邓林宵 1,2,3杨雨桦 1,2,3姚昞晖 1,2,3朱立全 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
为了探究多基色激光显示系统的彩色散斑特性，采用蒙特卡洛的统计方法模拟了彩色散斑的空间分布。在CIE-u′v′色品图中，定义了彩色散斑椭圆的简化模型，描述了显示系统的彩色散斑空间分布，分析了不同基色数目和波长组合对彩色散斑的影响。结果表明，该椭圆随着基色数目的增加而缩小，彩色散斑严重程度下降; 三基色系统的椭圆面积为16.0×10-4，而六基色系统的椭圆面积为6.81×10-4,其中绿基色对彩色散斑的影响最大; 在多基色显示系统中，对于给定白平衡点的各基色亮度配比不唯一，因此在颜色表现和散斑现象之间存在权衡，当减小散斑对比度值较大的基色亮度的权重时，将减弱彩色散斑现象。该研究为多基色激光显示系统的彩色散斑评估提供了理论指导。
激光技术 彩色散斑 三刺激值 多基色显示 白平衡点 激光显示 laser technique color speckle tristimulus values multi-primary display white point laser display
1 中国海洋大学信息科学与工程学部物理与光电工程学院，山东 青岛 266100
2 浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
由于光在水下传播时受到吸收、散射、衰减的影响，在水下场景中采集的图像退化明显，存在对比度低、蓝绿色偏严重等现象。基于此，提出一种基于图像分割和色适应变换白平衡的水下图像增强算法。将色适应变换引入水下颜色校正，将基于图像三通道反转去雾的低照度增强方法应用于水下图像增强，并提出基于图像分割的白平衡策略，同时将所提算法与经典算法进行比较。实验结果表明，所提算法处理后图像的underwater color image quality evaluation metric（UCIQE）指标平均值为0.5839，underwater image quality measures（UIQM）指标平均值为1.3689，中性色角度误差平均值为5.0972，均优于两种经典算法。所提算法在颜色校正效果和清晰度提升上具有一定的优越性。
图像处理 图像增强 白平衡 暗通道先验 色适应 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1410003
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 长春希达电子技术有限公司，吉林 长春 130103
LED显示屏的图像显示质量一直是显示行业内重点关注的问题，而LED显示屏的白平衡参数决定了其复现和还原的显示图像的亮度和色调，是影响图像显示质量的重要因素。一般情况下，显示屏的白平衡由红、绿、蓝三基色的亮度配平比例确定，而且该配平比例相对稳定；但是对于LED的各个基色来说，环境因素的变化会引起基色参量的变化，从而导致显示屏白平衡的漂移，严重影响图像显示质量。本文基于色度学理论和LED显示特性，构建了特定LED显示颜色空间模型；并在设定颜色空间探究不同温度环境各个基色仅在亮度变化条件下对白平衡参数的影响，重点研究了在温度波动条件下白平衡的漂移规律以及显示图像产生的色调的畸变情况；通过归纳不同波动参数定量分析温度变化对LED显示屏白平衡主要参数的影响，为高清LED显示控制系统提供较有价值的图像修正理论依据，有助于提升高端LED显示产品的显示质量。
LED显示 温度波动 白平衡 LED display temperature fluctuation white balance
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 福州大学 物理与信息工程学院, 福州 350116
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室, 福州 350116
3 福州大学 先进制造学院, 福建 泉州 362200
为了解决常见自动白平衡(Auto White Balance, AWB)方法的场景适应能力不足且实时性较差等问题, 提出了一种基于颜色通道直方图重构的自适应AWB方法, 并使用现场可编程门阵列(FPGA)对所提出的算法进行硬件电路实现, 在校正图像白平衡的同时也确保了系统高速实时处理图像。首先对图像进行限制对比度自适应直方图均衡化(CLAHE)处理来提高图像对比度, 然后对图像进行灰度级区间的通道分区统计, 对不同场景类别的图像采用颜色直方图匹配或平移的重构方式做自适应处理。实验结果表明, 该算法在处理图像白平衡时, 相比基于光源估计的AWB算法, 色温校正准确率提高了14%, 对不同色彩场景有更好的适应性, 具有实时处理能力。
自动白平衡 颜色直方图 色温校正 实时处理 automatic white balance color histogram FPGA FPGA color temperature correction real-time processing
1 福州大学 物理与信息工程工程学院， 福州3506
2 中国光电信息科学与技术创新实验室，福州350116
基于喷墨打印工艺，实现了量子点材料与UV胶复合墨水的高精度转移，导光板网点形貌规整，稳定性高，出光效果好。通过调节UV胶与溶剂比例抑制了咖啡环的形成，然后为了实现导光板白平衡，分别调配了红、绿量子点比例以及量子点在打印墨水中所占质量比。为防止网点之间发生串联，确定了使用循环六次打印的方法进行网点打印。通过表征分析可知，导光板出光均匀性为80.8%，平均亮度可达2 769 cd/m2，色坐标（0.329 4，0.308 1），色域105%NTSC。这一工作有利于实现优异出光效果、低成本和高稳定性的量子点网点导光板。
喷墨打印 量子点 网点 白平衡 ink⁃jet printing quantum dot microstructure white balance
中国科学技术大学 物理学院 光学与光学工程系, 合肥 230026
为了探究激光显示技术中白平衡点的选择, 基于颜色混合理论, 采用立体色域算法研究了三基色激光显示中白平衡点改变对立体色域的影响。以D65立体色域为标准, 结合色域覆盖率, 得到了激光显示系统合适的白平衡点选择范围。结果表明, 当白平衡点位于黑体轨迹上时, 不同的波长组合下, 白点色温的最佳选择都在6500K左右；进一步分析白点偏离黑体轨迹的情况, 可以得到不同波长组合下的激光显示系统白平衡点合适的选择范围。该研究可以为显示系统白平衡点的选择提供理论基础和依据。
激光技术 白平衡点 颜色理论 立体色域 色域覆盖率 laser technique white balance point color theory stereoscopic color gamut color gamut coverage
1 中国科学院空天信息创新研究院光学工程研究部, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院理化技术研究所应用激光研究中心, 北京 100190
为在激光显示中实现白场色温的实时控制,根据CIE1931和CIE1964标准色度系统计算了激光显示三基色光源(R 638 nm,G 520/532 nm,B 450 nm)形成5500~7500 K色温的混合白光时的光功率配比,探讨了三基色光源的光功率比例、中心波长以及光谱宽度对混合白光色温、色品坐标和光通量的影响。设计了基于AS73211颜色传感器的实时光反馈色温控制系统,并在模拟激光显示装置中于5500~7500 K范围内实现了误差小于±50 K的色温控制精度。
激光光学 色彩配比 白平衡 色温
天津大学电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
针对低照度水下图像存在色偏和细节模糊的问题,提出一种基于白平衡和相对全变分的低照度水下图像增强算法。该算法依据光线在水中选择性衰减的特性,对水下图像进行全局光照补偿以提高图像亮度,并采用灰度世界算法校正水下图像颜色;依据引导滤波的保边平滑性构造新的相对全变分约束来估计照度图,并基于低照度成像模型得到反射图像,即增强后的水下图像。主观效果、客观分析及应用比较实验均证明了本文算法在校正色偏和增强图像细节方面的有效性。
图像处理 图像增强 光照补偿 白平衡 引导滤波 相对全变分 激光与光电子学进展
2020, 57(12): 121016
