為了解決等離子體顯示器(PDP)反伽馬校正中低灰度級增強引起的色彩失真和偏移,提出了一種低灰度級圖像色彩還原方法。該方法先利用HSI色彩空間模型對圖像的色調、飽和度、強度分量進行分析,得到了色調恒常性和RGB三色校正的關系,然后計算出圖像低灰度級增強的色彩補償參數。最后將所得參數從HSI轉換到RGB色彩空間,直接對RGB三基色分量處理,有較好的實時性和硬件可實現性。實驗結果表明,該方法解決了伽馬校正中的低灰度級圖像色調偏移和色彩失真現象,校正后的圖像色調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) 的子場驅動方法實現灰度級顯示, 具有離散的線性輸入輸出特性[1] 。傳統的顯示系統在信號源部分對輸入圖像做了預校正, 為了保證PDP 能正確顯示圖像,PDP 需要做反伽馬校正來實現圖像的線性輸出[2] 。但反伽馬校正和PDP 的灰度級離散性特點會在顯示過程中壓縮圖像的低灰度區間, 導致較嚴重的低灰度級圖像細節損失。

　　為解決反伽馬校正中低灰度級圖像的灰度級損失, Park 等[3-4] 根據圖像特性增加子場提升灰度級總數;Tae 和Cho 等[5-6] 改進驅動波形實現更細小的灰度級劃分; Kang、Lee 和王[7-9] 通過半色調算法彌補灰度級離散引起的細節損失; Jang、Lee[10-12] 采用APL 動態選擇反伽馬曲線。此外, 采用直方圖和根據視覺特性分析選擇低灰度增強系數等方法也被用于PDP 低灰度級圖像增強[13-14] 。然而這些算法對低灰度級圖像的色彩處理考慮不足, 在實現灰度增強的過程中, 不能確保顏色恒常性, 會造成低灰度級圖像的色彩偏移。由于低灰度級圖像經過反伽馬校正后RGB 三色數值相對很小, 色彩的細小偏移會使得低灰度級圖像色調變化非常劇烈, 色彩失真嚴重。

　　本文提出了一種PDP 反伽馬校正的低灰度級圖像色彩還原方法。該方法將圖像從RGB 空間轉換到HSI 色彩空間, 分析了低灰度級圖像增強過程中, RGB 分量處理對色調和飽和度的影響。得到了色調不變需要滿足的條件, 并計算出在RGB 色彩空間中, 低灰度級增強色彩恒定的補償參數, 最終通過查找表實現了電路驗證, 從而解決了在PDP 反伽馬校正時低灰度級圖像的色調偏移和色彩失真問題。

低灰度級圖像反伽馬校正的色彩還原

　　要實現低灰度級圖像的色彩還原就必須先對整個反伽馬校正系統進行分析, 找到灰度級增強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之間關系, 從而計算出圖像的色彩補償參數。

低灰度級圖像增強色彩失真分析

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

圖1 顯示圖像校正流程

　　本文提出的一種低灰度級圖像色彩還原方法,通過對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生的原因, 并計算出色調和飽和度保持的色彩還原參數, 最終處理通過在RGB 空間采用查找表實現, 具有很好的處理實時性和硬件實現性。圖像處理后顏色偏移減小, 色彩還原性好, 色調和飽和度的誤差控制在2116% 以下, 有效地提高了圖像畫質。