩阵: 284光电子技术第27卷 5284 28 152621: . 4 04一Y2 316187115717DZ 1...1lDGI—l}() I...J【Bj【J 红色 ]? 绿色 2]? 蓝色 4]?龅一叫j 红色DG:?红色 l:』? 篓垂 [墨i]=:[i:.3373]c 龅 D 一 048j?IBJ【.』 视频信号为 f善1时,算法校正后的输出信号为: [i'32]?m__[i:7]?(__f;:j? fRouT]f0.481G.l—l0l B.J【0 4结果与分析 00.05]fRi] 0.62011G,ill1.} 0.060.94JlB』 红色 f]一[;i;J绿色f]一[;J 681 【LJ66J 5结论 亮度和色彩是显示器两大关键技术参数.FED 显示器色度还原算法的引入,大大提高了FED显示 器的显示性能,解决了FED显示器长期以来的偏色 问题.FED显示器是国内少数具有独立自主知识产 权的平板显示器之一,显示性能的提高对于FED显 示器走向中式和量产具有积极意义.此外,FED显 示器色度还原算法的设计原理同样也可以应用到摄 像机和其它显示器的颜色校正当中. 参考文献 [1]王雪晶,张健,郝志航.非均匀性和彩色失真图像的同时补偿 [J].光学技术,2001,9(5):413-4l7. 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