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数字彩色显示设备色彩控制技术研究

作　者: 孙景
导　师: 徐艳芳；刘文耀
学　校: 天津大学
专　业: 光学工程
关键词: 色彩管理设备特征化三维查找表人工神经网络 simple~γ模型
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

数字影像设备的色彩管理是数字彩色流程中色彩一致性再现的保证,广泛应用于纺织、印刷、多媒体成像等多个领域,是国际上近十年来非常活跃的研究热点。本课题着重于数字彩色显示设备色彩控制技术的研究,目的是认识和掌握色彩管理的核心内容,为数字彩色设备的开发和有效应用打下技术基础。色彩控制的核心技术是设备描述文件内容。国际标准的设备描述文件含有设备的特征化变换、色域描述和色域映射。课题选用了不同类型的显示器。针对特征化变换关系,采用三种方法:多项式拟合、三维查找表以及神经网络的方法,并对三种方法就转换精度进行了比较。采用四面体插值技术构建了三维查找表;采用包含插值点并由与插值点相邻最近3个采样点所组成的四面体来查找组成四面体的第四个点的方法,解决了插值四面体的确定和快速查找等问题,建立了特征化变换的三维查找表,并具有实用的精度。此外,还使用神经网络的方法建立颜色转换关系,使得所得色差精度又有所提高。本文还实验并建立了基于simple~γ模型的色空间变换方法——改进simple~γ模型方法。通过利用simple~γ模型,将色彩变换过程分为两步,一步是建立色块的色度值与变换色度值的一维数值关系,另一步是建立变换色度值和数字控制值间的三维变换关系。实验表明,这种两步的变换方法,可降低系统的复杂度,较直接采用多项式拟合、插值技术及神经网络建立色彩变换关系的方法有更高的变换精度。最后,利用神经网络的方法对显示器进行了色彩控制应用实验。通过对人物风景等影像所进行的颜色转换,发现虽然存在不足,但神经网络方法能对显示设备进行有效的色彩校正和控制。

全文目录

中文摘要  2-3
英文摘要  3-8
第一章绪论  8-18
  1.1 引言  8-9
  1.2 彩色影像及色彩管理  9-15
    1.2.1 彩色影像的再现  9-12
      1.2.1.1 影像再现系统  9
      1.2.1.2 色域  9-11
      1.2.1.3 设备色空间  11-12
    1.2.2 色彩管理系统  12-14
      1.2.2.1 设备特征化和描述文件  12-13
      1.2.2.2 色域映射  13
      1.2.2.3 色彩管理系统  13-14
    1.2.3 国内外研究现状  14-15
  1.3 本课题研究的目的和意义  15-16
  1.4 论文的主要工作  16
  1.5 本论文的创新点  16-18
第二章 CRT 显示器的色度特性  18-31
  2.1 显示器相关介绍  18-19
  2.2 CRT 显示器的光电特性  19-21
    2.2.1 单通道光电特性  19-21
    2.2.2 显示器的色度特性  21
  2.3 sRGB色空间  21-23
    2.3.1 sRGB 色空间的提出  21-22
    2.3.2 sRGB 色空间的特性  22-23
      2.3.2.1 环境色度要求  22
      2.3.2.2 sRGB 的色度特性  22-23
  2.4 sRGB 色空间在显示器色彩管理中的应用  23-25
    2.4.1 sRGB 色空间的色域  23-24
    2.4.2 sRGB 与D65 照明体条件的色度转换特性  24-25
  2.5 色域描述  25-30
    2.5.1 色域描述目的  25-26
    2.5.2 色空间的选择  26
    2.5.3 色域描述过程  26-30
      2.5.3.1 确定色域边界  26-28
      2.5.3.2 色域的三角网格化描述  28-30
      2.5.3.3 结论  30
  2.6 本章小结  30-31
第三章显示设备的特征化与各种方法在空间变换中的应用  31-49
  3.1 显示设备的特征化  31-35
    3.1.1 特征化概念  31
    3.1.2 色空间的选择  31-34
      3.1.2.1 CIEL~*a~* b~* 色空间与 CIEXYZ 色空间的关系  31-33
      3.1.2.2 色差  33-34
    3.1.3 特征化  34-35
      3.1.3.1 特征化方法总述  34
      3.1.3.2 特征化的实验方案  34-35
  3.2 特征化的多项式拟合方法  35-38
    3.2.1 多项式拟合  35
    3.2.2 多项式拟合方法试验  35-37
    3.2.3 结果分析  37-38
  3.3 特征化的三维查找表方法  38-42
    3.3.1 三维查找表及其构建  38
    3.3.2 改进的四面体插值方法构建三维查找表 T3D_LUT  38-41
      3.3.2.1 四面体插值技术  38-40
      3.3.2.2 构建三维查找表 T3D_LUT  40-41
    3.3.3 结果分析  41-42
  3.4 神经网络的方法  42-46
    3.4.1 BP 神经网络的结构  42-43
    3.4.2 BP 网络的设计分析  43-44
    3.4.3 BP 网络的选取及实验  44-46
      3.4.3.1 BP 网络的选取  44
      3.4.3.2 实验过程  44-46
    3.4.4 结果分析  46
  3.5 分析与结论  46-48
    3.5.1 三种特征化方法优劣比较  46-47
    3.5.2 结论  47-48
  3.6 本章小结  48-49
第四章基于simple~γ模型变换的 CRT色空间变换  49-59
  4.1 改进的simple~γ模型变换方法  49-51
    4.1.1 simple~γ模型介绍  49-50
    4.1.2 改进的simple~γ模型方法的实验原理  50-51
  4.2 改进的simple~γ模型变换方法的实验  51-58
    4.2.1 实验设备  51
    4.2.2 实验流程  51-52
    4.2.3 实验方法及实验结果  52-54
      4.2.3.1 多项式拟合方法  52
      4.2.3.2 三维查找表方法  52-53
      4.2.3.3 神经网络方法  53-54
    4.2.4 结果分析  54-58
  4.3 结论  58-59
第五章显示色彩控制技术  59-69
  5.1 色彩控制流程  59-60
  5.2 系统应用  60-63
    5.2.1 使用多项式拟合的方法建立色彩特征化关系  61-62
    5.2.2 使用神经网络方法建立色彩特征化关系  62-63
  5.3 影像结果分析  63-65
    5.3.1 影像1  63-64
    5.3.2 影像2  64
    5.3.3 影像3  64
    5.3.4 影像4  64
    5.3.5 影像5  64-65
  5.4 颜色失真的原因分析——以神经网络方法为主  65-66
  5.5 神经网络算法优化  66-68
  5.6 本章小结  68-69
第六章总结与展望  69-72
  6.1 工作总结  69-70
  6.2 经验体会  70
  6.3 进一步研究方向  70-71
  6.4 结束语  71-72
参考文献  72-78
发表论文及参加科研情况说明  78-79
致谢  79

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