本發(fā)明涉及顏色顯示復(fù)制以及色彩管理領(lǐng)域，屬于色彩復(fù)制再現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域中的顯示設(shè)備的光譜顏色特征化方法。具體涉及顯示設(shè)備的基于光譜的顏色特征化方法，尤其是一種基于原色光譜曲線峰值反向計(jì)算數(shù)字輸入值以及基于正向光譜特征化模型計(jì)算的反向光譜特征化方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，顯示技術(shù)的發(fā)展非常迅速，彩色圖像顯示設(shè)備不斷更新?lián)Q代，由于液晶顯示器具有高亮度，大對(duì)比度，高清晰度低能耗等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軟打樣，色彩質(zhì)量評(píng)價(jià)等高精度要求的顏色復(fù)制領(lǐng)域。隨著使用者對(duì)顏色復(fù)現(xiàn)與顯示精度要求的提高，以及色度色彩管理系統(tǒng)中無(wú)法解決的“同色異譜”等問題，基于光譜的色彩管理系統(tǒng)已成為近期研究的熱點(diǎn)。光譜色彩管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和色度色彩管理系統(tǒng)的類似，首先通過設(shè)備的正向特征化模型，將設(shè)備相關(guān)色空間中表示的彩色圖像轉(zhuǎn)換為光譜色空間的圖像，在光譜空間進(jìn)行光譜域映射，之后，通過反向光譜特征化模型（也為分色模型）將映射計(jì)算出的光譜圖像轉(zhuǎn)換到目標(biāo)設(shè)備色空間，在目標(biāo)設(shè)備上顯示或輸出。因此顏色在光譜空間與設(shè)備空間之間的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換，是光譜色彩管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。國(guó)內(nèi)外研究者提出了多個(gè)適用于顯示設(shè)備的正向光譜特征化模型和多個(gè)適用于打印機(jī)的正向光譜特征化模型，可以實(shí)現(xiàn)顯示設(shè)備或打印設(shè)備色空間表示的源圖像向光譜圖像的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換，研究者也提出了適用于各類彩色打印的反向光譜特征化模型（即分色模型），可以實(shí)現(xiàn)光譜圖像的打印輸出，但卻少有顯示設(shè)備的反向光譜特征化模型，因此難以實(shí)現(xiàn)光譜圖像的準(zhǔn)確顯示。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上情況，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于rgb三基色液晶顯示器的反向光譜特征化方法。本發(fā)明研究了多臺(tái)電腦控制的液晶顯示器，發(fā)現(xiàn)了如下規(guī)律：同一臺(tái)顯示設(shè)備，某一原色，不同數(shù)字輸入值下的光譜輻亮度曲線中，最大峰值的位置不變，即輻亮度值的最大峰值位于同一個(gè)波長(zhǎng)位置，根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)本發(fā)明擬合出原色的光譜曲線峰值與數(shù)字輸入值的函數(shù)關(guān)系；劉浩學(xué)等在其研究論文“按波長(zhǎng)分區(qū)的lcd顏色特征化模型”中證明了液晶顯示器具有較好的通道可加性，根據(jù)以上內(nèi)容，本發(fā)明提出了基于正向光譜特征化的反向光譜特征化模型。本發(fā)明的反向特征化模型采用數(shù)學(xué)計(jì)算的方法，不需要存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)；本發(fā)明中反向特征化與正向特征化使用的是同一個(gè)計(jì)算模型，減少了計(jì)算誤差的來(lái)源，可提高計(jì)算精度。反向模型的計(jì)算步驟如下：首先由已知的光譜輻亮度曲線ρ0通過原色的光譜曲線峰值與數(shù)字輸入值的函數(shù)關(guān)系式，計(jì)算出數(shù)字輸入值r1g1b1，然后由正向模型預(yù)測(cè)r1g1b1對(duì)應(yīng)的光譜輻亮度曲線ρ1，計(jì)算ρ1與ρ0之間的差值，若該差值小于設(shè)定的閾值，則計(jì)算出的數(shù)字輸入值r1g1b1就是已知光譜輻亮度曲線ρ0對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸入值；否則，調(diào)整r1g1b1，預(yù)測(cè)調(diào)整后的r1g1b1對(duì)應(yīng)的光譜輻亮度曲線ρ1，比較ρ1與ρ0之間的差異，若不滿足設(shè)定的閾值要求，繼續(xù)調(diào)整r1g1b1，直到ρ1與ρ0之間的差異滿足設(shè)定的閾值要求。

該方法是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種顯示設(shè)備的反向光譜特征化方法，其特征在于對(duì)顯示設(shè)備實(shí)現(xiàn)反向光譜特征化的步驟如下。

