專利名稱：顯示顏色校正的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及圖像處理和顯示校準(zhǔn)，具體地講，涉及使用圖像處理的顏色顯示的標(biāo)準(zhǔn)顏色實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
真實(shí)世界的場景包含具有不同色調(diào)和飽和度的數(shù)百萬種不同的顏色。正確地再現(xiàn)這些顏色是包括輸入系統(tǒng)(例如，掃描儀、照相機(jī)和攝像機(jī)等)和輸出系統(tǒng)(例如，打印機(jī)、顯示器、大的銀屏等)的所有顏色再現(xiàn)系統(tǒng)的主要目標(biāo)。顏色再現(xiàn)的目標(biāo)是準(zhǔn)確地再現(xiàn)與他們感知到的顏色相同的顏色，這是非常困難的。首先，顏色再現(xiàn)系統(tǒng)的輸入和輸出二者具有有限的色域，這表示只有在該色域內(nèi)的顏色可由輸入裝置記錄或由輸出裝置再現(xiàn)。另外，對于不同的裝置，色域也不同。一旦將顏色記錄為基于一個(gè)特殊輸入裝置的基色的值，則該顏色值就與該輸入裝置有關(guān)。當(dāng)發(fā)送該顏色值以再現(xiàn)原始顏色時(shí)，為了再現(xiàn)相同的顏色，輸出裝置應(yīng)該具有與所述特殊輸入裝置完全相同的顏色設(shè)置。然而，情況并非都是如此，對于相同的顏色值，不同的輸出裝置顯示不同的顏色。
電視行業(yè)已經(jīng)通過對輸入和輸出系統(tǒng)設(shè)置相同的顏色標(biāo)準(zhǔn)來嘗試解決這個(gè)問題。這樣，由于僅需要與標(biāo)準(zhǔn)一致，所以對于顯示器來說顏色再現(xiàn)變得較為簡單，并且沒必要考慮輸入裝置的顏色設(shè)置。盡管如此，以沒有使用傳統(tǒng)CRT熒光粉的諸如LCD、DLP和PDP的新的顯示器技術(shù)來使與顏色標(biāo)準(zhǔn)完全一致是困難和昂貴的。為了實(shí)現(xiàn)電視機(jī)的較好的顏色再現(xiàn)，通常需要專業(yè)的顏色校準(zhǔn)。同時(shí)，由于顯示器變得越來越大，所以通常難以在屏幕上實(shí)現(xiàn)一致的顏色。因此，需要一種對非標(biāo)準(zhǔn)顏色顯示器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的顏色并且在那些顯示器的屏幕上實(shí)現(xiàn)一致的顏色的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述需要而提出。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種這樣的方法和系統(tǒng)對非標(biāo)準(zhǔn)顏色顯示器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)顏色并在所述顯示器的屏幕上實(shí)現(xiàn)一致顏色。
提供了一種使用圖像處理方法在顯示器上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)顏色的方法和對應(yīng)的系統(tǒng)。如所述，在硬件中標(biāo)準(zhǔn)顏色的實(shí)現(xiàn)相對困難和昂貴。本發(fā)明改善了在硬件中存在偏差的顯示器的顏色的準(zhǔn)確性。為此，計(jì)算顏色變換需要顏色測量，所述顏色變換可將輸入的顏色值變換為輸出的顏色值以使所述顯示器顯示正確的顏色。這可被實(shí)現(xiàn)為所述顯示器的嵌入式的變換或一種允許用戶輸入測量的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)計(jì)算對應(yīng)的變換。另外，本發(fā)明使得顯示器能夠在顯示器的不同位置顯示一致的標(biāo)準(zhǔn)顏色。這需要顯示器的不同位置的顏色測量，其中，對于那些不直接測量的位置使用插值。
從下面結(jié)合附圖的說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將是清楚的。


