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一種設(shè)備色差矯正方法及系統(tǒng)與流程

文檔序號:12497941閱讀:395來源:國知局
一種設(shè)備色差矯正方法及系統(tǒng)與流程

本發(fā)明屬于色差矯正技術(shù)領(lǐng)域,具體地說,是涉及一種設(shè)備色差矯正方法及系統(tǒng)。



背景技術(shù):

當(dāng)前的HMD(頭戴式顯示設(shè)備)產(chǎn)品中,大多使用電子屏幕來顯示圖像,人眼再通過透鏡來觀察這些圖像,牛頓的三棱鏡實(shí)驗(yàn),告訴我們白光通過棱鏡的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)色散現(xiàn)象。以HMD中使用的透鏡為例,透鏡具有的折射率會(huì)隨著入射光的頻率減小而降低,從而導(dǎo)致了通過透鏡觀察屏幕上的圖像時(shí),會(huì)看到不同顏色的光帶出現(xiàn),即觀察到色散現(xiàn)象。

現(xiàn)有的解決辦法是從物理上進(jìn)行抵消,如添加消色差鏡片來抵消這種色散等,但是這種方法需要更改設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu),增加了成本。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明提供了一種設(shè)備色差矯正方法,避免人眼觀察到色散現(xiàn)象,且無需更改設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)。

為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):

一種設(shè)備色差矯正方法,所述設(shè)備具有透鏡,用戶通過透鏡觀察數(shù)字圖像,其特征在于:所述方法包括:

獲取數(shù)字圖像每個(gè)像素對應(yīng)的二維索引值(u,v);

獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍(lán)色索引值(u'b,v'b);

對所述數(shù)字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進(jìn)行采樣,獲得色散后的每個(gè)像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍(lán)色分量值Cb';

計(jì)算色散后每個(gè)像素的顏色值C'=Cr'+C'gg+Cb',獲得色散后的數(shù)字圖像;

透過透鏡觀察色散后的數(shù)字圖像。

進(jìn)一步的,所述獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍(lán)色索引值(u'b,v'b),具體計(jì)算公式為:

(u'r,v'r)=Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+...+Krn(u,v)n;

(u'g,v'g)=Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+...+Kgn(u,v)n;

(u'b,v'b)=Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+...+Kbn(u,v)n;其中,

Kr、Kr1、Kr2、Kr3、...、Krn,Kg、Kg1、Kg2、Kg3、...、Kgn,Kb、Kb1、Kb2、Kb3、...、Kbn為系數(shù),由透鏡的折射率確定。

又進(jìn)一步的,所述獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍(lán)色索引值(u'b,v'b),具體計(jì)算公式為:

(u'r,v'r)=Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+Kr4(u,v)4+Kr5(u,v)5+Kr6(u,v)6

(u'g,v'g)=Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+Kg4(u,v)4+Kg5(u,v)5+Kg6(u,v)6;

(u'b,v'b)=Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+Kb4(u,v)4+Kb5(u,v)5+Kb6(u,v)6

其中,Kr、Kr1、Kr2、Kr3、Kr4、Kr5、Kr6,Kg、Kg1、Kg2、Kg3、Kg4、Kg5、Kg6,Kb、Kb1、Kb2、Kb3、Kb4、Kb5、Kb6為系數(shù),由透鏡的折射率確定。

更進(jìn)一步的,所述設(shè)備為頭戴顯示設(shè)備。

一種設(shè)備色差矯正系統(tǒng),所述設(shè)備具有透鏡,用戶通過透鏡觀察數(shù)字圖像,其特征在于:所述系統(tǒng)包括:獲取模塊,用于獲取數(shù)字圖像每個(gè)像素對應(yīng)的二維索引值(u,v);顏色索引值獲取模塊,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍(lán)色索引值(u'b,v'b);采樣模塊,用于對所述數(shù)字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進(jìn)行采樣,獲得色散后的每個(gè)像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍(lán)色分量值Cb';計(jì)算模塊,用于計(jì)算色散后每個(gè)像素的顏色值C'=Cr'+Cg'+Cb',獲得色散后的數(shù)字圖像。

進(jìn)一步的,所述顏色索引值獲取模塊包括:

紅色索引值獲取單元,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)=Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+...+Krn(u,v)n;

綠色索引值獲取單元,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的綠色索引值(u'g,v'g)=Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+...+Kgn(u,v)n

藍(lán)色索引值獲取單元,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的藍(lán)色索引值(u'b,v'b)=Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+...+Kbn(u,v)n;其中,

