准积分法构建视觉可感知三维色域的研究

为了更全面地评价显示器的色重显性能,用准积分法构建了人类视觉可感知三维色域.该算法用CIE标准色度观察者观察、混配等能单色辐射测得的CIE 1931 XYZ色度系统光谱三刺激值,按某一波长间隔求累加和,来近似实现未知函数表达式的多重积分运算.构建的色域囊括了人眼能识别的全部颜色,是宽色域、高动态范围显示设备的目标色域.还用三棱锥体积求和算法计算出该色域体积,验证了算法的可行性.进而由实测的LCD电视显示器数据,用同样方法计算其三维色域,并与视觉可感知三维色域进行定量比较.这些工作表明,本算法可为定量评价显示器的三维色域提供理论依据和可行算法,用这种方法给出的显示设备三维色域覆盖率可克服通常在二维色度图计算色域覆盖率的局限性.     

真实表面色色域三维分析及其色立体计算

为弥补二维色度分析的局限性,首先在CIE-L*a*b*色空间及其变换所得L*C*hab坐标系中,对真实表面色色域进行三维色度学分析。为克服二维色度图计算色域覆盖率的片面性,还提出了一种在三维色空间计算色立体体积的近似算法,并与笔者的前期算法进行了比较,表明新算法精度有所提高。     

基于MATLAB GUI的色域平台设计与开发

为了实现色域算法一体化集成和数据的可视化分析,基于Matlab GUI设计开发了色域平台,能够完成二维和三维色域数据的处理,且能够实现与用户的交互.实验结果表明,本平台能够较快地处理数据,计算结果较为准确,且操作简单易行,对色域研究工作者提供了很大的方便.     

三基色显示设备三维色域的构建及计算

从颜色的三重属性出发,设计生成了测定颜色亮度、色调和色饱和度的三维色域测试图,用这些测试图,对被测显示器进行了色度测试,得到了不同亮度下的三维色域图。用切片算法计算了被测显示器的三维色域,并与笔者之前基于相加混色原理计算的理论三维色域值进行了比较,结果表明二者基本相等。     

多元色液晶电视显示器色重显特性

为研究多元色液晶显示器的色重显特性,采用特定色块测量的方法,以实测色度参数构建多元色液晶显示器的重显色域,分别在二维、三维色空间分析其色域特性,并与其他重要标准色域做了比较。结果表明,多元色液晶显示器的三维色域范围大于宽目标色域Pointer色域,特别是在高明度区更加明显。色度测量结果还显示,额外增加的黄元色的色饱和度并不高,也未使色域覆盖率得到显著提高,但高亮度黄元色使多元色液晶显示器的光效率得到很大提高。     

基于卷积神经网络与循环谱图的调制识别方法

为提高调制分类识别精确度,降低计算复杂度,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)与红绿蓝(RGB)循环谱二维图的智能调制识别方法。基于循环谱特征可识别调制类型的机理,为了降低计算复杂度,将三维的循环谱转换为二维平面的RGB循环谱图,并将其用于构建数据集;将一种计算复杂度较低的CNN作为调制类型分类识别器。仿真结果表明,所提出的智能调制识别方法能够以较低的计算复杂度,获得更高的分类精确度。     

基于发射波束域-三迭代的机载MIMO雷达STAP方法

针对传统机载多输入多输出(MIMO)雷达空时自适应处理(STAP)中由于发射功率分散而造成的输出信杂噪比(SCNR)下降的问题,该文提出一种基于发射波束域-三迭代的机载MIMO雷达STAP方法。首先建立了发射波束域MIMO雷达STAP的信号模型,并且给出了发射波束加权矩阵的优化设计准则,能够使发射功率聚集于感兴趣的目标空域。然后对发射波束域MIMO雷达的杂噪比(CNR)进行分析,表明其与发射总功率的关系,理论推导显示:相比于全向等功率发射的传统MIMO雷达CNR,发射波束域MIMO雷达CNR减小。同时,为进一步降低发射波束域MIMO-STAP的训练样本数需求与运算复杂度,采用三迭代算法进行权值降维求解。理论分析与仿真实验结果表明:通过相应的三迭代降维处理,发射波束域MIMO-STAP与传统全向等功率发射MIMO-STAP相比能够获取更加优越的输出SCNR性能,且运算量进一步降低。因此,本文提出的发射波束域-三迭代方法具有重要的工程应用价值。     