第一步：記錄下每個(gè)原色的光譜輻亮度曲線最大峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，擬合每個(gè)原色的數(shù)字輸入值與光譜輻亮度曲線最大峰值之間的關(guān)系式；所述記錄下每個(gè)原色的光譜輻亮度曲線最大峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，擬合每個(gè)原色的數(shù)字輸入值與光譜輻亮度曲線最大峰值之間的關(guān)系式的具體步驟是：

步驟1-1：設(shè)計(jì)由小到大等間隔的紅原色數(shù)字輸入值；

步驟1-2：將第一步的值依次代入正向光譜特征化模型，得到各數(shù)字輸入值的不同波長(zhǎng)的光譜輻亮度值；

步驟1-3：以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，以其對(duì)應(yīng)的光譜輻亮度值為縱坐標(biāo)，繪制光譜輻亮度曲線；

步驟1-4：讀取光譜輻亮度曲線的最大值以及其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，該波長(zhǎng)值記錄為wr；

步驟1-5：讀取每一個(gè)數(shù)字輸入值對(duì)應(yīng)的光譜輻亮度曲線中的最大輻亮度值；

步驟1-6：擬合紅原色數(shù)字輸入值與步驟1-5中記錄的與其對(duì)應(yīng)的最大輻亮度值之間的關(guān)系式f(red)；

步驟1-7：重復(fù)步驟1-1到步驟1-6，擬合出綠原色和藍(lán)原色的數(shù)字輸入值與光譜輻亮度曲線的最大值之間的關(guān)系式f(green)和f(blue)，并記錄下其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值wg和wb。

第二步：讀取已知的光譜輻亮度曲線ρ0中波長(zhǎng)分別為wr、wg和wb時(shí)，對(duì)應(yīng)的輻亮度值ρr0、ρg0和ρb0。

第三步：根據(jù)第二步讀取的值計(jì)算ρ0對(duì)應(yīng)的初始數(shù)字輸入值r1g1b1；所述根據(jù)第二步讀取的值計(jì)算ρ0對(duì)應(yīng)的初始數(shù)字輸入值r1g1b1的具體步驟是：

步驟3-1：讀取ρr0，將ρr0代入關(guān)系式f(red)，反向求解出初始的數(shù)字輸入值r1；

步驟3-2：讀取ρg0，將ρg0代入關(guān)系式f(green)，反向求解出初始的數(shù)字輸入值g1；

步驟3-3：讀取ρb0，將ρb0代入關(guān)系式f(blue)，反向求解出初始的數(shù)字輸入值b1。

第四步：將數(shù)字輸入值r1g1b1帶入正向光譜特征化模型，計(jì)算出數(shù)字輸入值為r1g1b1時(shí)對(duì)應(yīng)的光譜輻亮度曲線ρ1。

第五步：計(jì)算已知光譜輻亮度曲線ρ0和正向模型預(yù)測(cè)得到的光譜輻亮度曲線ρ1之間的色差值δe和光譜均方根誤差smsrd（spectrummeansquarerootdeviation）。

第六步：確定反向特征化模型精度要求的閾值δe0和smsrd0。

第七步：判斷ρ1是否滿足反向模型的預(yù)測(cè)精度，具體的判斷方法是：若滿足條件式δe≤δe0或smsrd≤smsrd0，則r1g1b1值就是ρ0對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸入值，轉(zhuǎn)到第十步；否則，轉(zhuǎn)到第八步調(diào)整數(shù)字輸入值r1g1b1。

第八步：調(diào)整數(shù)字輸入值r1g1b1，所述調(diào)整數(shù)字輸入值r1g1b1的具體方法主要分為以下七步：

步驟8-1：讀取預(yù)測(cè)光譜輻亮度曲線ρ1在波長(zhǎng)分別為wr、wg和wb時(shí)的輻亮度值ρr1、ρg1和ρb1；

步驟8-2：讀取已知的光譜輻亮度曲線ρ0在波長(zhǎng)分別為wr、wg和wb時(shí)的輻亮度值ρr0、ρg0和ρb0；

步驟8-3：令δρr=（ρr1-ρr0），δρg=（ρg1-ρg0），δρb=（ρb1-ρb0）；

步驟8-4：比較|δρr|、|δρg|和|δρb|，若|δρr|最大，轉(zhuǎn)到步驟8-5，若|δρg|最大，轉(zhuǎn)到步驟8-6，若|δρb|最大，轉(zhuǎn)到步驟8-7；若|δρr|=|δρg|，且都大于|δρb|，或者|δρr|=|δρb|，且都大于|δρg|，轉(zhuǎn)到步驟8-5；若|δρg|=|δρb|，且都大于|δρr|，轉(zhuǎn)到步驟8-6；

