觀察者同色異譜故障補(bǔ)償方法
【專利摘要】一種用于對適于在具有多個輸入基色的參考顯示設(shè)備上顯示的具有輸入顏色值的輸入彩色圖像進(jìn)行顏色校正以計及在窄帶顯示設(shè)備上提供減小的觀察者同色異譜故障的方法。對輸入彩色圖像施加同色異譜校正變換以確定適合于在窄帶顯示設(shè)備上顯示的輸出顏色空間中的具有輸出顏色值的輸出彩色圖像。同色異譜校正變換修改與輸入顏色相關(guān)聯(lián)的顏色度量，從而以使得針對目標(biāo)觀察者分布減小平均觀察者同色異譜故障的方式提供輸出顏色值。
【專利說明】觀察者同色異譜故障補(bǔ)償方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及具有窄帶基色的數(shù)字顯示系統(tǒng)的領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于減小觀 察者同色異譜故障的體驗的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電影業(yè)目前正在從傳統(tǒng)的基于膠片的投影儀轉(zhuǎn)變至數(shù)字或電子電影。該趨勢 由于三維電影的普及而正在加速。盡管數(shù)字電影投影主要基于公知數(shù)字光投影（DLP) 技術(shù)的使用而已經(jīng)成熟并且成功，但是基于激光的投影的進(jìn)一步發(fā)展的前景卻一直在 后臺徘徊。由于激光源特別是在綠色和藍(lán)色譜帶的激光源的成本和復(fù)雜性，所以無論 是對于數(shù)字電影、家用投影還是對于其他市場，激光投影長期以來一直受到阻礙。隨著 必要激光器正日益變得成熟并且具有成本競爭力，會日益實現(xiàn)從激光投影預(yù)期的潛在益 處，包括較大的色域、更加生動、飽和且較明亮的顏色、高對比度以及低成本光學(xué)器件。 B. Silverstein等人的論文"A Laser-Based Digital Cinema Projector,,(SID Symposium Digest, Vol. 42, pp. 326-329, 2011)中描述了示例性系統(tǒng)。
[0003] 此外，正日益以令人滿意的方式解決其他公認(rèn)的激光投影問題，包括激光散斑可 見度的減小和用以減小潛在的眼睛暴露風(fēng)險或危險對激光安全的管理。當(dāng)解決了這些問題 時，其他較少被認(rèn)識到的問題將變得越來越重要。作為一個示例，具有窄帶光源（包括激 光）的圖像顯示器可能經(jīng)受觀察者同色異譜故障，使得各個觀看者可能顯著地感知到不同 的顏色。
[0004] 在顏色學(xué)的領(lǐng)域中，同色異譜是對針對具有不同譜能量分布的顏色刺激的顏色匹 配的視覺感知。具有相同寬帶譜能量分布的兩種刺激被稱為異構(gòu)體（isomer)，并且這兩種 刺激通常被所有觀察者視為相同的顏色匹配。然而，對于觀察者而言看上去相同但具有不 同譜能量分布的兩個顏色被稱為同色異譜體（metamer)。由于觀察者之間的譜靈敏度差異， 對一個觀察者而言的同色異譜體可能對于所有觀察者而言不是同色異譜體。一對同色異譜 (metameric)刺激之間的譜差異越大，該同色異譜對的顏色感知對發(fā)光體、材料成分、觀察 者或視場的任何變化越敏感。
[0005] 如隨后可以預(yù)期的，存在其中標(biāo)稱同色異譜對的譜差異可以導(dǎo)致同色異譜故障的 各種情況，在同色異譜故障情況下預(yù)期的顏色匹配不再被感知到。作為第一示例，當(dāng)兩個或 更多個觀察者在相同的觀看條件下以不同方式感知所顯示圖像中的兩個對象或兩個元素 的顏色時，發(fā)生觀察者同色異譜故障（有時被稱為觀察者顏色感知變異性）。因為眼睛的視 覺系統(tǒng)、顏色受體響應(yīng)和神經(jīng)顏色處理在個體之間存在差別，所以發(fā)生觀察者同色異譜故 障。作為另一示例，當(dāng)顏色在一種光源下相匹配但在另一光源下不匹配時，發(fā)生發(fā)光體同色 異譜故障。例如，當(dāng)在日光照明下觀看時，具有不同反射譜的兩個色塊（color patch)可能 看上去相同，提供相同的顏色外觀。然而，另外在熒光燈照明下觀看時，即使對單個觀察者 而言，上述色塊也可能看上去不同。同色異譜故障狀況被進(jìn)一步定義為包括視場尺寸同色 異譜故障和幾何同色異譜故障。因為視網(wǎng)膜中三種視錐細(xì)胞的相對比例從視場的中心到周 邊變化，所以會發(fā)生視場尺寸同色異譜故障。這通過在CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者顏色匹配函數(shù)中針 對2°和10°視場所觀察的差異來例示（參見圖1B)。因此，在被看作非常小的集中注視面 積時相匹配的顏色可能在通過較大顏色面積呈現(xiàn)時看上去不同。當(dāng)在從一個角度觀看時兩 個樣本相匹配但從不同角度觀看時這兩個樣本不匹配的情況下，可能發(fā)生幾何同色異譜故 障。為了本發(fā)明的目的，主要關(guān)注觀察者同色異譜故障和發(fā)光體同色異譜故障。
[0006] 一種防止同色異譜故障發(fā)生的方法是構(gòu)造基于譜顏色再現(xiàn)的彩色成像系統(tǒng)。這樣 的系統(tǒng)可以基于異構(gòu)體的原理，其中場景顏色的相對譜能量分布被精細(xì)捕獲、然后被再現(xiàn)。 著名示例是于1891年推出的Lippmann兩步攝影法，在該方法中，基本上使用譜顏色再現(xiàn)或 者所捕獲場景的波長譜的再生來構(gòu)成彩色圖像并使該彩色圖像被觀看。然而，這樣的系統(tǒng) 較復(fù)雜、輻射測量效率低，而且對視角敏感。因此，這樣的系統(tǒng)一直沒有得到廣泛應(yīng)用。
[0007] 人視覺系統(tǒng)具有僅三種視錐細(xì)胞的事實使得兩種刺激可以在不具有相同譜能量 分布的情況下在所感知顏色中匹配，因此發(fā)生同色異譜顏色匹配。特別地，每種視錐細(xì)胞， 紅色（長波長）、綠色（中波長）或藍(lán)色（短波長）視錐細(xì)胞均對來自寬波長范圍內(nèi)的累積 能量或綜合能量有響應(yīng)。結(jié)果，所有波長上的光的不同組合可以產(chǎn)生等同的受體響應(yīng)。只 要對于一個譜相比于另一譜而言這三種視錐細(xì)胞的綜合響應(yīng)相等，所述刺激就將表示同色 異譜匹配，并且對觀察者而言所述刺激就將具有相同的感知顏色。
[0008] 最實用的彩色成像系統(tǒng)使用有限組的著色劑（通常為三個或四個）并且依賴于同 色異譜的現(xiàn)象來產(chǎn)生具有所需顏色外觀的彩色圖像，即使所再現(xiàn)的顏色譜一般將與原始顏 色譜不匹配也如此。對由彩色成像系統(tǒng)提供的著色劑的相對量進(jìn)行調(diào)整以產(chǎn)生將似乎與原 始場景顏色密切匹配的顏色。相對于標(biāo)準(zhǔn)觀察者或者一組觀察者，現(xiàn)代彩色成像系統(tǒng)被優(yōu) 化成提供原始顏色與再現(xiàn)顏色之間的密切顏色匹配使盡可能多的重要的顏色成為可能。
[0009] 如前面所提出的，不管譜差異而發(fā)生顏色匹配的同色異譜的現(xiàn)象很容易發(fā)生故 障。通常，同色異譜取決于光源譜與利用光照明的材料的譜反射率/透射率特性以及觀察 者（或照相機(jī)傳感器）的譜響應(yīng)之間的相互作用。顏色正常觀察者之間的顏色感知取決于 光學(xué)介質(zhì)（角膜、晶狀體和體液）中的預(yù)視網(wǎng)膜濾波、黃斑照片色素密度、視錐細(xì)胞分布差 異、顏色神經(jīng)處理差異以及視錐細(xì)胞譜感光度的差異而改變?？梢允褂妙伾ヅ浜瘮?shù)（CMF) 來測量人顏色感知，在個體之間顏色匹配函數(shù)各不相同并且已知的是顏色匹配函數(shù)隨著年 齡而改變。圖 1A使用來自 Wyszecki 和 Stiles 的書"Color Science"(2nd Ed.，John Wiley & Sons, New York, pp 817-822,1982)中的表I (5. 5. 6)的數(shù)據(jù)示出了針對具有"正常"顏色 視覺的一組不同個體對于10°觀察視場所測量的20組顏色匹配函數(shù)300。特別地，圖1A示 出了感色靈敏度可以在個體觀察者之間發(fā)生顯著變化，其中在許多波長處具有5%至10% 或更多的顯著的局部變化。
