宽色域技术是目前画质增强方向的研究热点之一，该技术可以大大提高视频图像的色彩还原能力，改善人眼的视觉感受。扩展色域的方法主要分为3个方向，传输“负”值色光、高饱和三原色以及多原色。首先简述了宽色域技术的研究意义，然后主要对现有标准色域和主流宽色域标准进行了介绍，并且详细阐述了多原色宽色域的成像与显示技术，最后讨论了该领域待解决的问题以及未来发展趋势。
宽色域 多原色 颜色空间 成像与显示 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0400007
为了提高宽色域液晶显示器的光效率，本文提出了一种反射式彩色滤光片。首先计算了反射式彩色滤光片的光效率增强效果，然后设计了基于低中高折射率介质的多层堆叠结构（［ABCCBA］8）的彩色滤光片，在使用带有黄色荧光粉的白光二极管（YAG-LED）和量子点（QD）背光单元时，光效率分别从17.4%提升到32.9%，从18.5%提高到58.9%，同时该结构的色域提高到了120.7% NTSC和131.2% NTSC。考虑背光模组中散射膜的作用，计算了入射光角度在20°以内时，带有YAG-LED和QD背光的LCD光效率依然分别大于32%和56%，色域基本不变。这些结果在宽色域液晶显示器中具有重要的潜在应用前景。
液晶显示 光效率 宽色域 反射 liquid crystal display light efficiency wide color gamut reflection 朱立全 1,2,3姚昞晖 1,2,3邓林宵 1,2,3杨雨桦 1,2,3[ ... ]许立新 1,2,3,*
1 中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室，合肥 230026
2 中国科学技术大学 物理学院 安徽省光电子科学与技术重点实验室，合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，合肥 230026
为了获得更大的绿色部分色域与超高清显示标准（Rec. 2020）中更高的色域覆盖比例，在三基色的基础上添加了532 nm激光作为第四基色。在CIEL*a*b*立体颜色空间中，系统理论地分析了波长组合为660 nm,532 nm,520 nm,465 nm的红绿绿蓝（RGGB）四基色系统，研究了它在色域体积、色域覆盖率以及在特定颜色区域的颜色渲染能力等方面的表现。结果表明，其色域体积峰值为2218900，与Rec.2020标准的色域覆盖比例最大为97.51%，黄色区域的色域增强峰值为29.75%，绿色区域的色域增强峰值为9.58%; 与红绿蓝（RGB）三基色组合和红绿蓝黄（RGBY）四基色组合相比，RGGB四基色组合在各个参数维度均有优异表现，可以根据性能需求来灵活选择对应的四基色亮度比例。此研究为实际四基色显示系统的搭建提供了理论指导。
激光光学 激光显示 立体色域 色域覆盖率 色域增强 laser optics laser display color gamut volume gamut coverage gamut enhancement 马佳飞 1,2,3王贯 1,2,3姚昞晖 1,2,3顾春 1,2,3许立新 1,2,3
1 中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室, 合肥 230026
2 中国科学技术大学 物理学院 安徽省光电子科学与技术重点实验室, 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室, 合肥 230026
为了探究不同年龄段人眼的视觉特性, 采用立体色域的方法建立了显示系统中不同年龄人群的视觉感知模型, 以基于CIEL*A*B*颜色空间的立体色域作为标准, 取得了不同年龄观察者的立体色域数据。结果表明, 从光度学来看, 观察者年龄的增长会导致其明视光谱发光效率函数的峰值响应有小幅度的降低, 并且其峰值位置在波长轴上向长波方向移动; 从色度学上来看, 色域体积从20岁的1.73×106到60岁的1.16×106, 减小了约1/3, 且这种减小集中在中高亮度水平上; 进一步分析波长与立体色域的关系, 发现绿色光源对所有年龄观察者的立体色域影响最大, 对于所有的观察者推荐520 nm的最佳波长选择。该研究可为显示系统针对不同年龄观察者的色域、波长和亮度之间提供设计指导。
激光技术 立体色域 颜色理论 晶状体光学密度 laser technique stereoscopic color gamut color theory lens optical density