步驟8-5：給定紅原色的調(diào)整步長(zhǎng)δr，若δρr>0，用r1-δr代替原來(lái)的r1值，組成新的r1g1b1驅(qū)動(dòng)值；若δρr<0，用r1+δr代替原來(lái)的r1值，組成新的r1g1b1驅(qū)動(dòng)值；

步驟8-6：給定綠原色的調(diào)整步長(zhǎng)δg，若δρg>0，用g1-δg代替原來(lái)的g1值，組成新的r1g1b1驅(qū)動(dòng)值；若δρg<0，用g1+δg代替原來(lái)的g1值，組成新的r1g1b1驅(qū)動(dòng)值；

步驟8-7：給定藍(lán)原色的調(diào)整步長(zhǎng)δb，若δρb>0，用b1-δb代替原來(lái)的b1值，組成新的r1g1b1驅(qū)動(dòng)值；若δρb<0，用b1+δb代替原來(lái)的b1值，組成新的r1g1b1驅(qū)動(dòng)值。

第九步：轉(zhuǎn)到第四步。

第十步：存儲(chǔ)r1g1b1。

第十一步：重復(fù)第一步到第十步，直到求出所有已知光譜輻亮度曲線ρ0對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸入值r1g1b1。

第十二步：結(jié)束。

本發(fā)明設(shè)計(jì)科學(xué)、推廣性強(qiáng)、預(yù)測(cè)精度高，反向特征化過程中采用三原色輻亮度最大值與數(shù)字輸入值的關(guān)系式初步計(jì)算數(shù)字輸入值，簡(jiǎn)單易用，可基于任何正向光譜特征化模型進(jìn)行反向色空間轉(zhuǎn)換，用簡(jiǎn)單的迭代遞推法逐步修正數(shù)字輸入值，提高了模型的預(yù)測(cè)精度。采用本模型實(shí)現(xiàn)設(shè)備空間與光譜空間的相互轉(zhuǎn)換，與常規(guī)的需要正反兩個(gè)不同的模型實(shí)現(xiàn)色空間轉(zhuǎn)換相比，減少了正、反向特征化過程中的誤差來(lái)源，預(yù)測(cè)效果好，適于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用，便于推廣使用。

附圖說(shuō)明

圖1是顯示設(shè)備反向特征化流程圖。

圖2是顯示器三原色的光譜輻亮度曲線。

圖3是調(diào)整數(shù)字輸入值rgb的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，本實(shí)施例以eizocg246為顯示設(shè)備，測(cè)量環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)暗室。以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，因此不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1是顯示設(shè)備反向特征化流程圖。如圖1所示，一種顯示設(shè)備反向光譜特征化方法，主要包括以下幾步。

第一步：記錄下每個(gè)原色的光譜輻亮度曲線最大峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，擬合每個(gè)原色的數(shù)字輸入值與光譜輻亮度曲線最大峰值之間的關(guān)系式；所述記錄下每個(gè)原色的光譜輻亮度曲線最大峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，擬合每個(gè)原色的數(shù)字輸入值與光譜輻亮度曲線最大峰值之間的關(guān)系式的具體步驟是：

步驟1-1：設(shè)計(jì)由小到大等間隔的紅原色數(shù)字輸入值；

步驟1-2：將第一步的值依次代入正向光譜特征化模型，得到各數(shù)字輸入值的不同波長(zhǎng)的光譜輻亮度值；

步驟1-3：以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，以其對(duì)應(yīng)的光譜輻亮度值為縱坐標(biāo)，繪制光譜輻亮度曲線；

步驟1-4：讀取光譜輻亮度曲線的最大值以及其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，該波長(zhǎng)值記錄為wr；

步驟1-5：讀取每一個(gè)數(shù)字輸入值對(duì)應(yīng)的光譜輻亮度曲線中的最大輻亮度值；

步驟1-6：擬合紅原色數(shù)字輸入值與步驟1-5中記錄的與其對(duì)應(yīng)的最大輻亮度值之間的關(guān)系式f(red)；

步驟1-7：重復(fù)步驟1-1到步驟1-6擬合出綠原色和藍(lán)原色的數(shù)字輸入值與光譜輻亮度曲線的最大值之間的關(guān)系式f(green)和f(blue)，并記錄下其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值wg和wb。

圖2是顯示器三原色的光譜輻亮度曲線，如圖2所示，即本實(shí)施例所繪制顯示器三原色的光譜輻亮度曲線。

第二步：讀取已知的光譜輻亮度曲線ρ0中波長(zhǎng)分別wr、wg和wb時(shí)，對(duì)應(yīng)的輻亮度值ρr0、ρg0和ρb0。

第三步：根據(jù)第二步讀取的值計(jì)算ρ0對(duì)應(yīng)的初始數(shù)字輸入值r1g1b1；所述根據(jù)第二步讀取的值計(jì)算ρ0對(duì)應(yīng)的初始數(shù)字輸入值r1g1b1的具體步驟是：