[0010] 證監(jiān)會國際照明（CIE)已記錄了關(guān)于兩種不同標(biāo)準(zhǔn)觀察者的顏色匹配函數(shù)： 2° 1931 CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者和10° 1964 CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者。圖1B對CIE 2°顏色匹配函數(shù) 300a和CIE 10°顏色匹配函數(shù)300b進(jìn)行了比較。要注意的是，在顏色空間中的紅色、綠色 和藍(lán)色部分的每個部分的CIE 10°顏色匹配函數(shù)300b與CIE 2°顏色匹配函數(shù)300a偏 離，但最大差異出現(xiàn)在顏色空間的藍(lán)色部分。特別地，在藍(lán)色（<500nm)中出現(xiàn)最大差異，原 因在于與在CIE 2°顏色匹配函數(shù)300a下相比，在CIE 10°顏色匹配函數(shù)300b下的藍(lán)色 (短波長）顏色匹配函數(shù)響應(yīng)峰值高出?10%。此外，綠色（中波長）顏色匹配函數(shù)和紅色 (長波長）顏色匹配函數(shù)二者串?dāng)_成藍(lán)色譜范圍，并且在各個CIE 2°顏色匹配函數(shù)300a 與CIE 10°顏色匹配函數(shù)300b之間的顏色響應(yīng)差異在藍(lán)色譜處比在紅色和綠色譜的許多 部分較大。特別地，在540nm以上，藍(lán)色匹配函數(shù)缺乏顯著響應(yīng)，而僅兩個顏色匹配函數(shù)（紅 色和綠色）顯著貢獻(xiàn)于顏色樣本感知，這些視錐細(xì)胞之間的顏色差異相對較小。另外，在中 央凹坑處存在的短波長"藍(lán)色"視錐細(xì)胞非常小而在周邊上增大。這些差異反映了同色異 譜顏色感知差異可以以不同的觀察視場尺寸被觀察到并且可以隨著波長而變化的事實。
[0011] 在正常情況下，例如在日光觀看條件下，在一個或更多個觀察者之間觀察者同色 異譜故障的最常見原因是色盲（即受損的顏色視覺）。然而，作為光源的譜特性或?qū)ο蟮姆?射率變小并且變得較復(fù)雜，并且缺乏譜顏色多樣性，即使在被認(rèn)為具有正常顏色視覺的個 體之間也可能發(fā)生顯著的觀察者同色異譜故障。
[0012] 利用窄帶基色（color primary)的系統(tǒng)（例如顯示器）最容易受觀察者同色異譜 故障影響。因此，可以預(yù)期，基于激光的顯示器的觀看者可能體驗到觀察者同色異譜故障， 其中基于激光的顯示器包括數(shù)字激光投影儀和具有窄譜基色（例如LED)的其他顯示器。盡 管激光顯示器可以提供的擴(kuò)展色域已被熱切期待，但是在現(xiàn)實中，擴(kuò)展色域?qū)ú粌H在 常規(guī)膠片或CRT顯示器的色域之外而且實際上很少見到的許多寬色域顏色。結(jié)果，在色域 邊界處或靠近色域邊界的這樣非常飽和的顏色的觀察者之間的顏色感知差異可能很難進(jìn) 行描述或量化。另一方面，在窄帶光源如激光器的情況下，對于典型設(shè)備的色域顏色，特別 是對于極少在寬帶光源的情況下出現(xiàn)的記憶顏色，如天藍(lán)色、膚色或草綠色，觀察者之間的 顏色感知差異可能較頻繁且較顯著地出現(xiàn)。
[0013] 在數(shù)字電影的情況下，在彩色套房或放映室中在觀看涉及記憶顏色的內(nèi)容的專家 觀察者之間的顯著的顏色感知差異可能引起明顯不滿。例如，一位專家觀察者可能說明所 顯示膚色看起來太綠，而另一位專家觀察者可能說明所顯示膚色看起來太紅。在這樣的設(shè) 置中，還可能在對窄帶或激光顯示器與作為公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的寬帶顯示器進(jìn)行比較時出現(xiàn)問題。 而且，即使一組專家觀察者感到滿意，較廣泛的觀看者中的一些成員也可能不會感到滿意， 并且這樣的體驗可能引發(fā)不滿，可能最終影響窄帶顯示技術(shù)在市場上取得成功。
[0014] 以前已經(jīng)提出或證明了一些用以減輕觀察者同色異譜故障的問題的方法。作為示 例，Thornton 和 Hale 在論文 "Color-imaging primaries and gamut as prescribed by the human visual system"（Proc.SPIE，Vol.3963，pp. 28-35, 2000)中考慮到針對具有三 個窄帶基色（A A?l〇nm全寬度半最大值（FWHM))的添加型彩色顯示系統(tǒng)使觀察者同色 異譜故障減小的問題。作者提出，為了減小觀察者同色異譜故障的影響，基色應(yīng)當(dāng)優(yōu)先靠近 所謂的"主要波長"（450nm、540nm和610nm)，所述主要波長在正常人視覺系統(tǒng)的三個譜感 光度的峰值處或靠近三個譜感光度的峰值。Thornton等人不清楚他們的方法將預(yù)期獲得 多少改善。Thornton主要波長基色被覆于圖1A中的顏色匹配函數(shù)300上作為Thornton 紅激光基色432、Thornton綠激光基色434和Thornton藍(lán)激光基色436。為了進(jìn)行比較針 對Silverstein等人在上述論文中描述的示例性激光投影系統(tǒng)還示出了包括紅激光基色 422、綠激光基色424和藍(lán)激光基色426的典型的一組激光基色。
[0015] 在 Ramanath 的"Minimizing observer metamerism in display systems''(Color Research and Application，Vol.34，pp. 391-398, 2009)最近的論文中，檢測了關(guān)于具有三 基色的不同類型的顯示器的觀察者同色異譜故障。特別地，Ramanath探討在不同的電子 顯示設(shè)備之間觀察者同色異譜故障的比較發(fā)生，所述電子顯示設(shè)備包括CRT顯示器、基于 IXD、DLP和LED的顯示器、基于冷陰極熒光燈（CCFL)的顯示器以及激光顯示器。Ramanath 總結(jié)出，隨著顯示譜變窄（較小的FWHM)或者顯示譜的模式的數(shù)量增加，觀察者同色異譜故 障可能較頻繁地發(fā)生，并且提供較大的感知顏色差異。結(jié)果，激光顯示器和CCFL顯示器（其 由于窄譜或多模式譜而缺乏譜顏色多樣性）具有引起觀察者同色異譜故障的高傾向。通過 比較，具有寬基色（A A =60nm至70nm FWHM)的基于CRT和燈的DLP顯示器呈現(xiàn)出關(guān)于 觀察者同色異譜故障的較低可能性。在譜帶寬可以容易地為2nm或更小寬度的激光顯示器 的情況下，如果觀察者同色異譜故障顯著減小，則以減小小色域為代價對激射帶寬的較小 擴(kuò)展將提供合理的權(quán)衡。然而，Ramanath發(fā)現(xiàn)，具有中等的FWHM帶寬（A A?28nm)例如 LED照明顯示器的譜分布仍然可以產(chǎn)生顯著的感知觀察者同色異譜故障，這表明觀察者同 色異譜故障可能不會隨著譜帶寬的增加而迅速減小。