一种基于保角相位的图像边缘检测新方法

为了提高边缘检测精确度与抗噪性能,该文提出一种基于保角相位的图像边缘检测新方法。该方法首先利用保角单演信号能够表达不同本征维数的图像局部结构的特点,采用指数函数计算相位偏差,有效地抑制了相位一致模型边缘检测中产生的伪边缘和噪声,提高了边缘检测的精确度;其次,利用Poisson核在空域中有解析表示的优势,降低了算法复杂度。仿真实验结果表明,与现有的相位一致性图像边缘检测方法相比,该方法提取的图像边缘更精确、更完整、更均匀,对噪声具有更好的鲁棒性,同时,计算复杂度较低。     

基于偏最小二乘法的多光谱降维算法

在光谱色彩管理色域映射中,针对查找表建立过程中高维光谱数据计算的一系列问题,提出了一种非线性的高维光谱降维方法。对同色异谱黑进行偏最小二乘分析,提取潜在成分,获得了KMN向量,将其与Lab向量组合成6维向量,并作为中间转换空间LabKMN,实现高维光谱数据与低维基向量组合之间的相互转换。LabPQR空间的前3个维度是在特定光照条件下的CIELAB值,后3个维度(PQR)用于描述同色异谱黑的光谱重建维度。对两种方法在光谱精度和色度精度两方面进行比较,基于1600个孟塞尔样本数据的实验计算表明,与LabPQR方法相比,LabKMN的方均根误差均值由0.0164降低到0.0139,光谱精度提高了15.24%,色度重建误差由2.8706降低到1.8138,平均色差降低了36.81%。LabKMN方法降维后的重建精度大幅提高,能够较好地实现更高精度的原始色彩光谱空间的描述。     

基于Gram行列式的快速端元提取方法

高光谱图像端元提取往往涉及到高维空间中单形体体积的计算,使用无需降维的体积公式能够避免信息损失,但却具有极大的计算复杂度。针对这一缺点进行了研究,提出了基于Gram行列式快速的端元提取算法。该算法不需要计算单形体体积,而是利用了体积公式的递推关系,大大降低了计算复杂度。模拟和真实数据试验表明,该算法在保证高精度端元提取的同时,具有极快的端元提取速度。     

基于二值神经网络的大场景点云分类

近年随着3维数据采集技术不断发展,大场景 点云数据的获取越来越方便。目前深 度学习网络框架在2维图像处理领 域越来越成熟,而大场景点云是一种3维无规则化的数据,3维卷积神经网络直接处理大场 景3维数据会存在分类精度低和计 算复杂等问题。因此为了有效解决基于深度学习的点云分类任务中存在的计算时间长和分类 精度低的问题,本文提出基于二值 神经网络的大场景点云分类方法,针对不规则的3维点云数据设计特征值计算方法,基于IR -Net二值神经网络处理输入的点云 特征图像,进一步采用Dynamic ReLU激活函数,提高神经网络的计算效率,最后得出点云分 类结果。实验结果表明,所提出 的方法在Oakland数据集上分类精度达到97.6%,在GML数据集中取得 了92.3%和97.2%的分类精度,实验结果证明Dy -ResNet 能够有效提升了点云分类的精度,减少计算的复杂度,并提高了训练效率。     

Spectrum‐Based Color Reproduction Algorithm for Makeup Simulation of 3D Facial Avatar

Various simulation applications for hair, clothing, and makeup of a 3D avatar can provide more useful information to users before they select a hairstyle, clothes, or cosmetics. To enhance their reality, the shapes, textures, and colors of the avatars should be similar to those found in the real world. For a more realistic 3D avatar color reproduction, this paper proposes a spectrum‐based color reproduction algorithm and color management process with respect to the implementation of the algorithm. First, a makeup color reproduction model is estimated by analyzing the measured spectral reflectance of the skin samples before and after applying the makeup. To implement the model for a makeup simulation system, the color management process controls all color information of the 3D facial avatar during the 3D scanning, modeling, and rendering stages. During 3D scanning with a multicamera system, spectrum‐based camera calibration and characterization are performed to estimate the spectrum data. During the virtual makeup process, the spectrum data of the 3D facial avatar is modified based on the makeup color reproduction model. Finally, during 3D rendering, the estimated spectrum is converted into RGB data through gamut mapping and display characterization.     