1 北京理工大学颜色科学与工程国家专业实验室，北京 100081
2 利亚德光电股份有限公司，北京 100091
多基色显示是广色域显示技术的重要发展方向，但多基色显示系统目前面临着高分辨率、高帧率多基色驱动图像的获取问题。提出一种基于广色域RGB相机的多基色驱动图像生成方法。以实际多基色LED点阵显示系统为例，首先建立了显示系统的n基色空间与标准CIE XYZ空间的转换模型，即正向转换模型；在正向模型的基础上，建立了由3基色空间到多基色空间的逆向转换模型，从而将RGB相机摄取的高分辨率彩色图像转换为n基色显示系统的驱动图像。实验中，根据典型5基色LED点阵显示器的色度参数分别建立了正向和逆向转换模型，并将ColorChecker SG色卡的广色域图像作为目标图像，完成了基色转换和色差分析。
视觉光学 多基色显示 广色域显示 LED显示器 多光谱成像
1 桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室，广西 桂林 541004
2 桂林电子科技大学光电工程学院广西光电信息处理重点实验室，广西 桂林 541004
设计了一种新型的全介质圆环-纳米棒结构颜色滤波器。全介质圆环-纳米棒阵列结构与入射光的相互作用激发米氏共振，其在可见光波段展现出较强的反射特性，从而实现不同颜色的宽色域。采用时域有限差分法对纳米棒、纳米环、硅圆环-纳米棒三种不同结构滤波器的反射光谱及其颜色显示规律进行比较。同时研究纳米棒直径、圆环直径、高度和周期等主要参数对反射光谱及颜色特性的影响。结果表明：所设计的全介质圆环-纳米棒结构的滤波器在特定光波段的反射特性得到极大的提升；经优化后的颜色滤波器在可见光范围内的反射率达到70%以上，通过改变纳米棒直径可实现宽色域颜色滤波特性，其色域面积高达0.115。该研究为下一代颜色滤波器的设计提供理论依据。
光学器件 全介质 颜色滤波器 米氏共振 高反射率 宽色域 时域有限差分法 光学学报
2022, 42(19): 1923001
1 中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室，安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学 安徽省光电子科学与技术重点实验室，安徽 合肥 230026
3 中国科学技术大学 安徽省先进激光技术实验室，安徽 合肥 230026
色域表示了显示系统的显色能力，是显示系统的重要指标，它不仅受到每个基色参数的影响，还和显示系统的白点坐标相关，不同的标准给出的白平衡点参考值并不相同，因此需要研究各种条件下，不同白点坐标对显示系统色域的影响。利用全微分公式，将影响显示系统立体色域的因素划分为由光源参数直接改变引起立体色域改变的直接部分和光源参数引起白点色坐标改变的间接部分，两者影响相加可以得到更准确的立体色域。以满足Rec.2020标准，三基色中心波长为630，532，467 nm，光谱宽度为1 nm的光源为例，每0.01x色坐标对立体色域影响为0.80%，而每0.01y色坐标对立体色域影响为-2.15%。当选用白点色坐标不变的假设时，绿光谱宽对立体色域影响最大，应维持绿光较窄谱宽以保证高色域。当选用强度不变的假设时，三种基色对立体色域的影响相当，考虑到红光对白点色坐标影响最小，这时可以适当牺牲红光的光谱宽度以平衡立体色域和光谱宽度。
显示 立体色域 白平衡点 display stereo color gamut white point
1 安徽建筑大学机械与电气工程学院，安徽 合肥 230601
2 安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警重点实验室，安徽 合肥 230601
3 工程机械智能制造重点实验室，安徽 合肥 230601
热红外成像在人脸识别中具有重要的应用价值，但存在分辨率低、细节不清、边界模糊等不足。通过分析人脸长波红外偏振图像的特征，研究偏振探测技术对人脸热红外成像纹理细节的增强效果；基于高斯差分（DoG）边缘特征图像修正色域通道映射权重，提出一种人脸偏振热像RGB空间融合框架；利用方向梯度直方图（HOG）获取红外偏振人脸特征，提出一种基于支持向量机（SVM）的人脸识别方法。实验结果表明，偏振探测能够增强人脸红外热像的纹理和细节，RGB色域融合可以提高人脸长波红外热像的结构相似性，偏振红外人脸热像的质量指标整体优于普通红外热像；利用偏振红外人脸热像进行人脸识别时，所提框架的精度可达到75.6%。
偏振热像 人脸识别 色域融合 支持向量机 激光与光电子学进展
2022, 59(12): 1233001