[0016] Ramanath還基于Thornton的工作進(jìn)行進(jìn)一步研宄，并且提供了用于具有的基 色的譜峰值接近于Thornton基色的三基色顯示器的一組建模的"理想"基色譜能量分布 (sro)，這可以使參考觀察者看見的顏色與非參考觀察者看見的顏色之間的差異減小。特 別地，Ramanath提出，三種寬帶顏色通道或基色（在450nm處具有峰值功率并且具有帶寬 A入?49nm的藍(lán)基色、在537nm處具有峰值功率并且具有帶寬A A?80nm的綠基色和在 615nm處具有峰值功率并且具有帶寬A A?56nm的紅基色）將提供對于觀察者同色異譜 故障的最低敏感度。然而，一起考慮，這兩篇論文提出：盡管根據(jù)Thornton、三基色顯示器 包括具有優(yōu)先位置的顏色譜，但是中等帶寬（例如A X?30nm)仍然會表現(xiàn)出觀察者之間 的顯著同色異譜故障。因此，用于使具有三個窄帶基色的系統(tǒng)中的同色異譜觀察者故障最 小化的指導(dǎo)還不是很清楚。
[0017] 其他研宄人員已經(jīng)提出，可以通過使用多于三個的基色或顏色通道來使觀察者 同色異譜減小。在 Konig 等人的論文"A multiprimary display:discounting observer metamerism"(Proc. SPIE, Vol. 4421，pp. 898-901，2002)中描述了用于顯不同色異譜體并且 使觀察者同色異譜故障減小的具有六基色的圖像顯示系統(tǒng)。該論文指出，具有僅三個顏色 信號作為輸入的成像系統(tǒng)（例如RGB值或L*a*b*值）不能產(chǎn)生對所有人類觀察者而言精 確的彩色復(fù)制品，因為不能獲得與不同觀察者如何看待原始顏色相關(guān)信息。也就是說，不能 對觀察者的人視覺系統(tǒng)的顏色視覺響應(yīng)直接進(jìn)行測量，從而不能確定可以如何對基色進(jìn)行 優(yōu)化。通過比較，作者提出，具有多于三個的基色的多基色顯示器引入額外的自由度以用于 顯示給定顏色，使得可以減小關(guān)于每個觀察者的感知顏色差異。特別地，Konig等人發(fā)現(xiàn)， 具有多于三個的寬帶基色的多譜顯示器可以提供大色域和譜控制以通過譜顏色再現(xiàn)來針 對每個像素再現(xiàn)顏色，使得觀察者同色異譜故障最小化。描述了使用兩個LCD投影儀的示 例性多譜顯示器，所述兩個LCD投影儀向屏幕提供重疊圖像并且共同提供擴(kuò)展色域。該顯 示器具有六個寬帶寬（A A?40nm至100nm FWHM)基色，其中一臺投影儀提供RGB圖像而 第二臺投影儀提供CMY圖像。
[0018] Fairchild 和 Wyble 在他們的論文"Mean observer metamerism and the selection of display primaries"（Proc. 15th Color Imaging Conference, pp. 151-156,2007)中表達(dá)了對在窄帶基色顯示器如激光數(shù)字電影投影儀的使 用期間發(fā)生觀察者同色異譜故障的關(guān)注，這使電影制片人在"圖像防護(hù)處理"中極其驚愕。 該論文對具有通過高斯近似的具有FWHM帶寬A A?l〇〇nm的寬帶寬RGB基色的顯示器與 包括具有FWHM帶寬A A?5nm的窄帶基色的第二顯示器的顏色感知差異進(jìn)行了建模和比 較，其中所述基色的峰值波長分別選用靠近Thornton的主要波長（450nm、540nm和610nm)。 在根據(jù)顏色匹配函數(shù)（CMF)和AE*顏色差異對與年齡和視場相關(guān)的顏色感知差異建模之 后，F(xiàn)airchild和Wyble總結(jié)出，具有僅三個窄帶基色的顯示器如激光投影儀的顏色誤差將 過大而不被臨界顏色應(yīng)用接受。作者然后提出，顯示器制造商在發(fā)展具有較寬色域和較高 亮度對比度的顯示器時應(yīng)當(dāng)放棄發(fā)展這樣的窄帶基色系統(tǒng)而是應(yīng)當(dāng)將他們的努力重定向 到支持譜顏色再現(xiàn)的系統(tǒng)。特別地，作者提出具有較大色域和增強(qiáng)亮度對比度的應(yīng)急顯示 器應(yīng)當(dāng)使用多個（N>3)寬帶基色。
[0019] Bergquist 的論文 "Display with arbitrary primary spectra"（SID Digest, Vol. 39, pp. 783-786, 2008)提供了一種試圖減小觀察者同色異譜故障的多譜顯示 器的示例。描述了具有N= 20個高斯光源（如LED)的在時間上平均的經(jīng)調(diào)制的陣列的場 序制彩色顯示器，從而對要在顯示器上再現(xiàn)的顏色的譜進(jìn)行近似，其中每個高斯光源均具 有A A?30nm的FWHM帶寬。以此方式，Bergquist提供了一種譜再現(xiàn)系統(tǒng)，該譜再現(xiàn)系 統(tǒng)對物理信號的近似進(jìn)行合成，而不是使用縮減的一組窄帶基色的疊加來模擬對顏色的感 覺。與顏色度量（colorimetric)匹配相比，觀察者同色異譜故障將減小，因為給定觀察者 將會發(fā)現(xiàn)原始場景和其再現(xiàn)場景是相同的（因為原始譜和再現(xiàn)譜基本上相同）。結(jié)果，可以 在包括許多具有顏色視覺缺陷的觀察者的大多數(shù)觀察者之間得到良好的一致性，這與這些 觀察者對感知的詮釋以及他們賦予場景顏色的名稱無關(guān)。盡管該方法在減小觀察者同色異 譜故障方面是成功的，但是在捕獲階段（多譜捕獲）需要許多額外的顏色信息通道（N>>3) 并且在信號處理和顯示器方面增大了復(fù)雜性。所述增加的復(fù)雜性均不能夠容易地與當(dāng)今的 或可預(yù)見未來的圖像捕獲、處理和顯示器基礎(chǔ)設(shè)施兼容。
[0020] 作為另一種方法，Sarkar 等人在論文"Toward reducing observer metamerism in industrial applications: colorimetric observer categories and observer classification"（Proc. 18th Color Imaging Conference, pp. 307-313, 2010)中分析了 Wyszecki和Stiles數(shù)據(jù)并且識別了觀察者的七個不同的分組或類別，對觀察者而言如由 相應(yīng)CMF測得的顏色視覺在統(tǒng)計學(xué)上是相似的。為了當(dāng)使用寬色域顯示器時減小同色異譜 觀察者故障的目標(biāo)，作者提出，可以開發(fā)用于與觀察者相關(guān)的彩色成像的方法，其中顏色工 作流被調(diào)諧成匹配多個觀察者種類之一。當(dāng)然，該方法的應(yīng)用需要基于觀察者的顏色視覺 對觀察者進(jìn)行分類。盡管該方法可以致力于個性化顏色處理或小組的人，但是該方法將不 能被擴(kuò)展為幫助電影觀看者中所存在的人的隨機(jī)組合。
[0021] Hill 等人的題為"Multispectral color reproduction system with nonlinear coding"的美國專利6, 816, 284提供了一種使用編碼方法來改變由多譜相機(jī)捕獲的顏色數(shù) 據(jù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使表示譜信息所需要的大量數(shù)據(jù)減小而未引起對觀察者可見的顏色信息 的明顯損失。因此，該專利使得當(dāng)使用N多4個多基色顯示器時能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)友好譜顏色 再現(xiàn)作為用于減小觀察者同色異譜故障的手段。
