一种应用于AC PDP的反gamma校正与动态对比度增强相结合的新方法

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室 作者:王志国

  由于交流等离子体显示器(AC PDP) 的显示特性是线性的,因此在显示接收到的视频信号前必须要进行反gamma校正。同时,为了提高显示器件的画质,必须要进行对比度增强。直方图均衡化是一种重要的对比度增强方法,但直方图均衡化的增强效果不可控,往往由于过增强而导致图像失真。本文结合上述两种技术提出了一种应用于AC PDP 的反gamma 校正与可控的动态对比度增强相结合算法。该算法能够在对输入视频图像进行反gamma 校正的同时,实现幅度可调的动态对比度增强。同时避免了传统直方图均衡化对图像产生的过增强现象。本文实现了基于提出算法的实时图像处理器,并且在50 英寸AC PDP 上进行了测试。模拟仿真及实际测试结果均表明,本文提出的算法能够使AC PDP 的画质得到显著提升。

  随着交流等离子体显示器(AC PDP) 商业化的发展,人们对AC PDP 图像显示质量的要求不断提高。因此,人们采用各种不同方法来增强AC PDP的画质。例如,可以通过驱动波形增强AC PDP 的图像显示质量 ,还可以通过改变子场编码方法有效地提高AC PDP 的画质。本文则从数字图像处理角度来提高AC PDP 的图像显示质量。

  目前使用的视频图像信号为了适应CRT 电视的非线性显示特性,在视频信号的发送端都进行了Gamma 预校正,因此,电视接收的视频信号并不是线性的。而对于交流等离子体显示器(AC PDP) ,其显示特性是线性的 ,所以,为了能够正确显示接收到的视频信号,必须对输入的视频信号进行转换,该转换操作即为反gamma 校正。另一方面,为了提高视频图像的显示效果,必须要进行对比度增强。其中,直方图均衡化是一种重要的对比度增强方法。但直方图均衡化的增强效果是不可控的,尤其对于视频信号的显示,其增强效果往往过强导致图像失真。以往的对比度增强方法基本分为两大类。一类是针对图像局部细节增强的,例如自适应或局部直方图均衡化(AHE ,LHE) 。为了解决传统直方图均衡化产生的过增强问题,人们进而提出了限制对比度自适应直方图均衡化(CLAHE) 和受约束的局部直方图均衡化(CLHE) 。Ji 等还提出了基于人眼视觉特性的自适应局部对比度增强方法。

  另一类是针对图像全局信息增强的。例如,Kim等提出了一种通过对输入图像直方图密度分布函数(CDF) 分段近似处理,从而实现对比度增强幅度可调的方法。但该方法需要大量的存储空间作为帧缓存器(Frame memory) 。而Cho等设计的对比度控制器则不需要帧缓存器,但其增强效果简单地近似于全局直方图均衡化。现有文献中,上述两种技术都是分开进行的。尤其是对于单独使用直方图均衡化进行对比度增强时,会造成高端和低端灰度级损失,从而影响对比度增强效果。

  本文针对AC PDP 视频图像信号的显示,提出了一种新颖的画质增强算法。该算法将反gamma校正与可控的动态对比度增强相结合,从而在完成对输入视频图像信号进行反gamma 校正的同时,实现幅度可调的动态对比度增强。

AC PDP 上实际效果图

图4  AC PDP 上实际效果图

  图4 给出了AC PDP 上的实际显示效果图。图中左半部分是经过本文算法增强后的效果图,其同时具有反gamma 校正和动态对比度增强效果;右半部分是仅有反gamma 校正的原始图像。在图4 中可以更加直观地看出,经过本文算法增强后的图像,其对比度明显提升。由于左半部分图像对比度的提高,使得右半部分图像给人一种“雾状”模糊感。

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4、结论

  本文提出了一种应用于AC PDP 上的反gamma校正与可控动态对比度增强相结合算法。该算法在完成对输入视频图像信号进行反gamma 校正的同时,实现幅度可调的动态对比度增强。本文对提出的算法进行了仿真,同时将基于该算法的实时图像处理器应用于50 英寸AC PDP 上进行了实际测试。仿真和实验结果均表明,本文提出的算法在对图像进行反gamma 校正同时,能够产生令人眼感觉舒适的对比度增强效果,使AC PDP 的画质得到显著提升。

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