步驟3-1：讀取ρr0，將ρr0代入關(guān)系式f(red)，反向求解出初始的數(shù)字輸入值r1；

步驟3-2：讀取ρg0，將ρg0代入關(guān)系式f(green)，反向求解出初始的數(shù)字輸入值g1；

步驟3-3：讀取ρb0，將ρb0代入關(guān)系式f(blue)，反向求解出初始的數(shù)字輸入值b1。

第四步：將數(shù)字輸入值r1g1b1帶入正向光譜特征化模型，計(jì)算出數(shù)字輸入值為r1g1b1時(shí)對(duì)應(yīng)的光譜輻亮度曲線ρ1。

第五步：計(jì)算已知光譜輻亮度曲線ρ0和正向模型預(yù)測(cè)得到的光譜輻亮度曲線ρ1之間的色差值δe和光譜均方根誤差smsrd（spectrummeansquarerootdeviation）。

第六步：確定反向特征化模型精度要求的閾值δe0和smsrd0；所述確定反向特征化模型精度要求的閾值δe0和smsrd0的具體步驟是：

步驟6-1：測(cè)量一定樣本，計(jì)算本反向模型所采用的正向光譜特征化模型的預(yù)測(cè)精度；

步驟6-2：對(duì)正向模型的預(yù)測(cè)光譜與實(shí)測(cè)光譜之間的色差的最大值與平均值取平均，設(shè)該值為δe0；

步驟6-3：對(duì)正向模型的預(yù)測(cè)光譜與實(shí)測(cè)光譜之間的smsrd的最大值與平均值取平均，設(shè)該值為smsrd0。

第七步：判斷ρ1是否滿足反向模型的預(yù)測(cè)精度，具體的判斷方法是：若色差值滿足δe≤δe1或光譜均方根誤差滿足smsrd≤smsrd1，則認(rèn)為ρ1滿足反向模型特征化精度的要求，第二步求出的r1g1b1值就是已知光譜輻亮度曲線ρ0對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸入值，轉(zhuǎn)到第十步；否則ρ1不滿足指定的精度要求，則進(jìn)入第八步重新調(diào)整數(shù)字輸入值r1g1b1。

第八步：調(diào)整數(shù)字輸入值r1g1b1。

圖3是調(diào)整數(shù)字輸入值rgb的流程圖，如圖3所示，調(diào)整數(shù)字輸入值r1g1b1的具體方法主要分為以下七步：

步驟8-1：讀取預(yù)測(cè)光譜輻亮度曲線ρ1在波長(zhǎng)分別為wr、wg和wb時(shí)的輻亮度值ρr1、ρg1和ρb1；

步驟8-2：讀取已知的光譜輻亮度曲線ρ1在波長(zhǎng)分別為wr、wg和wb時(shí)的輻亮度值ρr0、ρg0和ρb0；

步驟8-3：令δρr=（ρr1-ρr0），δρg=（ρg1-ρg0），δρb=（ρb1-ρb0）；

步驟8-4：比較|δρr|、|δρg|和|δρb|，若|δρr|最大，轉(zhuǎn)到步驟8-5，若|δρg|最大，轉(zhuǎn)到步驟8-6，若|δρb|最大，轉(zhuǎn)到步驟8-7；若|δρr|=|δρg|，且都大于|δρb|，或者|δρr|=|δρb|，且都大于|δρg|，轉(zhuǎn)到步驟8-5；若|δρg|=|δρb|，且都大于|δρr|，轉(zhuǎn)到步驟8-6；

步驟8-5：若δρr>0，用r1-δr代替原來(lái)的r1值，組成新的r1g1b1驅(qū)動(dòng)值；若δρr<0，用r1+δr代替原來(lái)的r1值，組成新的r1g1b1驅(qū)動(dòng)值，本實(shí)施例中取δr=1；

步驟8-6：若δρg>0，用g1-δg代替原來(lái)的g1值，組成新的r1g1b1驅(qū)動(dòng)值；若δρg<0，用g1+δg代替原來(lái)的g1值，組成新的r1g1b1驅(qū)動(dòng)值，本實(shí)施例中取δg=1；

步驟8-7：若δρb>0，用b1-δb代替原來(lái)的b1值，組成新的r1g1b1驅(qū)動(dòng)值；若δρb<0，用b1+δb代替原來(lái)的b1值，組成新的r1g1b1驅(qū)動(dòng)值，本實(shí)施例中取δg=1。

第九步：轉(zhuǎn)到第四步。

第十步：存儲(chǔ)r1g1b1。

第十一步：重復(fù)第一步到第十步，直到求出所有已知光譜輻亮度曲線ρ0對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸入值r1g1b1。

第十二步：結(jié)束。