一種人眼視覺(jué)估計(jì)液晶顯示器灰階曲線的方法
【專利摘要】一種人眼視覺(jué)估計(jì)液晶顯示器灰階曲線的方法，屬于顏色科學(xué)與【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法對(duì)R、G、B三通道分別進(jìn)行，步驟包括：設(shè)計(jì)8種亮度從低到高的半色調(diào)圖案；利用人眼視覺(jué)調(diào)整單色塊顯示數(shù)字量使其亮度與每一種半色調(diào)圖案亮度匹配；將匹配數(shù)據(jù)代入描述灰階曲線數(shù)學(xué)模型，用最小二乘法求解出最佳的待定系數(shù)，從而得到顯示器三個(gè)通道顯示的數(shù)值量與顯示器歸一化亮度量間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：該發(fā)明方法不需要顯示器屏幕亮度測(cè)量?jī)x器，普通用戶根據(jù)規(guī)定匹配即能夠得到液晶顯示器灰階曲線，為普通用戶提供了方便；同時(shí)，相對(duì)傳統(tǒng)的Gamma估計(jì)，該方法更加準(zhǔn)確可靠。
【專利說(shuō)明】一種人眼視覺(jué)估計(jì)液晶顯示器灰階曲線的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于顏色科學(xué)與【技術(shù)領(lǐng)域】。涉及一種人眼視覺(jué)估計(jì)液晶顯示器灰階曲線(也稱為階調(diào)復(fù)現(xiàn)曲線tone reproduction curve, TRC)方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]從照相機(jī)、掃描儀等輸入設(shè)備獲得的圖像在不同的顯示器(輸出設(shè)備)上顯示相同的顏色問(wèn)題，即常說(shuō)的“所見(jiàn)即所得”是顏色科學(xué)與技術(shù)研究的熱點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)顏色在不同設(shè)備間傳遞的一致性，誕生了色彩管理系統(tǒng)(Color Management System, CMS)。顯示設(shè)備的特性化，即從與依賴于設(shè)備的色空間到設(shè)備無(wú)關(guān)的色空間的轉(zhuǎn)換是色彩管理的重要環(huán)節(jié)，是在對(duì)顏色精度要求高的應(yīng)用場(chǎng)合，需要專業(yè)技術(shù)人員完成。
[0003]隨著計(jì)算機(jī)和光電技術(shù)的快速發(fā)展,液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)已成為了主流的顯示終端設(shè)備。按照目前的研究，液晶顯示器特性化模型分兩大類，常用一類是采用類似與陰極射線管顯示器(Cathode Ray Tube，CRT)特性化的兩階段模型，特性化分兩步[1’2]，第一步建立各通道的歸一化的顯示的數(shù)字量與顯示器歸一化亮度的映射，以得至IJ TRC函數(shù)；第二步建立設(shè)備的特征矩陣，以實(shí)現(xiàn)顯示器歸一化亮度到CIE三刺激值的線性變換。其中包括GOG模型a4]、S曲線模型[5]、多項(xiàng)式模型[6]。另一類是一階段模型，從顯示的數(shù)字量直接到色度量。提出的理由是，大多數(shù)液晶顯示器不能很好地滿足色品恒定性和通道獨(dú)立性[1’7，8]，故不能采用傳統(tǒng)的兩階段模型，其中包括查找表(LUT) [9]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、矩陣模型(Matrix model) [6]、雙通道干擾(TPC) [1°]、掩模(Masking)模型等[8’11]。
[0004]但是，有研究表明，傳統(tǒng)的GOG等兩階段模型仍然適合IXD顯示器的特性[12’13]。其中最有代表的是Behnam Bastani在發(fā)表于Color Research&Application的文章,文中對(duì)2臺(tái)CRT顯示器，3臺(tái)IXD顯示器進(jìn)行特性化，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的GOG模型、S曲線模型、多項(xiàng)式模型等兩階段模型是特性化方法中最有效最簡(jiǎn)單的。另外，國(guó)外專利US8614719B2[14]，EP1857996A1[15], US7920212B2[16]申請(qǐng)公開(kāi)了 LCD顯示器伽瑪(Gamma)校正的方法及其硬件實(shí)現(xiàn)，專利是在LCD出廠前對(duì)Ga_a進(jìn)行校正，使其LCD的顯示的數(shù)字量與LCD實(shí)際亮度量間的關(guān)系更符合人眼視覺(jué)特性。LCD顯示器Ga_a校正的過(guò)程就是顯示器特性化的兩階段模型中校正顯示器的灰階曲線(tone reproduction curve, TRC)的過(guò)程。中國(guó)CN101661720B[17]，申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于液晶顯示器的色彩校正方法及裝置，其實(shí)質(zhì)也是在GOG模型的基礎(chǔ)上考慮到三通道間信道串?dāng)_而進(jìn)行了修正。