[0022] Miller等人的題為"Four color digital cinema system with extended color gamut and copy protection"的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利7, 362, 336公開了一種具有N > 4 個窄帶顏色通道的、使用同色異譜匹配來提供復(fù)制保護(hù)的多基色顯示器。特別地，該專利提 出：圖像或圖像序列的各個部分的選擇性呈示可以通過在幀到幀的基礎(chǔ)上使用提供相同的 顏色但具有變化的譜成分的不同基色組合來提供同色異譜匹配。因此，經(jīng)改變的圖像部分 對于人類觀察者可能看起來是類似的，但是對于可以用于從投影屏幕或熒光屏非法捕獲圖 像的相機(jī)將看起來不同。該方法采用在人與相機(jī)之間發(fā)生的"觀察者"同色異譜故障的特 殊情況，以實現(xiàn)期望的復(fù)制保護(hù)效果，而不是使人類觀察者之間的觀察者同色異譜故障的 發(fā)生減少。
[0023] 總之，盡管觀察者同色異譜故障已被識別為可以使用窄帶基色來影響顯示系統(tǒng)的 問題，但是還沒有提出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，特別是還沒有提出關(guān)于具有三個基色的顯示器的 適當(dāng)解決方案。用于激光投影系統(tǒng)的基色具有窄譜帶。這導(dǎo)致了增大的色域和用以顯示高 度飽和的顏色的能力。同時，與現(xiàn)有參考顯示器相比較，同色異譜誤配也較頻繁。同樣，還 記錄了在激光投影顯示器中與觀察者同色異譜故障相關(guān)的問題。
[0024] 最新提供的解決方案是不完善的，或者與激光器相比需要優(yōu)先具有較廣譜的大量 的基色（N>3)，或者要求與觀察者顏色匹配的顯示器。因此，仍然存在對如下設(shè)計方法或操 作方法的需求：該設(shè)計方法或操作方法對于使用窄帶基色的顯示器而言使觀察者同色異譜 故障顯著減小，而無需觀察者相關(guān)顏色調(diào)諧或者多于三個的基色。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0025] 本發(fā)明闡述了一種用于對彩色圖像進(jìn)行顏色校正以計及與一組目標(biāo)觀察者相關(guān) 聯(lián)的顏色視覺特性以準(zhǔn)備在具有多個設(shè)備基色的彩色顯示設(shè)備上顯示所述彩色圖像的方 法，所述多個設(shè)備基色中的至少一個設(shè)備基色是窄帶基色，所述方法包括：
[0026] 接收輸入顏色空間中的輸入彩色圖像，所述輸入彩色圖像具有輸入顏色值并且適 于在具有多個輸入基色的參考彩色顯示設(shè)備上顯示，所述多個輸入基色具有相關(guān)聯(lián)的輸入 基色譜；
[0027] 使用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來對所述輸入彩色圖像施加同色異譜校正變換以確定適合于 在所述彩色顯示設(shè)備上顯示的輸出顏色空間中的具有輸出顏色值的輸出彩色圖像，所述輸 出彩色圖像具有多個輸出顏色通道，所述多個輸出顏色通道中的每個輸出顏色通道與所述 多個設(shè)備基色中的一個設(shè)備基色相關(guān)聯(lián)，其中，所述同色異譜校正變換修改與輸入顏色相 關(guān)聯(lián)的顏色度量，從而以使得針對目標(biāo)觀察者分布減小平均觀察者同色異譜故障的方式提 供輸出顏色值；以及
[0028] 將所述輸出彩色圖像存儲在處理器可存取存儲器中。
[0029] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點：能夠針對一組目標(biāo)觀察者相當(dāng)大程度地減小與使用窄帶基 色的彩色顯示設(shè)備相關(guān)聯(lián)的觀察者同色異譜故障。
[0030] 本發(fā)明具有如下另一優(yōu)點：能夠?qū)m于在使用寬帶基色的常規(guī)顯示設(shè)備上顯示的 數(shù)字圖像進(jìn)行校正以便于在使用窄帶基色的彩色顯示設(shè)備上顯示，以補(bǔ)償由觀察者同色異 譜故障導(dǎo)致的平均感知顏色移位。
[0031] 本發(fā)明具有如下又一優(yōu)點：能夠使用顏色抖動來提供顏色多樣性，以進(jìn)一步減小 觀察者同色異譜故障偽像。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032] 圖1A描繪了關(guān)于20個觀察者的顏色匹配函數(shù)數(shù)據(jù)；
[0033] 圖1B描繪了 1931 CIE 2°顏色匹配函數(shù)和1964 CIE 10。顏色匹配函數(shù)；
[0034] 圖2描繪了觀察者的觀看者觀看所投影的圖像；
[0035]圖3描繪了關(guān)于激光投影儀的示例性光學(xué)系統(tǒng)；
[0036] 圖4描繪了關(guān)于激光投影系統(tǒng)的數(shù)據(jù)路徑；
[0037] 圖5描繪了示例性投影譜；
[0038] 圖6描繪了示例性設(shè)備基色和色域；
[0039] 圖7A、7B、7C和7D分別提供了指示由關(guān)于觀看白色、天藍(lán)色、草綠色和膚色圖像內(nèi) 容的一組觀察者的觀察者同色異譜故障導(dǎo)致的感知顏色差異的圖；
[0040] 圖8A是關(guān)于常規(guī)顏色管理方法的數(shù)據(jù)流程圖；
[0041] 圖8B至圖8D是關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的實施方式提供觀察者同色異譜故障校正的顏色 管理方法的數(shù)據(jù)流程圖；
[0042] 圖9A示出了用于基于與關(guān)于一組目標(biāo)觀察者的同色異譜校正相關(guān)聯(lián)的感知顏色 移位的分布來確定根據(jù)本發(fā)明的實施方式的同色異譜校正的方法；
[0043] 圖9B示出了用于基于針對一組目標(biāo)觀察者的匹配顏色的分布來確定根據(jù)本發(fā)明 實施方式的同色異譜校正的方法；
[0044] 圖10A示出了相對于CIE 2°顏色匹配函數(shù)針對洋紅輸入顏色所確定的感知顏色 移位的示例性分布；
[0045] 圖10B示出了相對于CIE 2°顏色匹配函數(shù)針對一組不同輸入顏色所確定的平均 感知顏色移位；
[0046] 圖10C示出了與圖10B中的感知顏色移位的平均量值對應(yīng)的關(guān)于顏色差異的等高 圖；
[0047] 圖11A示出了相對于CIE 10°顏色匹配函數(shù)針對洋紅輸入顏色所確定的感知顏 色移位的示例性分布；
[0048] 圖11B示出了與相對于CIE 10°顏色匹配函數(shù)所確定的感知顏色移位的平均量 值對應(yīng)的關(guān)于顏色差異的等高圖；
[0049] 圖12示出了在內(nèi)色域與擴(kuò)展色域區(qū)之間的過渡區(qū)；
[0050] 圖13是根據(jù)本發(fā)明的用于確定經(jīng)校正的輸出顏色的方法的流程圖；
[0051] 圖14示出了可以用于圖13的方法的示例性過渡函數(shù)；
[0052] 圖15A和圖15B分別描繪了幀時序圖和子幀時序圖；
[0053] 圖16示出了配置在目標(biāo)顏色周圍的抖動軌跡上的一組抖動顏色；
[0054] 圖17描繪了一組目標(biāo)顏色，其中每種目標(biāo)顏色具有相關(guān)聯(lián)的一組抖動顏色；
[0055] 圖18A至圖18D分別示出了設(shè)置在白色、天藍(lán)色、草綠色和膚色目標(biāo)顏色周圍的示 例性抖動顏色組；以及
[0056] 圖19描繪了根據(jù)本發(fā)明的關(guān)于圖像的投影的示例性寬色域。
[0057] 應(yīng)當(dāng)理解，附圖是為了說明本發(fā)明的構(gòu)思的目的，并且附圖可能沒有按比例繪制。

【具體實施方式】
