两种不同的多色显示之间感知的色彩匹配方法
【专利摘要】本发明提供两种不同的多色显示之间感知的色彩匹配方法。用于将具有多个第一信号的第一基色组的色彩表示转换为具有第一域内的多个第二信号的第二基色组的色彩匹配方法包括：将第一域内的第一信号转换为第二域内的第一基色组的基色的相应光强度值；根据第一信号的第一函数，计算第二基色组内的相关基色的第二信号；通过匹配第二域内的第一基色组内的相应基色的相应光强度值，分别计算第二域内的第二基色组内的基色的相应光强度值；以及将第二域内的第二基色组内的其它基色的相应光强度值转换为第一域内的第二信号。由于人对光强度比对色度更为敏感，本色彩匹配方法匹配光强度，通过利用资源分布的优化使强度差最小化。
【专利说明】两种不同的多色显示之间感知的色彩匹配方法
[0001]本申请是申请号为200680051864.X、国际申请日为2006年12月6日、发明名称为“两种不同的多色显示之间感知的色彩匹配方法”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及色彩匹配方法，尤其涉及两种不同的多色显示之间感知的色彩匹配方法。
【背景技术】
[0003]当今的显示技术采用了人类视觉的特性来重新生成色彩，而不是以对应于每种色彩的确切频率来发出光束。因此，显示具有不同的基色配置，其需要一种相应色彩匹配算法。如图1所示，生成色彩的最简单的方法是使用三原色，如发光显示器上的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。
[0004]图1和2示出了常规的R’ G’ B’ -条纹显示和RGBW模式显示。最近，有多个的有关从RGB到RGBW屏幕的色彩匹配的研究工作。RGBff屏幕包括四种基色，如红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)和白色(W)。然而，由于色域的不同，RGBW显示的彩色图像可能与常规的R’G’B’-条纹显示的有所不同。色彩匹配是必要的以便匹配性能。
[0005]参考图1和2，我们假定两个全像素的大小相同。即使它们使用相同的背光强度，两个色域将相互交叉，但是不会完全重叠。因此，除非增大光强度的范围使得目标色域成为源色域的一个超集，否则不可能精确地将一种颜色从一个色域转换到另一个色域。大多数色彩匹配算法都采用色彩剪裁或色彩重新映射。
[0006]在常规的色彩匹配方法中，假定(R’，G’，B’)是传统R’ G’ B’ -条纹显示中的色彩值，而(R，G，B，W)是RGBW 显示中对应的值。简单将其匹配的方法如下面的公式所示:
[0007]R = ^R\ G = ^G\ B = ^B , W = O
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[0008]使用因子4/3是因为其是两个画面之间子像素的面积的比率。然而，如果该值大于全强度的四分之三，则新显示的值将会溢出。因此，我们必须剪裁该值以便确信新值的集合在有效范围之内。另一方面，存在一个额外的白色的色点，其可以被分解为r，g，b。
[0009]ff = krr+kgg+kbb, kr+kg+kb = I
[0010]其中k,、kg、kb分别是色彩空间的亮度的红色、绿色和蓝色分量的系数。例如，NTSC标准中使用(0.299，0.587，0.114)。由于R’，G’，B’的某些部分将结合成为亮度，常规的色彩匹配方法将R’，G’，B’中的公共的量转变为色点W。这类似于由Morgan等人提出的实现方法:
[0011]W = ^mm{R\.G ,B'), R = ^R-W, G = ^G' -W, B = ^B -W
[0012]将色彩分配到额外的白点中还可以释放R，G，B基色中的更多未用空间用于进一步的色彩增强处理。然而，如果R’，G’，B’之间的差异较大，那么R，G，B的某些值可能仍将溢出。因此，需要一个附加的处理来将色域之外的色彩值转换落入目标色域的范围之内。Morgan等人建议剪裁色彩。于是多个溢出的值将被映射为单个的值。色彩匹配函数变为非内射的。其结果是在那些溢出的值中找不出差异。为了避免这一不足之处，Tanioka提出了一种缩减一部分值的比例以便能够在有效范围内压缩溢出值的方法。这种收缩方法遭受色彩的变化的缩减，并且由此降低了对比度。另一方面，Lee等人提出了一种具有色调和饱和度保护的重新映射的方法。尽管这种方法能够保持色度，但其牺牲了重要的光强度。如上所述，要精确地匹配两个非重叠色域的所有的值是不可能的。
[0013]U.S.专利N0.6，885，380和6，897，876公开了一种用于转换三色输入信号到四种或更多种色彩输出信号的方法。根据全像素范围内子像素的空间排列，引入一个色彩坐标变换矩阵以便将所有的颜色转换到XYZ色彩空间。虽然计算比较简单，而且其可以保留转换色域的重叠部分内的色彩的精确度，色域之外的颜色仍然存在亮度递减和色彩精确度降级的问题。U.S专利N0.6，885，380和6，897，876中使用的方法仅考虑了单个全像素的配置，忽略了由周围的像素造成的干扰。
[0014]因此，需要提供一种解决上述提及的问题的色彩匹配方法。
【发明内容】
[0015]本发明的一个目的是提供一种用于将具有多个第一信号的第一基色组的色彩表示转换为具有第一域内的多个第二信号的第二基色组的方法。本发明的方法包括步骤:(a)将第一域内的第一信号转换为第二域内的第一组内的基色的相应光强度值；(b)根据第一信号的第一函数计算第二组内的相关基色的第二信号；(C)通过匹配第二域内的第一组内的相应基色的相应光强度值，分别计算第二域内的第二组内的基色的相应光强度值；以及(d)将第二域内的第二组内的其它基色的相应光强度值转换为第一域内的第二信号。