圖1顯示基色的兩種設(shè)置，一種是裝置基色的示例，另一種是由SMPTEC標(biāo)準(zhǔn)定義的標(biāo)準(zhǔn)基色。
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的將輸入的RGB值變換成輸出的RGB值的系統(tǒng)的示例性方框圖。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)一致標(biāo)準(zhǔn)顏色的系統(tǒng)的示例性方框圖。
圖4顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一致標(biāo)準(zhǔn)顏色的示例插值系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖來描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在一個(gè)示例中，顯示器的顏色的測量被使用。可使用用于測量從顯示器輸出的光的CIE Yxy或CIEXYZ值的色度計(jì)或光譜輻射計(jì)。第一示例方法需要顯示器的三個(gè)測量(Yi，xi，yi)或(Xi，Yi，Zi)，i＝1，2，3，其中的每一個(gè)與輸入的RGB值(Ri，Gi，Bi)，i＝1，2，3對應(yīng)。如果儀器僅提供Yxy值，則從Yxy到XYZ的對應(yīng)的變換如下X＝x·Y/y，Y＝Y(jié)，Z=(1y-xy-1)·Y]]>簡單的方法是將三個(gè)正規(guī)化的輸入的RGB值設(shè)置為(1，0，0)、(0，1，0)和(0，0，1)，并通過所述測量獲得他們的CIE XYZ值。測量的Y值需要被正規(guī)化以使它們在從0至1的范圍內(nèi)變化。如果我們假定在依賴于裝置的RGB顏色和獨(dú)立于裝置的XYZ顏色空間之間的顏色空間變換是線性變換，即，XYZ=M·RGB]]>則可以看出對于上述RGB顏色的三個(gè)XYZ值，可如下計(jì)算變換矩陣MM=X1X2X3Y1Y2Y3Z1Z2Z3]]>任何其它非奇異的三種顏色的測量也可被用來計(jì)算M。它初始可被假定為M=m11m12m13m21m22m23m31m32m33]]>其中，代入三個(gè)測量之后，我們有Xi=m11Ri+m12Gi+m13Bi,Yi=m21Ri+m22Gi+m23Bi,Zi=m31Ri+m32Gi+m33Bi,i=1,2,3]]>通過對i＝1，2，3的Xi、Yi和Zi的上述關(guān)系求解可獲得變換矩陣M。
在本發(fā)明的一示例性實(shí)施例中，假定引入的RGB值遵守作為用于廣播的標(biāo)準(zhǔn)的SMPTE-C標(biāo)準(zhǔn)。在圖1中的示例點(diǎn)100顯示兩組基色。在圖1中，三角形的頂點(diǎn)是SMPTE-C的基色，三角形本身定義SMPTE-C色域。一組是裝置基色，另一組是標(biāo)準(zhǔn)基色?？梢钥闯鏊鰞山M基色不同。通常難以在消費(fèi)顯示裝置上實(shí)現(xiàn)SMPTE-C標(biāo)準(zhǔn)基色。由于引入的RGB值與SMPTE-C基色關(guān)聯(lián)，所以將在具有與SMPTE-C基色不同的基色的顯示器上被不正確地渲染(render)。為了渲染正確的顏色，我們需要基于兩組基色之間的關(guān)系修改引入的RGB值。遵守SMPTE-C的RGB值和CIE XYZ值之間的關(guān)系如下XYZ=M0RGB=0.39350.36530.19160.21240.70110.08660.01870.11190.9582·RGB]]>因此，對于遵守SMPTE-C顏色標(biāo)準(zhǔn)的輸入的RGB值(Rin，Gin，Bin)，我們可使用上述方程將它們變換成獨(dú)立于裝置的XYZ值。為了在具有非標(biāo)準(zhǔn)基色的顯示器上實(shí)現(xiàn)這些XYZ值，需要計(jì)算新的RGB值(Rout，Gout，Bout)，從而通過在非標(biāo)準(zhǔn)顯示器上顯示(Rout，Gout，Bout)可實(shí)現(xiàn)從(Rin，Gin，Bin)變換的獨(dú)立于裝置的顏色XYZ。