[0058] 在下面的說明書中，將描述本發(fā)明的通常被實施為軟件程序的一些實施方式。本 領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易認(rèn)識到，這樣的軟件的等同物也可以以硬件構(gòu)造。因為圖像處理算 法和系統(tǒng)是公知的，所以本描述將特別涉及形成根據(jù)本發(fā)明的方法的部分的算法和系統(tǒng)， 或者更直接地涉及與根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行配合的算法和系統(tǒng)?？梢詮谋绢I(lǐng)域中已知的這 樣的系統(tǒng)、算法、組件和元件中選擇這樣的算法和系統(tǒng)連同在這里未具體示出或描述的用 于制造或者以其他方式處理所涉及的圖像信號的硬件和軟件的其他方面。給出如下面根據(jù) 本發(fā)明所描述的系統(tǒng)，在這里未具體示出、提出或描述的用于實施本發(fā)明的軟件是常規(guī)的 并且在本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)范圍內(nèi)。
[0059] 本發(fā)明包括在此描述的實施方式的組合。提及"一種【具體實施方式】"等涉及本發(fā)明 的至少一種實施方式中所呈現(xiàn)的特征。單獨提及"一種實施方式"或"【具體實施方式】"等不 一定涉及同一實施方式或相同實施方式；然而，這樣的實施方式不是相互排斥的，除非如此 表示或者對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言較為明顯。提及"一種方法"或"方法"等單數(shù)或復(fù)數(shù)的 使用并不是限制性的。應(yīng)當(dāng)指出的是，除非另有明確說明或上下文需要，否則單詞"或"以 非排他性的含義被用于本公開內(nèi)容中。
[0060] 由于包括提高光效率、擴(kuò)大色域、增加光源壽命以及減小持續(xù)更換成本的各種原 因，在投影儀和顯示器中具有越來越多的動力以利用固態(tài)光源（例如激光器或LED)來取代 傳統(tǒng)的燈（如氙弧燈、鹵鎢燈和UHP燈）。直到最近，一直沒有實現(xiàn)對基于激光器的投影系 統(tǒng)的期望，在很大程度上是因為小型的堅固的低到適中成本的可見光波長激光器技術(shù)沒有 以商業(yè)化形式出現(xiàn)，特別是對于綠色和藍(lán)色而言。然而，隨著基于藍(lán)色二極管激光器和小型 綠色SHG激光器的最近出現(xiàn)，來自諸如維視（Microvision)(華盛頓州雷蒙德市）等公司的 低成本的、基于激光器的微微投影儀正在進(jìn)入市場。
[0061] 與此同時，關(guān)于能夠支持?jǐn)?shù)字電影投影的小型高功率可見激光器的類似障礙也開 始消失，因為諸如激光引擎（新罕布什爾州塞勒姆市）和NECSEL(加利福尼亞州米爾皮塔 斯）等公司已經(jīng)展示了原型或早期產(chǎn)品激光設(shè)備。例如，NECSEL(以前被稱為Novalux)提供 了綠色（532nm)激光器陣列和藍(lán)色（465nm)激光器陣列，每個所述激光器陣列提供3至5瓦 的光輸出功率。在這些功率電平處并且允許系統(tǒng)效率損耗的情況下，用于大型會議室或家 庭影院的尺寸適中的投影儀（?1200流明輸出）可以使用每個顏色的單個激光設(shè)備來實 現(xiàn)。然而，在電影院的情況下，取決于屏幕尺寸和屏幕增益，屏幕上的亮度可以要求10, 〇〇〇 流明至40, 000流明或40瓦至170瓦或者更多個組合光功率（通量）入射到屏幕上。目前， 這些功率電平通過以光學(xué)方式將每個顏色通道中的多個激光器陣列的輸出相組合來實現(xiàn)。
[0062] 為了更好地理解本發(fā)明，描述本發(fā)明的裝置和方法能夠進(jìn)行操作的整個過程是有 益的。如圖2所示，在電影院50中觀察者60的觀看者觀看利用來自投影儀100的圖像光 175形成的被成像到顯示面190上的圖像195。投影圖像典型地包括二維（2D)陣列的圖像 像素（未示出），每個所述圖像像素在一幀時間內(nèi)具有特定的顏色和亮度。由于例如通過 圖1A的不同組的顏色匹配函數(shù)300描述的在觀察者60之間顏色感知是可變的，則在觀看 投影圖像時可能發(fā)生觀察者同色異譜故障。如果投影儀100使用基于三個窄帶寬譜基色的 激光器、發(fā)光二極管或其他窄帶光源，則這是特別真實的。在本發(fā)明的上下文中，窄帶光源 被認(rèn)為是具有不大于約30nm的全寬度半最大值（FWHM)譜帶寬的光源。同樣地，寬帶光源 被認(rèn)為是具有至少?45nm的全寬度半最大值（FWHM)譜帶寬的光源，其中寬帶顯示器的譜 帶寬通常落入?45nm至90nm范圍內(nèi)。具有中間帶寬光源（具有?25nm至50nm譜帶寬） 的顯示器仍然可以從本發(fā)明的用以減小觀察者同色異譜故障的影響的方法受益，然而在較 小程度上受益。由于同色異譜故障易感性可能取決于譜結(jié)構(gòu)（例如譜模式結(jié)構(gòu)）的細(xì)節(jié)， 所以中間帶寬范圍可以與窄帶寬或?qū)拵捵V范圍部分地重疊。
[0063] 圖3的示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明的具有三個窄帶基色（入b、人g、人J的投影儀100 的示例性布置。示出了紅色、綠色和藍(lán)色照明組件110r、110g和110b，提供了分別來自紅 色、綠色和藍(lán)色激光光源120r、120g和120b的紅、綠和藍(lán)（RGB)三基色。該系統(tǒng)類似于前述 的Silverstein等人的論文中所描述的系統(tǒng)。紅色、綠色和藍(lán)色激光光源120r、120g和120b 中的每個激光光源將包括一個或更多個光源設(shè)備，所述一個或更多個光源設(shè)備典型地是多 發(fā)射器激光器陣列設(shè)備。例如，紅色激光光源120r可以包括多個（例如12個）半導(dǎo)體激光 器陣列，所述半導(dǎo)體激光器陣列被組裝成提供針對紅色通道的窄帶基色（AJ。在一些實施 方式中，紅色激光光源120r可以使用多個三菱ML5CP50激光二極管，每個所述激光二極管 從12個激光發(fā)射器的陣列發(fā)射?6瓦的?638nm處的光通量。類似地，綠色激光光源120g 和藍(lán)色激光光源120b各自可以包括多個激光設(shè)備。例如，在一些實施方式中，綠色激光光 源120g可以使用NECSEL-532-3000綠色可見陣列封裝，該NECSEL-532-3000綠色可見陣列 封裝標(biāo)稱發(fā)射48束、3瓦至4瓦的532nm的光，所述48束以兩行光束中的每行光束為24束 的方式分布。類似地，在一些實施方式中，藍(lán)色激光光源120b可以使用NECSEL-465-3000 藍(lán)色可見陣列封裝，該NECSEL-465-3000藍(lán)色可見陣列封裝標(biāo)稱發(fā)射48束、3瓦至4瓦的 465nm的光，所述48束同樣以兩行光束中的每行光束為24束的方式分布。在每一種情況 下，各個激光光源組件可以包括透鏡、反射鏡、棱鏡或其他組件（未示出）提供激光束整形 和定向控制，以使離開殼體的孔徑的出射光束的陣列適合作為到照明系統(tǒng)的其余部分中的 輸入。
[0064] 應(yīng)當(dāng)理解，目前，用于數(shù)字電影所需要的功率電平可以有效地通過使用自由空間 光學(xué)器件或光纖耦合器件以光學(xué)方式將每個顏色通道中的多個激光器陣列的輸出相組合 來實現(xiàn)，從而提供如圖3所示的系統(tǒng)。最后，激光技術(shù)可能提升，使得一些成本適中且結(jié)構(gòu) 緊湊的激光設(shè)備能夠驅(qū)動每個顏色。還可以開發(fā)適合于本應(yīng)用的光纖激光器。當(dāng)然，相對 于激光器故障的簡單性、成本和脆弱性的權(quán)衡，每種方法都具有自己的優(yōu)點和缺點。