[0005]有關(guān)利用人眼視覺(jué)估計(jì)實(shí)現(xiàn)顯示器顏色校正的方法，主要包括顯示器Gamma特性估計(jì)和人眼特性化顯示器。如1998年美國(guó)專利(US5754222)提出了描述CRT顯示器從數(shù)字量到亮度量非線性模型參數(shù)[18]，不僅估計(jì)GOG三個(gè)參數(shù)，而且估計(jì)了由于外界環(huán)境照明在屏幕產(chǎn)生的散射光，也就是顯示器數(shù)字量為O時(shí)的亮度。文獻(xiàn)與專利[19-21]提出視覺(jué)估計(jì)CRT顯示器Gamma和顯示器數(shù)字量到亮度量非線性特性方法。2003年Braun提出利用人眼實(shí)現(xiàn)CRT顯示器特性化方法[22]，并與2007年申請(qǐng)了美國(guó)發(fā)明專利(US7265778)[23]，通過(guò)人眼估計(jì)顯示器非線性特性，再通過(guò)人眼估計(jì)通道之間亮度比和中性色色度得到的通道混色矩陣，從而實(shí)現(xiàn)顯示器特性化。
[0006]用Gamma控制顯示顏色是顯示器顏色校正主要方法，市場(chǎng)上有許多用人眼估計(jì)和設(shè)置Ga_a的軟件，方便了實(shí)際應(yīng)用。本發(fā)明提出的“一種人眼視覺(jué)估計(jì)液晶顯示器灰階曲線的方法”，不僅不需要儀器，方便應(yīng)用，而且可以提高顏色控制精度。
[0007]參考文獻(xiàn):
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【權(quán)利要求】
1.一種人眼視覺(jué)估計(jì)液晶顯示器灰階曲線的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)編寫人眼視覺(jué)亮度匹配單色圖案和半色調(diào)圖案的軟件；(2)人眼在暗室環(huán)境中用步驟(I)中的軟件在目標(biāo)顯示器上完成三個(gè)顏色通道，每一通道8種半色調(diào)圖案與對(duì)應(yīng)的單色圖案的亮度匹配；(3)用數(shù)學(xué)模型描述目標(biāo)顯示器三個(gè)通道顯示的數(shù)字量與顯示器歸一化亮度量間的非線性關(guān)系，結(jié)合步驟 (2)中人眼視覺(jué)匹配的顯示器顯示的數(shù)字量，用最小二乘法計(jì)算出待定系數(shù)，即得到完整的數(shù)學(xué)模型，用來(lái)描述顯示器灰階曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高從數(shù)碼相機(jī)到顯示器顏色再現(xiàn)效果的方法，其特征是步驟(I)中計(jì)算機(jī)編程軟件要求為:(a)三種顏色通道中每種通道的8種半色調(diào)圖案的屏幕顯示和半色調(diào)可調(diào)；(b)三種顏色通道中每種通道的單色調(diào)圖案的屏幕顯示和顏色可調(diào)；(c)三種顏色通道的單色圖案和半色調(diào)圖案能切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高從數(shù)碼相機(jī)到顯示器顏色再現(xiàn)效果的方法，其特征是步驟(2)中人眼視覺(jué)進(jìn)行三個(gè)顏色通道，每一通道8種半色調(diào)圖案與對(duì)應(yīng)的單色圖案的亮度匹配的方法采用實(shí)驗(yàn)心理學(xué)中的最小可覺(jué)差法；對(duì)于其中一組半色調(diào)圖案的匹配，具體匹配方法如下:目標(biāo)顯示器上顯示兩行圖案，第一行9幅半色調(diào)圖案，第二行9幅單色圖案，觀察者坐到距離目標(biāo)顯示器I米的位置，眼睛與顯示器中心在同一水平位置；觀察者通過(guò)鍵盤控制第二行的單色圖案實(shí)現(xiàn)其由暗到亮顯示，當(dāng)觀察者感覺(jué)到屏幕中心的上下兩幅圖像亮度匹配時(shí)，由工作人員記錄此時(shí)單色圖案的RGB值；觀察者通過(guò)鍵盤控制第二行的單色圖案實(shí)現(xiàn)其由亮到暗顯示，再次完成上面的匹配；兩次匹配結(jié)果取平均值作為該觀察者該組圖案的匹配結(jié)果；多名觀察者的匹配結(jié)果取平均值作為該組圖案最終的匹配結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高從數(shù)碼相機(jī)到顯示器顏色再現(xiàn)效果的方法，其特征是步驟(3)中描述目標(biāo)顯示器三個(gè)通道顯示的數(shù)字量與顯示器歸一化亮度量間的非線性關(guān)系的數(shù)學(xué)模型能夠是用于顯示器特性化的GOG模型，也能夠是用于顯示器特性化的多項(xiàng)式模型，還能夠是用于顯示器特性化的S曲線模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高從數(shù)碼相機(jī)到顯示器顏色再現(xiàn)效果的方法，其特征是步驟(3)中R、G、B三個(gè)通道中每一個(gè)通道的8種半色調(diào)圖案由暗到亮的歸一化亮度取值分別為 0.11,0.22,0.33,0.44,0.56,0.67,0.78,0.89。
【文檔編號(hào)】G09G3/36GK103986852SQ201410169308
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】黃小喬, 石俊生, 余鴻飛, 邰永航, 陳載清, 云利軍 申請(qǐng)人:云南師范大學(xué)