如我們先前所述，依賴于裝置的RGB值和獨(dú)立于裝置的顏色值XYZ之間的關(guān)系可從非奇異的顏色的三個(gè)測量獲得。因此，可如下計(jì)算輸出的顏色值(Rout，Gout，Bout)RoutGoutBout=M-1XYZ=M-1·M0·RinGinBin]]>使用上述方程，可基于輸入的RGB值直接確定輸出的RGB值。然而，計(jì)算的輸出的RGB值可超出
范圍，這表示不能由顯示器從物理上產(chǎn)生這些值。為解決超范圍的問題，在一個(gè)示例中，輸出的RGB值被截至范圍
。
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的將輸入的RGB值變換成輸出的RGB值的系統(tǒng)200的方框圖。第一變換塊210執(zhí)行這樣一種方法基于裝置需要實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)基色首先將輸入的RGB值變換成CIE XYZ值。第二變換塊220執(zhí)行這樣一種方法用基于裝置基色的測量的變換將CIE XYZ值變換回用于輸出的RGB值。
上面的描述提供這樣一種本發(fā)明的示例性實(shí)施例使用三種顏色的Yxy或XYZ顏色值的測量，并假定依賴于裝置的RGB顏色空間和CIE XYZ顏色空間之間為線性變換。在根據(jù)本發(fā)明的下面的示例中，假定兩種顏色空間之間為線性變換，但是對于n種顏色的測量被使用，其中，n＞3。與先前示例類似，對于n種不同的顏色測量，有3n個(gè)不同的方程(例如，當(dāng)n＝3時(shí)有9個(gè)方程) 在上述線性方程中，有9個(gè)未知變量mij，i＝1，2，3和j＝1，2，3，它們可通過使最小平方擬合最小化而被確定
J1=Σi=1n(m11Ri+m12Gi+m13Bi-Xi)2,]]>J2=Σi=1n(m21Ri+m22Gi+m23Bi-Yi)2,]]>J3=Σi=1n(m31Ri+m32Gi+m33Bi-Zi)2.]]>可通過求解線性關(guān)系∂Ji∂mij=0]]>來計(jì)算使Ji最小的參數(shù)mij，其中，i，j＝1，2，3。
為了解決顯示器特性的非線性(對于消費(fèi)顯示器而言是普通的)，使用插值以從獨(dú)立于裝置的XYZ顏色的兩個(gè)鄰近的線性變換獲得依賴于裝置的RGB顏色。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，使用一組不同顏色的CIE XYZ值的測量。為簡單起見，對于每個(gè)RGB分量測量n種顏色，即，總共3n種不同的顏色(Ri，0，0)、(0，Gi，0)和(0，0，Bi)，i＝1，2，…n。
對于輸入的顏色(Rin，Gin，Bin)，測量對于它們的每個(gè)分量的顏色值最接近的RGB顏色(Ru，Gu，Bu)和(Rd，Gd，Bd)，使Rd＜Rin＜Ru、Gd＜Gin＜Gu和Bd＜Bin＜Bu。根據(jù)(Ru，0，0)、(0，Gu，0)和(0，0，Bu)的測量來計(jì)算變換矩陣Mu，使用Mu如下確定輸出(Routu，Goutu，Boutu)RoutuGoutuBoutu=Mu-1·M0·RinGinBin]]>類似地，對應(yīng)的變換Md通過(Rd，0，0)、(0，Gd，0)和(0，0，Bd)的測量被確定，并且被用來如下計(jì)算輸出(Routd，Goutd，Boutd)RoutdGoutdBoutd=Md-1·M0·RinGinBin]]>通過對所述較上的輸出(Routd，Goutd，Boutd)和較下的輸出(Routd，Goutd，Boutd)進(jìn)行插值可獲得最終的輸出(Rout，Gout，Bout)。簡單的插值方法包括計(jì)算Rout=arRoutd+(1-ar)Routu,Gout=agGoutd+(1-ag)Goutu,Bout=abBoutd+(1-ab)Boutu,]]>其中，