Kr、Kr1、Kr2、Kr3、...、Krn,Kg、Kg1、Kg2、Kg3、...、Kgn,Kb、Kb1、Kb2、Kb3、...、Kbn為系數(shù),由透鏡的折射率確定。

又進(jìn)一步的,所述顏色索引值獲取模塊包括:

紅色索引值獲取單元,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)=Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+Kr4(u,v)4+Kr5(u,v)5+Kr6(u,v)6;

綠色索引值獲取單元,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的綠色索引值(u'g,v'g)=Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+Kg4(u,v)4+Kg5(u,v)5+Kg6(u,v)6

藍(lán)色索引值獲取單元,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的藍(lán)色索引值(u'b,v'b)=Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+Kb4(u,v)4+Kb5(u,v)5+Kb6(u,v)6;

其中,Kr、Kr1、Kr2、Kr3、Kr4、Kr5、Kr6,Kg、Kg1、Kg2、Kg3、Kg4、Kg5、Kg6,Kb、Kb1、Kb2、Kb3、Kb4、Kb5、Kb6為系數(shù),由透鏡的折射率確定。

更進(jìn)一步的,所述設(shè)備為頭戴顯示設(shè)備。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本發(fā)明的設(shè)備色差矯正方法及系統(tǒng),獲取數(shù)字圖像每個(gè)像素對應(yīng)的二維索引值(u,v);獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍(lán)色索引值(u'b,v'b);對所述數(shù)字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進(jìn)行采樣,獲得色散后的每個(gè)像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍(lán)色分量值Cb';計(jì)算色散后每個(gè)像素的顏色值C'=Cr'+Cg'+Cb',獲得色散后的數(shù)字圖像;透過透鏡觀察色散后的數(shù)字圖像,由于該圖像已經(jīng)具有色散效果,人眼通過透鏡觀察圖像時(shí),圖像上的色散效果與透鏡的色散特性相互抵消,從而人眼看到的圖像為沒有色散現(xiàn)象的正常圖像,避免人眼觀察到色散現(xiàn)象,提高了用戶的使用體驗(yàn),提高了設(shè)備的競爭力;且不需要更改設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu),成本較低,便于實(shí)現(xiàn)。

結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的具體實(shí)施方式后,本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提出的設(shè)備色差矯正方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖;

圖2是本發(fā)明提出的設(shè)備色差矯正系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖;

圖3是圖2中的顏色索引值獲取模塊的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例,對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本實(shí)施例的設(shè)備色差矯正方法,設(shè)備具有透鏡,用戶通過透鏡觀察數(shù)字圖像。在本實(shí)施例中,所述設(shè)備為頭戴顯示設(shè)備,用戶戴上設(shè)備,透過透鏡觀察數(shù)字圖像,進(jìn)行使用體驗(yàn)。

本實(shí)施例的色差矯正方法具體包括下述步驟,參見圖1所示。

步驟S1:獲取數(shù)字圖像每個(gè)像素對應(yīng)的二維索引值(u,v)。

步驟S2:獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍(lán)色索引值(u'b,v'b)。

使用常用的擬合方法,得到透鏡關(guān)于(u,v)的紅綠藍(lán)三色的n次多項(xiàng)式,稱為畸變多項(xiàng)式。這樣,同一個(gè)像素顏色的紅色、綠色、藍(lán)色就有了各自對應(yīng)的索引值。

具體來說,(1)透過透鏡后每個(gè)像素對應(yīng)的顏色中紅色成分對應(yīng)的索引值(u'r,v'r)的計(jì)算公式為:

(u'r,v'r)=Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+...+Krn(u,v)n,

其中,Kr、Kr1、Kr2、Kr3、...、Krn為系數(shù),由透鏡的折射率以及紅光的頻率確定。

(2)透過透鏡后每個(gè)像素對應(yīng)的顏色中綠色成分對應(yīng)的索引值(u'g,v'g)的計(jì)算公式為:

(u'g,v'g)=Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+...+Kgn(u,v)n,

其中,Kg、Kg1、Kg2、Kg3、...、Kgn為系數(shù),由透鏡的折射率以及綠光的頻率確定。

(3)透過透鏡后每個(gè)像素對應(yīng)的顏色中藍(lán)色成分對應(yīng)的索引值(u'b,v'b)的計(jì)算公式為:

(u'b,v'b)=Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+...+Kbn(u,v)n,

其中,Kb、Kb1、Kb2、Kb3、...、Kbn為系數(shù),由透鏡的折射率以及藍(lán)光的頻率確定。

通過上述三個(gè)多項(xiàng)式,獲得準(zhǔn)確的(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b),精確度高,以便于提高后續(xù)計(jì)算像素的顏色值的準(zhǔn)確性。

為了既獲得具有較高準(zhǔn)確性的(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b),又提高計(jì)算速度、減輕計(jì)算負(fù)擔(dān),上述的三個(gè)多項(xiàng)式均為六次多項(xiàng)式。即

(u'r,v'r)=Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+Kr4(u,v)4+Kr5(u,v)5+Kr6(u,v)6,

其中,Kr、Kr1、Kr2、Kr3、Kr4、Kr5、Kr6為系數(shù),由透鏡的折射率以及紅光的頻率確定。例如,選定某類型的透鏡時(shí),Kr=1.0、Kr1=0.002801、Kr2=-0.04208、Kr3=0.1972、Kr4=-0.4513、Kr5=0.4744、Kr6=-0.1907。

(u'g,v'g)=Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+Kg4(u,v)4+Kg5(u,v)5+Kg6(u,v)6,

其中,Kg、Kg1、Kg2、Kg3、Kg4、Kg5、Kg6為系數(shù),由透鏡的折射率以及綠光的頻率確定。例如,選定某類型的透鏡時(shí),Kg=1.0、Kg1=0.0、Kg2=0.0、Kg3=0.0、Kg4=0.0、Kg5=0.0、Kg6=0.0。

(u'b,v'b)=Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+Kb4(u,v)4+Kb5(u,v)5+Kb6(u,v)6,

其中,Kb、Kb1、Kb2、Kb3、Kb4、Kb5、Kb6為系數(shù),由透鏡的折射率以及藍(lán)光的頻率確定。例如,選定某類型的透鏡時(shí),Kb=1.0、Kb1=-0.009364、Kb2=0.1262、Kb3=-0.5844、Kb4=1.312、Kb5=-1.362、Kb6=0.5408。

步驟S3:對所述數(shù)字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進(jìn)行采樣,獲得色散后的每個(gè)像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍(lán)色分量值Cb'。

具體來說,紅色分量值Cr'=S(u'r,v'r)、綠色分量值C'g=S(u'g,v'g)、藍(lán)色分量值C'b=S(u'b,v'b),S為采樣函數(shù)。

步驟S4:計(jì)算色散后每個(gè)像素的顏色值C'=Cr'+C'g+Cb',獲得色散后的數(shù)字圖像。

因?yàn)橄袼氐念伾杉t色、綠色、藍(lán)色組成,因此每個(gè)像素的顏色值可通過公式C'=Cr'+Cg'+Cb'獲得。

獲得了色散后每個(gè)像素的顏色值,即獲得了色散后的數(shù)字圖像。

步驟S5:透過透鏡觀察色散后的數(shù)字圖像。

將紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍(lán)色分量值Cb'加起來,得到每個(gè)像素色散后的顏色值,從而得到了新的色散后的數(shù)字圖像,由于該圖像已經(jīng)具有色散效果,人眼通過透鏡觀察圖像時(shí),圖像上的色散效果與透鏡的色散特性相互抵消,從而人眼看到的圖像為沒有色散現(xiàn)象的正常圖像。

本實(shí)施例的設(shè)備色差矯正方法,獲取數(shù)字圖像每個(gè)像素對應(yīng)的二維索引值(u,v);獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍(lán)色索引值(u'b,v'b);對所述數(shù)字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進(jìn)行采樣,獲得色散后的每個(gè)像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍(lán)色分量值Cb';計(jì)算色散后每個(gè)像素的顏色值C'=Cr'+Cg'+Cb',獲得色散后的數(shù)字圖像;透過透鏡觀察色散后的數(shù)字圖像,由于該圖像已經(jīng)具有色散效果,人眼通過透鏡觀察圖像時(shí),圖像上的色散效果與透鏡的色散特性相互抵消,從而人眼看到的圖像為沒有色散現(xiàn)象的正常圖像,避免人眼觀察到色散現(xiàn)象,提高了用戶的使用體驗(yàn),提高了設(shè)備的競爭力;且不需要更改設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu),成本較低,便于實(shí)現(xiàn)。