基于色调恒常空间的色彩管理

 针对CIELAB空间色调非恒常影响色域匹配及色差计算准确度问题,研究了色调恒常校正方法,建立了一种新的校正空间tLAB,并用其替代CIELAB空间实施色彩管理.首先,以孟塞尔空间为标准,分析了CIELAB空间的色调非恒常性.然后,利用孟塞尔新标数据对CIELAB空间实施色调校正,构建了色调恒常的颜色空间tLAB;借助三维查找表(3D_-LUT)描述CIELAB和tLAB之间的非线性关系,提出了不增加时空代价的色彩管理工程实现方案.最后,给出了利用tLAB空间进行色域匹配的结果,以及新的色差评价指标体系.实验表明,利用tLAB空间进行色域匹配的效果明显优于传统方法,且用其替代CIELAB空间实施色彩管理具有很好的实时性和普适性.     

Color image enhancement with high saturation using piecewise linear gamut mapping

Most of the color image enhancement algorithms are implemented in two stages: gray scale image enhancement, which finds the target intensity, and then gamut mapping of the original color coordinates to the target. Therefore, hue preserving gamut mapping is an essential and crucial step, which influences colorfulness. In conventional color mapping methods, color saturation is reduced after intensity modification, which deteriorates subjective image quality. In this paper, a new color enhancement algorithm resulting in high color saturation is proposed. The proposed method employs multiplicative and additive color mapping to improve color saturation without clipping of a color component for increased target intensity as well as decreased cases. This new scheme is fast and effective, therefore, it can be employed to real time applications such as video signal processing.     

宽色域液晶显示系统的研究

针对普通显示液晶系统在色彩表现方面的不足,在现有色域扩展技术的基础上,设计了一种以白和宝石蓝两种颜色发光二极管作为背光源的宽色域液晶显示系统。本文通过分析普通显示系统的色域,以色域覆盖率最大化为准则,选择主波长为501nm的宝石蓝发光二极管作为扩展背光源,扩展普通显示系统未能显示的青绿色区域。从理论上分析该系统的色域范围,并且详细介绍了系统背光源阵列、数据转发等功能模块的电路实现。实验结果表明:本文所设计的宽色域液晶显示系统的色域扩展了青绿色区域且色域覆盖率可达到45.65%。相比与其他多原色显示系统,本文设计的宽色域液晶显示系统不仅简化了硬件设计的复杂度,而且能够重现更多青绿色区域的颜色。     

三维插值的反向均匀化关键技术研究

针对由样本集直接建立的三维查找表数据不均匀,不能满足ICC Profile规范要求的问题,提出了反向均匀化的解决方法。重点讨论了反向均匀化过程中快速定位四面体、色域边界点外推技术以及色域边界外点的色域匹配等几个关键技术。根据LAB空间采样数据特点给出了一种快速定位四面体的算法,利用图像边界处理的外推思想得出了色域边界点插值模型,提高了插值的校正速度;讨论了色域匹配的裁剪匹配算法并提出了利用二维查找表来提高算法效率的思想,缩短了判断时间,降低了算法复杂度。最后通过实验验证了反向均匀化算法,给出了实验效果图。     

基于降码率设计的图像编码处理技术研究

为了降低老化的图像采集设备引入的加性噪声所带来的图像数据冗余,研究了加性噪声对图像和视频的影响,提出用三维块匹配(Block Matching 3D, BM3D)算法处理受噪的静态图像,验证了通过降噪来降低图像信息熵和数据量的方法,进而提出降噪-编码方案。首先采用四维视频块匹配(Video Block Matching 4D, VBM4D)算法对受噪视频进行降噪处理,随后进行H.264编码。经过此方案处理的图像信息熵降低16%,数据量减少38%;在视频质量未显著降低的前提下,编码码流减少59.5%。数据表明该方法能在保证视频质量的前提下显著提升H.264的编码压缩率,促进视频在小带宽通信系统中的传输。与H.264以及神经网络等编码方案相比,该方案复杂度低,能相对实时地处理视频。     

不同年龄段人眼的视觉感知研究

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。     

一种改进的二维离散极坐标Fourier变换快速算法

在雷达天线、图象配准、图象检索等领域内常常需要用极坐标表示二维数字信号的离散Fourier变换(DFT).与笛卡尔坐标系下的二维DFT不同,二维离散极坐标Fourier变换(DPFT)不具有行列可分性,直接计算非常耗时.本文提出一种改进的DPFT的快速算法.该算法针对二维阵列实信号,算法全部过程可用一维运算实现,大大降低了计算复杂度并且适用于实时处理.实验中与直接运算方法相比较,显示了该算法的良好性能.