ar=Rin-RdRu-Rd,ag=Gin-GdGu-Gd,ab=Bin-BdBu-Bd,]]>在上面的描述中，提供了變換輸入的RGB顏色值以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)顏色的示例。本發(fā)明還可在顯示器硬件中被實(shí)現(xiàn)，所述顯示器硬件存儲用于將RGB顏色從輸入變換到輸出以顯示正確顏色的所有的參數(shù)。本發(fā)明還可被實(shí)現(xiàn)為顯示器的校準(zhǔn)功能，其中，用戶/校準(zhǔn)員可測量RGB輸入的顏色值所需要的CIEXYZ或CIE Yxy值，然后，該硬件相應(yīng)地在該顯示器內(nèi)建立該變換。在這種情況下，可通過諸如TV遙控器的任一輸入方法將測量的值輸入到顯示裝置。
顯示裝置在屏幕的不同位置可具有不同的顏色特性。為了在屏幕上補(bǔ)償并實(shí)現(xiàn)一致標(biāo)準(zhǔn)顏色，本發(fā)明還提供在不同的顯示位置(以使變換依賴于位置)使用上述方法以實(shí)現(xiàn)顏色一致。因此，圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)一致標(biāo)準(zhǔn)顏色的示例系統(tǒng)300的方框圖。將空間位置賦予輸入的RGB值，在該位置測量裝置的基色。第一變換塊310執(zhí)行基于標(biāo)準(zhǔn)基色將輸入的RGB值變換成對應(yīng)的CIE XYZ值的方法。第二變換塊320實(shí)現(xiàn)基于在所述位置測量的基色將所述對應(yīng)的CIE XYZ值變換回輸出的RGB值的方法。如圖3的示例所示，為了在每一位置輸出正確的顏色，在不同的位置(空間位置)測量顏色。
對于不能進(jìn)行顏色測量的位置可使用插值來實(shí)現(xiàn)顏色校正。因此，圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的使用插值實(shí)現(xiàn)一致的標(biāo)準(zhǔn)顏色的示例系統(tǒng)400。在系統(tǒng)400中，測量的位置被用于將整個(gè)屏幕三角剖分成多個(gè)小的三角形。輸入的RGB顏色的位置確定該位置所屬的三角形的三個(gè)頂點(diǎn)?；谶@三個(gè)不同的頂點(diǎn)的顏色測量來計(jì)算三個(gè)不同的RGB值。然后基于它們的空間位置對三個(gè)計(jì)算的RGB值進(jìn)行插值以獲得輸出的RGB值。
系統(tǒng)400包括三角儀410、頂點(diǎn)探測儀420、變換塊430、440、450、460和插值塊470。使用變換塊430將輸入的RGB值變換成獨(dú)立于裝置的XYZ值。
三角儀410通過將顯示屏幕的四個(gè)角和測量的位置用作頂點(diǎn)來將整個(gè)顯示屏幕三角剖分成三角形。使用Delaunay三角剖分方法可實(shí)現(xiàn)三角剖分，或者我們可簡單地測量簡單網(wǎng)格上的顏色并將該網(wǎng)格三角剖分。三角剖分的每個(gè)頂點(diǎn)將具有它自己的變換，該變換基于對所述頂點(diǎn)執(zhí)行的顏色測量將獨(dú)立于裝置的XYZ顏色變換成RGB顏色。如果對于所述角無法獲得顏色測量，則可使用它們最接近的鄰近的測量。對于每個(gè)輸入的空間位置，頂點(diǎn)探測儀420可基于三角剖分的結(jié)果找到三角形。通過使用變換塊430中的變換M首先將每個(gè)輸入的RGB顏色變換成獨(dú)立于裝置的XYZ值。通過變換塊440、450、460再次對變換的XYZ值進(jìn)行變換以分別計(jì)算輸出的RGB值輸出RGB1、輸出RGB2和輸出RGB3。變換塊440、450和460中的每一個(gè)基于在塊420中查找的三角形的頂點(diǎn)位置之一的顏色測量來實(shí)現(xiàn)變換。然后在插值塊470中對三個(gè)輸出的RGB值進(jìn)行插值以獲得將被發(fā)送到顯示器的最終輸出的RGB值。