[0065] 在給定的顏色通道中，從激光光源組件出射的光束入射到各個紅色、綠色和藍(lán)色 照明組件110r、110g和110b的另外的部分，所述另外的部分可以包括各種照明透鏡145、光 積分器150、一個或更多反射鏡155、以及諸如過濾器、偏振分析儀、波板、孔徑等其他照明 光學(xué)器件140、或者根據(jù)需要的其他元件。投影儀還可以包括使3D投影實現(xiàn)的偏振開關(guān)設(shè) 備（未不出）或其他光學(xué)器件。
[0066] 隨后如圖3所示，通過利用一個或更多個反射鏡155來進(jìn)行重定向，將來自光源組 件的照明光115定向到各個空間光調(diào)制器170上。利用組合器160 (例如二向色組合器） 將調(diào)制圖像光175相組合，以使調(diào)制圖像光175經(jīng)過公共光軸185,從而穿過成像光學(xué)器件 180并且行進(jìn)到顯示面190 (例如投影屏幕）上，其中所述調(diào)制圖像光175載運通過空間光 調(diào)制器170的被尋址像素賦予到運輸光中的圖像數(shù)據(jù)。顯示面190典型地是近似于朗伯 (Lambertian)擴(kuò)散器的白色無光澤屏幕，或者以較窄錐體的方式背向反射光的增益屏幕 (例如，具有g(shù)?2. 4的增益）。所獲得的屏幕可以被彎曲、以復(fù)雜的表面結(jié)構(gòu)來制造、可以 保持偏振以助于3D投影并且具有白色或中性（淺灰色）譜反射率。在圖示的實施方式中， 組合器160包括第一組合器162和第二組合器164,第一組合器162和第二組合器164中的 每個組合器是根據(jù)波長選擇性地透射或反射光的具有合適薄膜光學(xué)覆層的二向色元件或 過濾器。
[0067] 應(yīng)當(dāng)理解，反射鏡155不必位于光學(xué)系統(tǒng)的平面上。因此，在綠色通道的光路中 的反射鏡155可以在平面外，并且不妨礙圖像光175行進(jìn)到成像光學(xué)器件180,如可能由圖 3以其他方式暗示的。此外，盡管組合器160被示出為一對傾斜的玻璃板，但是可以使用包 括X型棱鏡、V型棱鏡、或飛利浦（或光導(dǎo)攝像管（Plumbicon))型棱鏡的其他示例性結(jié)構(gòu)。 在其他實施方式中，還可以以諸如通常用于將飛利浦棱鏡與DLP設(shè)備相組合的廣泛使用的 TIR(全內(nèi)反射）棱鏡等棱鏡的形式來提供反射鏡155。
[0068] 如圖3所示，成像光學(xué)器件180是通過單個透鏡元件象征性地描繪的。實際上，成 像光學(xué)器件180是包括多個透鏡元件的多元件組件，該多元件組件對圖像光175進(jìn)行定向 和聚焦，使得該多元件組件使各個對象平面處的空間光調(diào)制器170沿光軸185以高放大倍 率（通常為100倍至400倍）成像至圖像平面（顯示面190)。成像光學(xué)器件180可以是定 焦或變焦光學(xué)器件，并且成像光學(xué)器件180可以完全包括傳輸元件（例如透鏡）或反射元 件（例如成像鏡），或者成像光學(xué)器件180可以是包括透射元件和反射元件的反射折射式 光學(xué)器件。成像光學(xué)器件180通常包括將調(diào)制器的圖像形成到屏幕上的投影光學(xué)器件（例 如，包括多個透鏡元件的投影透鏡）。在一些實施方式中，成像光學(xué)器件180還可以包括中 繼光學(xué)器件（例如，包括多個透鏡元件的中繼透鏡），中繼光學(xué)器件在中間像平面處創(chuàng)建實 空間像，隨后實空間像通過投影光學(xué)器件被成像到屏幕。在一些實施方式中，可以在光路中 提供用于減小激光散斑的可視性的去斑點設(shè)備。在一些配置中，將去斑點設(shè)備定位在中間 像平面處或附近是有利的。
[0069] 在一種優(yōu)選的實施方式中，投影儀100的空間光調(diào)制器170是由德克薩斯州達(dá)拉 斯市的德州儀器公司開發(fā)的數(shù)字光處理器（DLP)或數(shù)字微鏡設(shè)備（DMD)。DLP設(shè)備使用像 素或微型反射鏡的脈寬調(diào)制（PWM)控制來將圖像數(shù)據(jù)信息賦予運輸光。然而，在其他實施 方式中，包括透射式液晶顯示器（LCD)設(shè)備或反射型液晶硅片（LC0S)設(shè)備的其他技術(shù)也可 以用于空間光調(diào)制器170,所述設(shè)備通常改變運輸光的偏振狀態(tài)以賦予圖像數(shù)據(jù)信息。
[0070] 圖4示出了向投影儀100提供圖像數(shù)據(jù)并且使本發(fā)明的同色異譜故障減小方法實 現(xiàn)的數(shù)據(jù)路徑200的示例性示意圖。在存儲器中圖像文件包210可以作為被壓縮、加密并 打包以便分發(fā)的一組數(shù)據(jù)文件被傳遞至電影院或其他場所。該圖像文件包210還可以包括 根據(jù)數(shù)字電影發(fā)行母板（DCDM)規(guī)范或以其他格式提供的音頻文件和子標(biāo)題文件。這些文 件通過數(shù)據(jù)輸入接口 220來存取，并且隨后適當(dāng)時通過數(shù)據(jù)解密230處理器和數(shù)據(jù)解壓縮 235處理器進(jìn)行解密并解壓縮。圖像處理器240可以通過施加各種處理操作來準(zhǔn)備用于顯 示的圖像數(shù)據(jù)文件，所述各種處理操作包括由圖像校正器245提供的圖像校正和由同色異 譜顏色校正器250提供的同色異譜顏色校正。由圖像校正器245施加的圖像校正可以包括 諸如均勻性校正和顏色/色調(diào)比例校正等操作。圖像處理器240通常將響應(yīng)于作為輸入提 供的適當(dāng)?shù)膮?shù)和查找表（LUT)而執(zhí)行其處理操作。
[0071] 所得到的經(jīng)處理的圖像被存儲在幀緩沖器260或某一其他處理器可存取存儲器 中，然后所述幀緩沖器260或某一其他處理器可存取存儲器將圖像數(shù)據(jù)提供至投影儀100， 從而將圖像數(shù)據(jù)投影到顯示面190上。投影儀100包括：組合器160,其用于將來自不同顏 色通道的成像光相組合；成像光學(xué)器件180,其用于將成像光投影到顯示面190 ;以及其他 元件，例如在圖4中未示出的光源。（關(guān)于投影儀100中通常包括的其他部件的更多細(xì)節(jié)參 照圖3)
[0072] 基于每一幀或每一子幀，通過調(diào)制器時序控制265同步化的圖像數(shù)據(jù)從幀緩沖器 260被饋送到空間光調(diào)制器170,以提供基于每個像素的圖像調(diào)制。在一些實施方式中，數(shù) 據(jù)路徑200可以全部或部分存在于投影儀100的殼體內(nèi)。
[0073] 相對于包括色域和同色異譜故障的顏色感知，每個顏色通道中的中心波長或峰值 波長和譜帶寬為重要參數(shù)。根據(jù)目前可獲得的激光技術(shù)，用于投影儀的標(biāo)稱投影儀波長通 常為465nm、532nm和638nm(參見圖1A中的紅激光基色422、綠激光基色424和藍(lán)激光基 色426)，該標(biāo)稱投影儀波長是相對于先前討論的潛在最優(yōu)Thornton基色450nm、540nm和 610nm的顯著偏移（參見圖1A中的Thornton紅激光基色432、Thornton綠激光基色434和 Thornton藍(lán)激光基色436)。
