PDP低灰度级图像反伽马校正色彩还原方法

　　为了解决等离子体显示器(PDP)反伽马校正中低灰度级增强引起的色彩失真和偏移,提出了一种低灰度级图像色彩还原方法。该方法先利用HSI色彩空间模型对图像的色调、饱和度、强度分量进行分析,得到了色调恒常性和RGB三色校正的关系,然后计算出图像低灰度级增强的色彩补偿参数。最后将所得参数从HSI转换到RGB色彩空间,直接对RGB三基色分量处理,有较好的实时性和硬件可实现性。实验结果表明,该方法解决了伽马校正中的低灰度级图像色调偏移和色彩失真现象,校正后的图像色调和饱和度误差均小于2.2%,具有很好的色彩显示效果。

　　等离子体显示器( PDP) 是一种数字线性光电变换显示器件。一般采用寻址与显示分离(ADS) 的子场驱动方法实现灰度级显示, 具有离散的线性输入输出特性[1] 。传统的显示系统在信号源部分对输入图像做了预校正, 为了保证PDP 能正确显示图像,PDP 需要做反伽马校正来实现图像的线性输出[2] 。但反伽马校正和PDP 的灰度级离散性特点会在显示过程中压缩图像的低灰度区间, 导致较严重的低灰度级图像细节损失。

　　为解决反伽马校正中低灰度级图像的灰度级损失, Park 等[3-4] 根据图像特性增加子场提升灰度级总数;Tae 和Cho 等[5-6] 改进驱动波形实现更细小的灰度级划分; Kang、Lee 和王[7-9] 通过半色调算法弥补灰度级离散引起的细节损失; Jang、Lee[10-12] 采用APL 动态选择反伽马曲线。此外, 采用直方图和根据视觉特性分析选择低灰度增强系数等方法也被用于PDP 低灰度级图像增强[13-14] 。然而这些算法对低灰度级图像的色彩处理考虑不足, 在实现灰度增强的过程中, 不能确保颜色恒常性, 会造成低灰度级图像的色彩偏移。由于低灰度级图像经过反伽马校正后RGB 三色数值相对很小, 色彩的细小偏移会使得低灰度级图像色调变化非常剧烈, 色彩失真严重。

　　本文提出了一种PDP 反伽马校正的低灰度级图像色彩还原方法。该方法将图像从RGB 空间转换到HSI 色彩空间, 分析了低灰度级图像增强过程中, RGB 分量处理对色调和饱和度的影响。得到了色调不变需要满足的条件, 并计算出在RGB 色彩空间中, 低灰度级增强色彩恒定的补偿参数, 最终通过查找表实现了电路验证, 从而解决了在PDP 反伽马校正时低灰度级图像的色调偏移和色彩失真问题。

低灰度级图像反伽马校正的色彩还原

　　要实现低灰度级图像的色彩还原就必须先对整个反伽马校正系统进行分析, 找到灰度级增强引起色彩失真的主要原因, 再利用HSI 色彩空间模型的亮色分离来研究色彩失真和灰度增强之间关系, 从而计算出图像的色彩补偿参数。

低灰度级图像增强色彩失真分析

　　如图1 示, 在PDP显示过程中, 从真实图像G(x) 到显示图像Gd(x) 需要经过输入设备的预校正和反伽马校正过程。此处的反伽马校正主要是为了补偿预校正, 达到线性还原真实图像的目的。

图1 显示图像校正流程

　　本文提出的一种低灰度级图像色彩还原方法,通过对PDP 反伽马校正过程的研究以及HSI 色彩空间模型的色彩分析, 解释了反伽马校正中低灰度色彩失真产生的原因, 并计算出色调和饱和度保持的色彩还原参数, 最终处理通过在RGB 空间采用查找表实现, 具有很好的处理实时性和硬件实现性。图像处理后颜色偏移减小, 色彩还原性好, 色调和饱和度的误差控制在2116% 以下, 有效地提高了图像画质。