led显示屏高动态范围显示技术研究

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1、8www.novastar-led.cnLED显示屏高动态范围显示技术研究向健勇1，范晓倩1，袁胜春2(1西安电子科技大学技术物理学院，710071；2西安诺瓦电子科技有限公司，710075)摘要：LED显示屏在环境光的影响下，其显示图像的对比度和有效动态范围会产生一定程度的下降。所谓动态范围，就是一幅图像可见区域亮度的最大值与最小值之比。本文介绍了将图像高动态范围压缩至低动态范围，同时保留原图像感观质量的高动态范围显示技术，并仿真其应用于受环境光干扰的LED显示屏后效果。实验表明，该种技术可以有效提高被环境光影响的LED显示屏图像显示质量，显示图像

2、更加接近真实效果。关键字：LED显示屏环境光高动态范围显示技术StudyofVisualizationofHigh-Dynamic-RangeforLEDDisplayXiangJianyong1,FanXiaoqian1(1SchoolofTechnicalPhysics,XidianUniv.,Xi’an710071,China;2Xi’anNovastarTechCo.,LTD,Xi’an710075,China)Abstract:Undertheinfluenceofenvironmentallight,thecontrastandeffec

3、tivedynamicrangeoftheimage,whichisshowedontheLEDdisplay,willproduceacertaindegreeofdecline.Theso-calleddynamicrange,istheintensityratioofthemaximumandminimumofthevisibleregioninanimage.Inthispaper,weintroducethealgorithmsthatcantransformahighdynamicrangeimageintoareduceddynamic

4、rangeimagewhileretainingimportantvisualinformation,thenapplythemtotheLEDdisplaywhichhasbeenaffectedbytheambientlight.ExperimentsshowthatthistechnologycaneffectivelyimprovethequalityofimagesontheLEDdisplay,andtheyareclosetotherealones.Keywords：LEDDisplayAmbientLightVisualization

5、ofHigh-Dynamic-Range8www.novastar-led.cn1.前言首先说明一下动态范围的概念。动态范围是一个物理量的最大值与最小值之比。其定义如下：式（1-1）其中表示动态范围，I表示亮度。随着可视化信息行业的发展与渗透，LED显示屏以它独特的优势在各行业得到了广泛的应用，尤其在户外的道路交通、大型广场通告的应用需求更为突出。不可避免地，LED显示屏会受到所处环境光的影响，其面板反射环境光产生一个背景亮度。它决定了图像可视动态范围的下限，使图像有效动态范围降低，显示屏的任意区域，其亮度至少要与背景亮度一样多，否则都无法为人所见。

6、它冲淡了显示光，显示屏的暗区域变得模糊，亮区域的色彩饱和度出现一定程度的下降，影响了整个显示屏的显示质量和显示图像的可观赏性。为了改善上述现象，本文使用高动态范围显示技术对图像的动态范围进行变换，旨在减小环境光对LED显示屏显示图像的影响，使图像再现其丰富的颜色和阶调细节。所谓高动态范围显示技术，是将高动态范围的亮度和颜色压缩到低动态范围的同时，尽可能保留原图的重要信息及视觉效果，并避免造成图像瑕疵的一种方法。对此技术的研究称为色调映射或色阶重建。下文将对几种主流的色调映射算法进行介绍分析。2.色调映射算法分析8www.novastar-led.cn

7、色调映射的问题最早是由Tumblin、Rushmeier和Ward这三个学者所提出来的，虽然这些年有很多不同的算法提出来，但算法大致上可以分为两大类：全局的空域无关算法和局部的空域相关算法。全局压缩算法的思路是直接将图像各亮度按照某种关系一对一地映射到比较窄的亮度范围内，只依赖于像素的亮度值，而不关心像素在图像中的位置以及其邻近像素的影响；和全局压缩算法的点处理不同，局部压缩算法在确定对某一点的映射时引入了其周围的局部图像信息作为参考，使得算法在空间上是变化的，可以把相同亮度不同位置的像素映射到不同的亮度。全局压缩算法相对简单且运算效率高，比较有代表

8、性的算法是线性压缩、gamma校正和直方图均衡化，较好的算法是1997年Larson提出的直方图调整算法[1