显示量化误差对色域转换的影响

彩色显示的研究或设计人员经常面对不同显示系统之间的色域转换,由于多种因素的影响,转换后的色域往往存在着偏差。阐述了不同色域之间转换的基本原理和量化形式确定情况下的具体转换方式;同时在色域的三维模型上对转换误差进行了分析,并在这种偏差分析的基础上,详细论述了量化误差给色域变换带来的影响。其中结论可以用来评估色域转换的质量;同时,针对于确定的显示基色参数,是否能正确获得转换的颜色,以及这种相互关系可以由确立的三维模型更清楚地表现出来。     

LED显示屏色域边界的快速计算

为了快速计算出LED显示屏的色域边界,提出一种迭代求解映射线与色域边界交点进而拟合每个色相面内色域边界的算法。首先根据LED显示的色度学原理给出了颜色是否在LED显示屏色域内的判断方法。然后在CIELAB均匀颜色空间中,分析了迭代算法的原理,确定了迭代计算初始值,并进行了计算精度和速度分析。最后以D65为参照,在等色相面内进行了LED显示屏色域边界的拟合实验及色差分析。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。本文算法在计算精度和速度上能够满足对LED显示屏进行色域分析和与其他显示设备进行色域映射的要求。     

液晶显示器广色域技术的研究

针对当前液晶显示器存在色彩表现不佳的缺点, 从原理上研究了影响液晶显示器色域的主要因素。通过实验, 分别验证了彩色滤光片厚度、LED光源光谱以及量子点材料对液晶显示器色域的影响。通过增加液晶面板的彩色滤光片厚度, 将色域增加了8%;通过更改LED光源光谱, 将色域提升到85%NTSC以上;通过采用量子点材料, 实现了100%NTSC以上色域。     

利用复合色彩转换膜实现白色有机电致发光

利用蓝色有机发光二极管激发荧光色彩转换膜的方法,制备了一种新型的白色有机电致发光器件.蓝色有机发光二极管的发光层采用在4,4′-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl(CBP)主体中掺杂高效蓝色荧光染料N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine (N-BDAVBi)来制备.有机/无机复合色彩转换膜是将有机荧光颜料VQ-D25和无机荧光粉钇铝石榴石(YAG)按一定的重量比均匀分散到-[CH3CH2COOCH3]n- (PMMA)中经涂敷、固化而成.通过与单纯有机或无机色彩转换膜的比较及调整复合转换膜本身的厚度和荧光颜料的掺杂比例来优化白光器件的发光光谱,获得了色稳定性较高的白色有机电致发光器件.当驱动电压由6 V升至14 V时,器件的色坐标仅在(0.354,0.304)和(0.357,0.312)之间变化,其最高电流效率约为5.8 cd/A(4.35 mA/cm2),最高亮度为16 800 cd/m2(14 V).     

高色域量子点LED及其在背光显示中的应用研究

量子点因其独特优异的光学特性而被广泛应用于发光领域,其中最突出的特点是光谱调谐方便,只需要改变材料的尺寸,就可实现发光光谱的调谐。结合实际应用的需要,选取CdSe材料作为主要研究对象,通过改进工艺,采用希莱克技术隔绝水氧,使用高温热注入法,调整原料中镉源和锌源,硒源和硫源的比例,获得了尺寸分别约为6.0和4.2 nm,发光峰分别为625和525 nm,半高宽分别为30和28 nm,荧光量子产率分别达到82%和61%的粒径均一、色纯度高且高效稳定核壳结构CdSe/ZnS红光和绿光量子点材料。然后对量子点LED在背光显示中的应用进行了研究,采用合成的红光和绿光量子点材料替代传统工艺中的荧光粉材料,通过改进封装方式,对量子点光转换层采用双层环氧树脂AB胶保护,同时引入PMMA透镜包覆,从根本上隔绝水氧。最终得到的量子点白光LED,红绿蓝光发射峰分别为630, 535和453 nm,半高宽别为20, 28和30 nm,三段光谱发射峰两侧对称性良好,有效解决了传统荧光粉白光LED在红色光谱波段缺失的问题,并同时实现了单色性好、色纯度高、色彩饱和度高等优点。在LED积分球光色电测试系统中20 mA电流条件下测试,得到了CIE色坐标为(0.329, 0.324)的白光量子点LED,这是非常接近标准白光的色坐标。其色温为5 094 K,光效达到94.72 lm·W-1,显色指数Ra可达78.6,寿命超过400 h。最后对量子点LED灯条进行封装得到背光源,根据测试获取的白光量子点LED发射光谱,可以得到sRGB颜色三角形,即色域,通过对比NTSC1931标准色域,得到了色域覆盖率可以达到109.7%的高色域量子点LED背光源。开发的LED背光由240个白光量子点LED制成,并且首次成功演示了29英寸液晶电视面板,这一结果将进一步开发量身定制的量子点,特别是在高性能显示器应用领域。     