基于上述設(shè)備色差矯正方法的設(shè)計(jì),本實(shí)施例還提出了一種設(shè)備色差矯正系統(tǒng),所述設(shè)備具有透鏡,用戶通過透鏡觀察數(shù)字圖像。在本實(shí)施例中,所述設(shè)備為頭戴顯示設(shè)備,用戶戴上設(shè)備,透過透鏡觀察數(shù)字圖像,進(jìn)行使用體驗(yàn)。

本實(shí)施例的設(shè)備色差矯正系統(tǒng)主要包括獲取模塊、顏色索引值獲取模塊、采樣模塊、計(jì)算模塊等,參見圖2所示。

具體來說,

獲取模塊,用于獲取數(shù)字圖像每個(gè)像素對應(yīng)的二維索引值(u,v)。

顏色索引值獲取模塊,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍(lán)色索引值(u'b,v'b)。

采樣模塊,用于對所述數(shù)字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進(jìn)行采樣,獲得色散后的每個(gè)像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍(lán)色分量值Cb'。

計(jì)算模塊,用于計(jì)算色散后每個(gè)像素的顏色值C'=Cr'+Cg'+Cb',獲得色散后的數(shù)字圖像。

在本實(shí)施例中,顏色索引值獲取模塊主要包括紅色索引值獲取單元、綠色索引值獲取單元、藍(lán)色索引值獲取單元,參見圖3所示。

紅色索引值獲取單元,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)=Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+...+Krn(u,v)n。

綠色索引值獲取單元,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的綠色索引值(u'g,v'g)=Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+...+Kgn(u,v)n。

藍(lán)色索引值獲取單元,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的藍(lán)色索引值(u'b,v'b)=Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+...+Kbn(u,v)n。其中,

Kr、Kr1、Kr2、Kr3、...、Krn,Kg、Kg1、Kg2、Kg3、...、Kgn,Kb、Kb1、Kb2、Kb3、...、Kbn為系數(shù),由透鏡的折射率確定。

作為本實(shí)施例的另一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案,

紅色索引值獲取單元,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)=Kr+Kr1(u,v)+Kr2(u,v)2+Kr3(u,v)3+Kr4(u,v)4+Kr5(u,v)5+Kr6(u,v)6。

綠色索引值獲取單元,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的綠色索引值(u'g,v'g)=Kg+Kg1(u,v)+Kg2(u,v)2+Kg3(u,v)3+Kg4(u,v)4+Kg5(u,v)5+Kg6(u,v)6。

藍(lán)色索引值獲取單元,用于獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的藍(lán)色索引值(u'b,v'b)=Kb+Kb1(u,v)+Kb2(u,v)2+Kb3(u,v)3+Kb4(u,v)4+Kb5(u,v)5+Kb6(u,v)6。

其中,Kr、Kr1、Kr2、Kr3、Kr4、Kr5、Kr6,Kg、Kg1、Kg2、Kg3、Kg4、Kg5、Kg6,Kb、Kb1、Kb2、Kb3、Kb4、Kb5、Kb6為系數(shù),由透鏡的折射率確定。

具體的設(shè)備色差矯正系統(tǒng)的工作過程,已經(jīng)在上述設(shè)備色差矯正方法中詳述,此處不予贅述。

本實(shí)施例的設(shè)備色差矯正系統(tǒng),獲取數(shù)字圖像每個(gè)像素對應(yīng)的二維索引值(u,v);獲得經(jīng)過透鏡色散后的每個(gè)像素對應(yīng)的紅色索引值(u'r,v'r)、綠色索引值(u'g,v'g)、藍(lán)色索引值(u'b,v'b);對所述數(shù)字圖像按照(u'r,v'r)、(u'g,v'g)、(u'b,v'b)進(jìn)行采樣,獲得色散后的每個(gè)像素的顏色值的紅色分量值Cr'、綠色分量值C'g、藍(lán)色分量值Cb';計(jì)算色散后每個(gè)像素的顏色值C'=Cr'+Cg'+Cb',獲得色散后的數(shù)字圖像;透過透鏡觀察色散后的數(shù)字圖像,由于該圖像已經(jīng)具有色散效果,人眼通過透鏡觀察圖像時(shí),圖像上的色散效果與透鏡的色散特性相互抵消,從而人眼看到的圖像為沒有色散現(xiàn)象的正常圖像,避免人眼觀察到色散現(xiàn)象,提高了用戶的使用體驗(yàn),提高了設(shè)備的競爭力;且不需要更改設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu),成本較低,便于實(shí)現(xiàn)。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對其進(jìn)行限制;盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。

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