本發(fā)明已參照其某些優(yōu)選方案被十分詳細(xì)地描述，然而，其它方案也是可以的。因此，權(quán)利要求的精神和范圍不應(yīng)限于包含于此的優(yōu)選方案的描述。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)視覺顯示器的標(biāo)準(zhǔn)顏色的方法，該方法包括以下步驟接收輸入的顏色值；計(jì)算輸出的顏色值，以使在所述視覺顯示器上顯示的輸出的顏色與在標(biāo)準(zhǔn)顯示器上顯示的輸入的顏色值最匹配；和將所述輸出的顏色發(fā)送到所述視覺顯示器。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計(jì)算輸出的顏色值的步驟還包括以下步驟計(jì)算所述輸入的顏色值的變換，以使在所述顯示器上顯示的輸出的顏色與在所述標(biāo)準(zhǔn)顯示器上顯示的輸入的顏色值最匹配。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計(jì)算輸出的顏色值的步驟還包括以下步驟用已知的輸入的顏色值來測量所述顯示器的物理顏色；和使用基于測量的顏色的變換來計(jì)算所述輸出的顏色值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述測量所述顯示器的物理顏色的步驟還包括測量三基色CIE Yxy值或CIE XYZ值的步驟。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述測量所述顯示器的物理顏色的步驟還包括對多于三種不同的顏色測量一組CIE Yxy或CIE XYZ值的步驟。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述通過基于測量的顏色的變換來計(jì)算輸出的顏色的步驟還包括基于使用權(quán)利要求4所述的方法的三基色的測量來計(jì)算線性變換的步驟。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述通過基于測量的顏色的變換來計(jì)算輸出的顏色的步驟還包括通過最小平方擬合基于使用權(quán)利要求5所述的方法對一組測量的值的測量來計(jì)算線性變換的步驟。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述通過基于測量的顏色的變換來計(jì)算輸出的顏色的步驟還包括以下步驟基于對鄰近的測量的值的測量來計(jì)算線性變換，并使用插值來計(jì)算所述輸出的顏色。
9.一種實(shí)現(xiàn)視覺顯示器的空間一致標(biāo)準(zhǔn)顏色的系統(tǒng)，包括輸入裝置，接收輸入的顏色值和它的空間位置；計(jì)算輸出的顏色值以使在所述空間位置上顯示的輸出的顏色與在標(biāo)準(zhǔn)顯示器上顯示的輸入的顏色值最匹配的裝置；和將所述輸出的顏色發(fā)送到所述顯示器的裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算輸出的顏色值的裝置還包含在所述顯示器的不同位置獲得顏色參數(shù)的測量，并計(jì)算對于不同位置實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)顏色的變換。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算輸出的顏色的裝置還基于所述顯示器的不同位置的測量的顏色參數(shù)使用插值來計(jì)算變換。
全文摘要
提出一種在不具有標(biāo)準(zhǔn)基色的顯示器上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)顏色的方法。該方法使得具有非標(biāo)準(zhǔn)基色的顯示器能夠如同它具有標(biāo)準(zhǔn)SMPTE－C基色一樣顯示顏色。另外，提出一種在所述顯示器的不同位置顯示相同的標(biāo)準(zhǔn)顏色的方法。所述顯示器的基色的物理參數(shù)的測量被獲得并被實(shí)現(xiàn)為校準(zhǔn)的顯示器或由用戶/校準(zhǔn)員用諸如色度計(jì)或光譜輻射計(jì)的顏色測量工具校準(zhǔn)的顯示器。
文檔編號G09G5/02GK1862653SQ200510134
公開日2006年11月15日 申請日期2005年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日
發(fā)明者徐寧, 金永擇 申請人:三星電子株式會社