基于Zernike多项式表示色域边界的色域映射

在彩色图像的跨媒体复制中,由于不同媒体有不同的色域,所以在大多数情况下色域映射是不可避免的。不论采用何种映射算法,色域映射的第一步是确定有关媒体的色域边界。目前大多数的色域边界都是用一组测量的或用其它方法得到的离散数据来表示的。然而,由于这种表示方式是利用一组离散数据来实施色域映射的两个基本处理(即确定任一指定的等色调面平面中色域的边缘线以及确定色域边界与一条映射线的交点),比较复杂和费时,因此希望找到一种色域边界的解析表达式来解决这一问题。简述了不久前提出的一种解析函数色域边界表示方法,并用实例说明了如何利用这种解析表示(Zernike多项式)来实现上述的边缘线确定和交点确定。最后给出了几种映射算法的色域映射完整过程及其结果。     

色彩转换膜对白色有机电致发光光谱的影响

利用蓝色有机发光二极管激发荧光色彩转换膜的方法,制备了一种新型的白色有机电致发光器件。蓝色有机发光二极管的发光层采用4,4’-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl(CBP)主体掺杂高效蓝色荧光染料N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine (N-BDAVBi)来制备。有机/无机复合色彩转换膜是将有机荧光颜料VQ-D25和无机荧光粉掺铈钇铝石榴石(YAG∶Ce3+)按一定的重量比均匀分散到-[CH₃CH₂COOCH₃]_n-(PMMA)中来制备。获得了色稳定性较高的白色有机电致发光器件。当驱动电压由6升至14 V时,器件光谱非常稳定且CIE色坐标仅从(0.354,0.304)变化到(0.357,0.312),其最高电流效率约为5.8 cd·A-1(4.35 mA·cm-2),最高亮度为16 800 cd·m-2(14 V)。     

Colorimetric Calibration of Video Cameras Using Two Color Constancy Models

Colorimetric calibration of color imaging devices is important to realize device independent color reproductions. However the calibration for digital or video cameras is difficult because a color image is acquired for unknown objects under various unknown illuminants. An experiment was carried out based on two computational color constancy models, the finite-dimensional linear model and the spectral sharpening model, to estimate colorimetric values using image data of a color chart captured by video camera. We estimated the colorimetric values by using a single reference reflectance with known spectral reflectance in a color chart under an unknown illuminant. The accuracy was evaluated by color differences in CIELAB color space and was compared on three different color charts under three different illuminants including a fluorescent lamp. It was confirmed that the two computational models do not require prior knowledge of illuminants and surfaces. The finite-dimensional linear model gave more accurate results than the spectral sharpening model in the simulations and experiments.     

红光颜色转换层调节的顶发射有机白光器件

采用倒置结构顶发射蓝光器件和非掺杂型红光染料NPAMLI制备了TWOLED,研究了器件结构和光电性能的关系,器件结构为Glass/Al/Cs2CO／Alq3／AND/NPB/MoO3/Au/Alq3/NPAMLI.NPAMLI的吸收谱与ADN的发光谱有较大的重叠,NPAMLI能够吸收ADN发出的部分蓝光并发射红光.实验...     