[0074] 根據(jù)該技術(shù)，給定的激光設(shè)備具有設(shè)備特定帶寬（△ A2)，并且該類型的設(shè)備的集 合將具有較大的帶寬范圍（A h)。參照圖3中的紅色激光光源120r，在一些實施方式中， 使用具有在譜范圍入?632至645nm或者A \丨?13nm內(nèi)的峰值發(fā)射波長的單獨紅色激 光設(shè)備，其中640nm為典型波長，而給定激光器的典型譜帶寬為A A2?2nm FWHM。類似 地，在一些實施方式中，圖3所示的綠色激光光源120g使用Novalux擴(kuò)展腔面發(fā)射激光器 (NECSEL?)綠色激光器，該綠色激光器具有在A?527至537nm(例如A 的范 圍內(nèi)的中心波長，其中該給定設(shè)備具有532nm的典型峰值波長和A A2?〇. 2nm的典型FWHM 譜帶寬。同樣地，在一些實施方式中，圖3所示的藍(lán)色激光光源120b使用具有在460nm至 470nm范圍內(nèi)的中心波長的NECSEL?藍(lán)色激光器（例如A A i-enm)，該藍(lán)色激光器具有 465nm的典型峰值波長和A A 2?〇? 2nm的典型FWHM譜帶寬。
[0075] 圖5示出了三個譜能量分布：示例性的激光投影譜420、示例性的膠片投影儀譜 400以及示例性的數(shù)字電影投影儀譜410。激光投影譜420描繪了用于投影儀100中的一組 代表性的激光光源，該激光光源包括關(guān)于由對應(yīng)于紅色通道的紅色激光光源120r提供的 紅激光基色422的譜、關(guān)于由對應(yīng)于綠色通道的綠色激光光源120g提供的綠激光基色424 的譜和關(guān)于由對應(yīng)于藍(lán)色通道的藍(lán)色激光光源120b提供的藍(lán)激光基色426的譜。（圖5中 的示例性的一組激光基色譜不一定是用以生成特定顏色或白點所平衡的強(qiáng)度，而是主要表 明譜位置。）對于每個顏色通道，與包括多個單獨的激光設(shè)備的照明組件相關(guān)聯(lián)的激光基色 譜典型地具有在A Ai-Snm至15nm范圍內(nèi)的FWHM帶寬，其中單個激光設(shè)備具有較窄的 發(fā)射帶寬（例如，A入2?〇? 2nm至2nm)。
[0076] 與每個顏色通道的多個激光設(shè)備的使用相關(guān)聯(lián)的較大帶寬可以有助于減小觀察 者同色異譜故障和斑點感知二者。為了換取這些好處，導(dǎo)致了適度的色域損耗。然而，實 際上，激光器可以具有與該潛在譜范圍A 例如約3nm至7nm)相比明顯較窄的中心波 長的統(tǒng)計學(xué)分布。此外，如前面所指出的那樣，Ramanath提出，即使更寬的典型LED譜帶寬 (A A?30nm FWHM)仍然能夠引起顯著的觀察者同色異譜故障。因此，依靠使用具有峰值 發(fā)射波長的分布的全體激光器可能不會將觀察者同色異譜故障的發(fā)生減小到足以令人滿 意，特別是對于具有僅三基色（即三個顏色通道）的投影儀或顯示器而言也如此。此外，用 于減小觀察者60的觀察者同色異譜故障的發(fā)生或量值的方法可以用于具有一個或更多個 基色的具有A A?30nm或更小的譜帶寬的顯示器。
[0077] 為了在圖5中進(jìn)行比較，還示出了示例性膠片投影儀譜400,膠片投影儀譜400表 示由被過濾以去除UV光和IR光二者的氙弧燈來對印片用膠片進(jìn)行照明。在基于膠片的投 影儀中，隨后基于局部圖像內(nèi)容由紅、綠、藍(lán)膠片染色的透射譜對該譜進(jìn)行調(diào)制。所示出的 數(shù)字電影投影儀譜410與具有氙弧燈光源的常規(guī)投影儀相關(guān)聯(lián)，該氙弧燈光源以二向色的 方式被分解以形成紅、綠和藍(lán)基色，它們一起構(gòu)成譜410。數(shù)字電影投影儀譜410是Barco 數(shù)字電影投影儀例如型號為DP-1500的投影儀提供的典型譜。每個基色具有寬譜（例如， A入?68nm FWHM或A A?89nm FW 1/e2)。在這些基色中的每個基色中的光被定向至 相關(guān)聯(lián)的空間光調(diào)制器，可以將圖像數(shù)據(jù)賦予到與該顏色通道相關(guān)聯(lián)的光中。由此可以看 出，膠片投影儀譜400和數(shù)字電影投影儀譜410不包括與激光投影儀譜420相關(guān)聯(lián)的窄譜 峰值，并且因此將不會承受對觀察者同色異譜故障的高敏感性。
[0078] -種表示顏色的常見方法是使用CIE X，y色度圖320,如在圖6中所描繪的。在該 圖中，使用x、y色度坐標(biāo)來描繪顏色，這可以使用以下公式從CIE XYZ三刺激值來計算：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于對彩色圖像進(jìn)行顏色校正以計及與一組目標(biāo)觀察者相關(guān)聯(lián)的顏色視覺特 性以準(zhǔn)備在具有多個設(shè)備基色的彩色顯示設(shè)備上顯示所述彩色圖像的方法，所述多個設(shè)備 基色中的至少一個設(shè)備基色是窄帶基色，所述方法包括： 接收輸入顏色空間中的輸入彩色圖像，所述輸入彩色圖像具有輸入顏色值并且適于在 具有多個輸入基色的參考彩色顯示設(shè)備上顯示，所述多個輸入基色具有相關(guān)聯(lián)的輸入基色 譜； 使用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來對所述輸入彩色圖像施加同色異譜校正變換以確定適合于在所 述彩色顯示設(shè)備上顯示的輸出顏色空間中的具有輸出顏色值的輸出彩色圖像，所述輸出彩 色圖像具有多個輸出顏色通道，所述多個輸出顏色通道中的每個輸出顏色通道與所述多個 設(shè)備基色中的一個設(shè)備基色相關(guān)聯(lián)，其中，所述同色異譜校正變換修改與輸入顏色相關(guān)聯(lián) 的顏色度量，從而以使得針對目標(biāo)觀察者分布減小平均觀察者同色異譜故障的方式提供輸 出顏色值；以及 將所述輸出彩色圖像存儲在處理器可存取存儲器中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述同色異譜校正變換是通過如下方式來確定 的： 定義所述輸入顏色空間中的一組輸入顏色值； 針對所述組輸入顏色值中的每個輸入顏色值，確定所述輸出顏色空間中的對應(yīng)的匹配 輸出顏色值分布，其中，針對所述目標(biāo)觀察者分布，使用所述設(shè)備基色顯示的所述匹配輸出 顏色值被確定為與使用所述輸入基色顯示的所述輸入顏色值具有相同的顏色外觀； 確定與所述組輸入顏色值對應(yīng)的一組經(jīng)校正的輸出顏色值，其中，每個經(jīng)校正的輸出 顏色值是根據(jù)所述匹配輸出顏色值分布來確定的；以及 響應(yīng)于所述組輸入顏色值和對應(yīng)的所述組經(jīng)校正的輸出顏色值而形成所述同色異譜 校正變換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，針對特定輸入顏色值的所述匹配輸出顏色值分 布是通過如下方式來確定的： 使用所述輸入基色顯示具有與所述特定輸入顏色值對應(yīng)的顏色度量的第一色塊； 使用顯示基色顯示具有可調(diào)整的輸出顏色值的第二色塊；以及 針對每個目標(biāo)觀察者，通過使所述目標(biāo)觀察者調(diào)整所述可調(diào)整的輸出顏色值直到所述 目標(biāo)觀察者感知到所述第二色塊的顏色外觀與所述第一色塊的顏色外觀相匹配為止來確 定所述匹配輸出顏色值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，針對特定輸入顏色值的所述匹配輸出顏色值分 布是通過如下方式來確定的： 接收與所述組目標(biāo)觀察者相關(guān)聯(lián)的特定于觀察者的顏色匹配函數(shù)； 確定當(dāng)使用所述輸入基色顯示所述特定輸入顏色值時所產(chǎn)生的輸入顏色譜； 針對每個目標(biāo)觀察者，使用對應(yīng)的所述特定于觀察者的顏色匹配函數(shù)來確定與所述輸 入顏色譜對應(yīng)的特定于用戶的輸入顏色度量；以及 針對每個目標(biāo)觀察者，通過確定產(chǎn)生與所述特定于用戶的輸入顏色度量基本上相匹配 