Color Enhancement in Multispectral Image Using the Karhunen-Loeve Transform

We propose a new method for the color enhancement of multispectral image in the visible wavelength region. The purpose of the proposed method is to explore the weak features contained in a specific wavelength by discounting the major color distribution. Such examination will be valuable in visual inspection applications, for example, a medical examination using color image to find a small spectral change of an abnormal part. In this method, Karhunen-Loeve (KL) transform is applied to multispectral data, and specific wavelength components of only high-order KL coefficients are amplified while low-order coefficients are not changed to retain the major color distribution. In the experiment, this method was applied to multispectral images: a printed test image and a human skin image of a bruised arm were captured by a 16-band multispectral camera. The resultant images were compared with the images obtained by saturation enhancement and that obtained by applying the proposed method to the 3-band image. The method successfully visualized the features, which are almost invisible in natural color images, with less change in background color than saturation enhancement.     

CRT与LCD显示器色域特性研究

 显示器的色域（Color Gamut）决定了显示器能够显示的颜色范围。由于CRT和LCD的显色原理不同,同样的RGB值在不同的显示器上将表现出不同的颜色。通过实验的方法,对不同显示器进行大量不同颜色样块的测量,研究比较LCD和CRT的显色特性和色域。结果表明：LCD的显示色域比CRT要小,并且基本上被完全包围,也就是在CRT上能表现出的图像颜色无法在LCD上表现出来;另外从颜色视觉的感知属性来看,它们所表现出来的颜色明度、彩度和色调范围也有很大的差别。     

印刷品原色油墨光谱预测中减色线性经验空间的建立

在半色调印刷品原色油墨光谱预测技术中,在原光谱反射率空间进行主成分分析得到的代表性基向量数目会大于实际所使用的原色油墨数目,即光谱反射率空间并不适用光谱预测,且主成分分析得到的基向量会出现负值,没有物理意义。针对上述问题,建立了一个减色线性经验空间模型及其空间转换模型,并探究了影响经验空间线性程度n值的因素,通过实验及优化算法创新性找到确定最佳n值的方法,并在该减色线性经验空间进行半色调原稿原色油墨的预测实验。实验结果表明,在不同n值下,选取原始光谱反射率R_m和重构光谱反射率R_recon的f范数平方值的最小值对应的n值做为建立线性经验空间确定最佳n值的方法是有效的;为了将纸张和油墨类型对空间转换因数n的影响程度减到最小,最终确定n值为3.5;在减色线性经验空间进行印刷品原色油墨数目预测,得到的代表性基向量数目恰好等于实际印刷使用的原色油墨数目4,进行原色油墨光谱预测,预测的4色油墨除K色外,其他CMY色与实际原色油墨光谱相比拟合度GFC均大于99.9%。即所提出的优化n值的新方法建立的减色线性经验空间是一个可作为半色调印刷品原色油墨数目预测和光谱预测的有效线性空间。     

用于显示乳房局部病灶组织红外热图像的伪彩色方法

通过检测人体体表每点的红外热辐射能量,可以得到反映体表温度分布的红外热图像。当乳房内部出现恶性肿瘤时,由于局部病灶组织具有异常的血运状态,会引起乳房表面病灶区域的温度显著升高。医生通过对乳房红外热图像病灶区域进行视觉分析、判断,可以实现对乳腺癌的检测。为了便于医生更好地发现这些病灶区域,本论文通过引入视觉因素,改进了传统的伪彩色显示方法,使病灶区域具有更鲜明的显示效果。这一方法的效果在47例乳腺癌病人的乳房红外热图像上得到了证实。采用这一方法对红外热图像病灶区域进行视觉分析所得到的结果,可以和采用近红外光谱等方法得到的组织血运状态进行对照比较,从而获得更为确切的诊断信息。     

Design of Multifunctional Color Routers with Kerker Switching Using Generative Adversarial Networks

To achieve optoelectronic devices with high resolution and efficiency, there is a pressing need for optical structural units that possess an ultrasmall footprint yet exhibit strong controllability in both the frequency and spatial domains. For dielectric nanoparticles, the overlap of electric and magnetic dipole moments can scatter light completely forward or backward, which is called Kerker theory. This effect can expand to any multipoles and any directions, re-named as generalized Kerker effect, and realize controllable light manipulation at full space and full spectrum using well-designed dielectric structures. However, the complex situations of multipole couplings make it difficult to achieve structural design. Here, generative artificial intelligence (AI) is utilized to facilitate multi-objective-oriented structural design, wherein the study leverages the concept of “combined spectra” that consider both spectra and direction ratios as labels. The proposed generative adversarial network (GAN) is named as DDGAN (double-discriminator GAN) that discriminates both images and spectral labels. Using trained networks, the simultaneous design for scattering color and directivities, RGB color routers, as well as narrowband light routers is achieved. Notably, all generated structures possess a footprint <600 × 600 nm indicating their potential applications in optoelectronic devices with ultrahigh resolution.     

基于矩阵R理论的光谱降维方法研究

针对传统光谱降维方法的缺点,提出一种基于矩阵珟R理论的线性光谱降维方法。该方法在Cohen定义的矩阵R理论基础上提出修正矩阵珟R,可将物体光谱反射率分解为基本光谱和同色异谱黑光谱,再分别对两者进行线性降维。基本光谱的三个基向量由颜色匹配函数与光源的乘积再进行正交化得到,其三个基向量的累积贡献率可达100%。同色异谱黑光谱的基向量由主成分分析推导,取前三个特征向量作为同色异谱黑光谱的基向量。实验结果表明,使用该方法构建的六维线性模型能在光谱和色度两个方面较好地表征原始高维光谱反射率,满足光谱颜色复制的要求。     

窄带快照式多光谱成像色彩还原方法

由于兼具光谱分辨和空间分辨能力, 快照式窄带多光谱成像在资源遥感、精准农业、医疗检测等领域将有广泛应用。由于该方法使用窄带成像来提高光谱分辨率及图像对比度,所获得的图像是灰度信息,失去了场景的色彩信息,不便专家对图像鉴别、评价与赏析。已有的色彩还原算法主要针对光谱波段带宽较宽或者多个波段叠加基本覆盖整个可见光谱范围等两种光谱成像仪,不适合窄带多光谱成像方法的色彩还原。该研究适合于快照式窄带多光谱成像的色彩还原方法,提出建立窄带多光谱彩色相机的概念。首先,提出两种窄带多光谱色彩还原方法：(1)基于CIE色度系统三刺激值色的,(2)基于贝尔阵列插值算法的;其次,分别应用两种算法还原快照式窄带多光谱相机所获得的植物、手臂及宫颈组织等三种代表性场景窄带多光谱灰度图像;之后,计算并比较表征两种算法所得的代表性场景彩色图像的均值、方差、熵及梯度等表征图像质量的参数数值,确定出适合快照式窄带多光谱成像的色彩还原方法;最后,对所确定的色彩还原算法进行色偏校正。实验结果表明,基于CIE三刺激值色彩还原方法比贝尔阵列插值法更适用于窄带多光谱成像颜色复原。配合使用CIE三刺激值色彩还原方法及灰度图象校正算法,从窄带光谱成像所获得的植物、手臂皮肤及宫颈组织的灰度图像所还原出的近彩色图像逼近物体真实色彩,满足人眼观察习惯。介绍了仅覆盖可见光光谱范围30%的窄带多光谱图像进行色彩还原的方法,该方法证明快照式窄带多光谱成像可以兼具光谱分辨能力,同时保持可供人主观辨识的色彩信息。所提出实现快照式窄带多光谱彩色成像的方法,有望设计不同于传统RGB相机的彩色相机实施方案。     

数字彩扩机色域匹配技术研究

数字彩扩机要实现较好的图像彩色复现 ,关键在于CRT与冲扩图像载体之间的色域匹配。因此对于使用LCD作为冲扩图像载体的数字彩扩机 ,需要进行CRT与LCD之间的色域匹配运算。对这一技术进行了研究和探讨 ,建立了CRT和LCD的色域 ,并针对它们各自的色域提出了具体的色域匹配算法 ,将LCD无法显示的CRT色域内的颜色 ,映射到LCD色域 ,对解决使用LCD的数字彩扩机的彩色复现问题具有相当重要的意义     