的對應(yīng)的特定于用戶的輸出顏色度量的輸出顏色值來確定所述匹配輸出顏色值，所述特定 于用戶的輸出顏色度量是針對當(dāng)使用所述設(shè)備基色顯示所述輸出顏色值時所產(chǎn)生的輸出 顏色譜使用所述特定于觀察者的顏色匹配函數(shù)來確定的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，針對特定輸入顏色值的所述匹配輸出顏色值分 布是通過如下方式來確定的： 接收與所述組目標(biāo)觀察者相關(guān)聯(lián)的特定于觀察者的顏色匹配函數(shù)； 將所述特定于觀察者的顏色匹配函數(shù)相組合以確定表示平均目標(biāo)觀察者的組合顏色 匹配函數(shù)； 確定當(dāng)使用所述輸入基色顯示所述特定輸入顏色值時所產(chǎn)生的輸入顏色譜； 使用所述組合顏色匹配函數(shù)來確定與所述輸入顏色譜對應(yīng)的輸入顏色度量；以及 通過確定產(chǎn)生與所述輸入顏色度量基本上相匹配的對應(yīng)輸出顏色度量的輸出顏色值 來確定所述匹配輸出顏色值，所述輸出顏色度量是針對當(dāng)使用所述設(shè)備基色顯示所述輸出 顏色值時所產(chǎn)生的輸出顏色譜使用所述組合顏色匹配函數(shù)來確定的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述經(jīng)校正的輸出顏色值是通過計算所述匹配 輸出顏色值分布的集中趨勢來確定的，所述集中趨勢是平均、加權(quán)平均、幾何均值或中值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，由所述同色異譜校正變換提供的顏色度量修改 針對不同的輸入顏色值而變化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸入顏色空間被劃分成內(nèi)色域區(qū)、擴(kuò)展色域 區(qū)以及包含所述內(nèi)色域區(qū)與所述擴(kuò)展色域區(qū)之間的顏色的過渡區(qū)，并且其中，所述顏色同 色異譜校正變換在所述內(nèi)色域區(qū)內(nèi)施加根據(jù)針對輸入顏色值的所述匹配輸出顏色值分布 來確定的顏色移位、而在所述擴(kuò)展色域區(qū)中不施加顏色移位，并且其中，所述顏色同色異譜 校正變換提供所述擴(kuò)展色域區(qū)和所述內(nèi)色域區(qū)中所施加的顏色移位之間的跨所述過渡區(qū) 的平滑過渡。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述過渡區(qū)的寬度響應(yīng)于在所述內(nèi)色域區(qū)的對 應(yīng)部分中施加的顏色移位的尺寸而變化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在所述過渡區(qū)中針對輸入顏色值施加的顏色移 位被修改成保持局部圖像內(nèi)容的連續(xù)性。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述同色異譜校正變換是具有多個參數(shù)的參數(shù) 函數(shù)，并且其中，所述多個參數(shù)是通過響應(yīng)于一組輸入顏色值以及被確定為針對所述目標(biāo) 觀察者分布減小平均觀察者同色異譜故障的對應(yīng)的一組輸出顏色值而施加擬合處理來確 定的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述同色異譜校正變換是存儲與輸入顏色值點 陣對應(yīng)的輸出顏色值的多維查找表，所存儲的輸出顏色值針對所述目標(biāo)觀察者分布提供減 小的平均觀察者同色異譜故障。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，存儲在所述多維查找表中的輸出顏色值是通 過將平滑函數(shù)擬合到一組輸入顏色值以及被確定為針對所述目標(biāo)觀察者分布減小平均觀 察者同色異譜故障的對應(yīng)的一組輸出顏色值來確定的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，標(biāo)準(zhǔn)顏色變換被用來將所述輸入彩色圖像中的 所述輸入顏色值變換成標(biāo)準(zhǔn)輸出顏色值，所述標(biāo)準(zhǔn)顏色變換適于確定產(chǎn)生與針對所述輸入 顏色值確定的輸入CIE顏色度量基本上相匹配的輸出CIE顏色度量的輸出顏色值，所述CIE 輸出顏色度量是針對當(dāng)使用所述設(shè)備基色顯示所述輸出顏色值時所產(chǎn)生的輸出顏色譜使 用CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者顏色匹配函數(shù)來確定的，并且所述輸入CIE顏色度量是針對當(dāng)使用所述 設(shè)備基色顯示所述輸入顏色值時所產(chǎn)生的輸入顏色譜使用所述CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者顏色匹配 函數(shù)來確定的；并且其中，所述同色異譜校正變換將所述標(biāo)準(zhǔn)輸出顏色值變換成計及了與 所述組目標(biāo)觀察者相關(guān)聯(lián)的所述顏色視覺特性的對應(yīng)的經(jīng)校正的輸出顏色值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，與所述組目標(biāo)觀察者相關(guān)聯(lián)的所述顏色視覺特 性由對應(yīng)的一組特定于觀察者的顏色匹配函數(shù)來表征。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，不同的顏色同色異譜校正變換響應(yīng)于觀看所述 彩色顯示設(shè)備的觀察者的人口統(tǒng)計或者響應(yīng)于觀看所述彩色顯示設(shè)備的觀察者的適應(yīng)狀 態(tài)而被選擇以供使用。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述組目標(biāo)觀察者是被確定為表示目標(biāo)觀察者 群體的多個目標(biāo)觀察者或者單個目標(biāo)觀察者。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述單個目標(biāo)觀察者由通過將與所述目標(biāo)觀 察者群體相關(guān)聯(lián)的特定于觀察者的顏色匹配函數(shù)相組合來確定的顏色匹配函數(shù)來表征。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個設(shè)備基色中的至少一個設(shè)備基色由激 光光源或LED光源來提供。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述窄帶基色具有不大于30nm的譜帶寬。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸入基色包括具有至少45nm的譜帶寬的至 少一個寬帶基色。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：在所述彩色顯示設(shè)備上顯示所述輸出彩色圖 像，并且其中，在所述彩色顯示設(shè)備上顯示的顏色值在具有圍繞所述輸出顏色值的顏色的 一系列抖動顏色之間在時間上抖動。
【文檔編號】H04N9/67GK104509106SQ201380039981
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】安德魯·F·庫爾茨, 埃琳娜·A·費多羅夫斯卡亞, 托馬斯·O·邁爾 申請人:伊斯曼柯達(dá)公司