土壤颜色由CIE向Munsell系统的定量转换

颜色是土壤重要形态特征之一,也为判断土壤理化特征、过程与功能的重要依据和指标。土壤颜色目前采用Munsell颜色系统表示,主要依靠将土壤样品与土壤Munsell比色卡比对而确定。该方法由于受个人视觉感官和判别环境等因素限制,导致土壤颜色判别结果存在主观性强,易出现偏差等问题。为此,寻求客观、定量、方便地表征土壤Munsell颜色的方法,对于今后有关土壤颜色应用的研究工作极为重要。该研究试图利用分光色度仪,结合Python计算机语言编程,采用邻近等明面插值等方法,提出了一套可操作的从CIE到Munsell颜色系统转换的方法,以实现土壤颜色从CIE到Munsell颜色系统的方便、快速、高精度转换,达到土壤颜色的客观、定量、标准化测定。由分光色度仪测得样品CIELAB颜色值,利用CIE和Munsell两大颜色系统的已有的转换模型和方法,由CIELAB值计算获得Munsell明度值V和色品坐标,以Python语言编制程序,实现样品的明度值和色品坐标的自动计算。进而采用邻近等明面数学插值法和色度变换图确定Munsell系统H和C值。以《中国标准土壤色卡》的419张色片和22个土壤与古土壤样品进行验证,结果表明利用本文方法色调（H）测定值与色片标准值相比较,仅有12张色片存在误差,验证准确率为97%。《中国标准土壤色卡》的明度值（V）、彩度值（C）测定值与标准值之间相关系数分别为0.987（p＜0.001）和0.976（p＜0.001）,测定结果与标准值之间存在极显著相关关系。土壤与古土壤样品测定值与目视判别色调差异较小,主要差别是明度和彩度,这可能与目视判读受个人主观、光学环境等因素影响所致。基于过去已有的由CIE到Munsell颜色系统转换方法,该研究利用Python计算机语言编程编写了程序代码,实现CIELAB值到Munsell明度V值和色品坐标的转换过程的自动计算,并提出一种基于邻近等明面新的插值方法,转换步骤简明,易实现,为土壤颜色的快速、定量获取提供途径。     

用阴极射线管显示器研究辨色阈值Ⅱ:典型色差公式评价

利用由辨色阈值实验得到的CIELAB颜色空间中等明度a*-b*平面上的视觉数据,对四个典型色差公式CIELAB、CMC、CIE94和CIEDE2000在辨色阈值水平上的色差预测性能进行测试和评价,并采用性能因子PF/3来表示各色差公式的优劣。对于原始形式(kC=kH=1)的色差公式,CIEDE2000的色差预测性能最好,其次为CIE94和CMC,CIELAB最差。采用对kC和kH进行优化后的色差公式,CIEDE2000的色差预测性能依然最佳,其余三个色差公式的预测性能基本相同;除了CIELAB明显改善外,其他公式的色差预测性能只比原始形式略有提高。色差公式CIEDE2000在黄色和蓝色区域的色差预测性能表现优异,但在灰色、红色和绿色区域的预测性能仍有待进一步改进。     

Polarization and Color Separator Using Binary Phase Grating with Subwavelength Period

A data projector using three liquid crystal display panels has a complex optical system. The illuminating optics separate the beam from a light source into three primary colors and separate those into opposite polarizations using multi-layer films and prisms. A reflection grating with the period of subwavelength has high diffraction efficiency for p polarized light and high regularly reflectance for s polarized light. The diffraction angle of a grating largely depends on the wavelength, because a diffractive optical element (DOE) has large chromatic dispersion. The grating with the period of subwavelength can separate the unpolarized light into polarization components effectively using its polarization dependency and can separate white light into color components using its chromatic dispersion simultaneously. The grating makes the optical system simpler and smaller than those with conventional devices. In this paper the efficiency of polarization separation for the grating is calculated by a rigorous analytical method. Next, the condition for color separation is calculated by Snell#x0027;s law, and an optical system using a grating that performs polarization and color separation is proposed. Experimental results of the DOE fabricated are well matched with those of this simulation.