[0016]本发明的色彩匹配方法考虑了人类视觉感知特征。由于相比色度，人对亮度更为敏感，本发明的色彩匹配方法不仅考虑匹配色度而且考虑了光强度。此外，当色彩在色域范围之外时，我们通过增加额外的白色来保持亮度信息，虽然可能引入色彩冲蚀效应。如果两个画面的画面特性相似，这种不利的效应可能并不显著。这种处理色域外的色彩的色彩匹配方法可以提供更高的对比度，这对于显示具有多个级别的色彩变化特别有益，如日出和日落景象。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1示出了常规的R’G’B’-条纹显示；
[0018]图2示出了常规的RGBW模式显示；
[0019]图2A示出了 ABCD模式显示；
[0020]图3A示出了源画面(R’G’B’-条纹)的色域；
[0021]图3B示出了目标画面(RGBW)的色域；
[0022]图4A到4D示出了本发明的色彩匹配方法的流程图；
[0023]图5示出了源画面(R’G’B’-条纹)的构成；
[0024]图6示出了目标画面(RGBW)的构成。【具体实施方式】
[0025]参考图1和图2，它们示出了常规的R’G’B’-条纹显示和RGBW模式显示。常规R’G’B’-条纹显示10包括多个第一组11、12。每个第一组包括三个原色R、G和B。例如，第一组11包括红色基色111、绿色基色112和蓝色基色113。常规RGBW显示20包括多个第二组21、22。每个第二组包括四个基色R、G、B和W。例如，第二组21包括红色基色211、绿色基色212、蓝色基色213和白色基色214。假定(R’，G’，B’)是第一组的基色的第一信号，而(R，G，B，W)是第二组的基色的第二信号。为示意目的，选择R’G’B’-条纹显示作为源画面，RGBff模式显示作为目标画面。
[0026]然而，第二组的基色并不限于(R，G，B，W)。第二组的基色可能是(1?，6，8，￥)、(1?，6，8，0或(1?，6，8，(:，1，￥)等等。其中，Y是黄色基色，而C是青色基色。此外，第二组的基色数量并不限于四种。第二组的基色数量可能是五种或六种等等。参考图2A，ABCD显示20A包括多个的第二组21A、22A。每个第二组包括四个基色A、B、C和D。例如，第二组21A包括基色(A) 211A、基色(C) 212A、基色(B) 213和基色(D) 214A。基色(A、B、C和D)并不限于(R，G，B, W)，而是可以为任何的颜色。
[0027]根据本发明的第一个实施例，公开了一种用于将具有多个第一信号的第一组基色的色彩表示转换为具有多个第二信号的第二组基色。第二组内的相关基色的第二信号是根据色彩输入信号的第一函数计算的。在本实施例中，相关基色是第二组内的W。第一函数包括最小化函数以及第一比率。最小化函数用于确定来自第一信号(R’，G’，B’)的最小值，而第一比率用于乘以该最小值，以便计算相关基色W的第二信号。假定所有的基色灰度(gamma)因子是相同的。因此，可以根据公式(I)计算相关基色W的第二信号。
【权利要求】
1.一种用于将具有多个第一信号的第一基色组的色彩表示转换为具有第一域内的多个第二信号的第二基色组的方法，包括步骤: (a)将第一域内的第一信号转换为第二域内的第一基色组的基色的相应光强度值； (b)根据第一信号的第一函数，计算第二基色组内的相关基色的第二信号； (C)通过匹配第二域内的第一基色组内的相应基色的相应光强度值，分别计算第二域内的第二基色组内的基色的相应光强度值；以及 (d)将第二域内的第二基色组内的其它基色的相应光强度值转换为第一域内的第二信号， 其中第一基色组为R’ G’ B’ -条纹，第二基色组为RGBW模式， 其中相关基色为W，而且步骤(b)进一步包括步骤: (bl)根据第一信号确定最小值；以及 (b2)将第一比率乘以所述最小值，以便计算相关基色W的第二信号， 其中，所述第一比率是与第一基色组的第一信号对应的画面和与第二基色组的第二信号对应的画面之间的子像素的面积比率的I/Y次方，其中Y是灰度校正因子。
2.根据权利要求1的方法，其中步骤(c)进一步包括步骤: (Cl)确定所述最小值是否大于第一系数； (c2)当所述最小值大 于所述第一系数时，设置相关基色W的第二信号为第一常量，根据第一基色组内的相应基色的相应光强度值和所述第一常量，分别计算第二域内的第二基色组内的其它基色的相应光强度值；以及 (c3)当所述最小值不大于所述第一系数时，设置基色R、G和B的第二信号的其中一个为第二常量，根据第一基色组内的相应基色的相应色彩输入光强度值和第二域内的相关基色W的相应光强度值，分别计算第二域内的第二基色组内的其它基色的相应色彩输出光强度值， 其中，所述第一系数是色彩强度的最大值乘以与第一基色组的第一信号对应的画面和与第二基色组的第二信号对应的画面之间的子像素的面积比率倒数的I/Y次方的乘积。
3.根据权利要求2的方法，其中第一系数为(3/4)1/Y255。
4.根据权利要求2的方法，其中在步骤(c2)中，根据基色R’的相应光强度值，计算基色R的相应光强度值，根据基色G’的相应光强度值，计算基色G的相应光强度值，根据基色B’的相应光强度值，计算基色B的相应光强度值。
5.根据权利要求2的方法，其中在步骤(c3)中，基色R’的第一信号是所述最小值，基色R的第二信号为第二常量，根据基色G’和基色R’的相应光强度值，计算基色G的相应光强度值，根据基色B’和基色R’的相应光强度值计算基色B的相应光强度值。
6.根据权利要求2的方法，其中在步骤(c3)中，基色G’的第一信号是所述最小值，基色G的第二信号是第二常量，根据基色R’和基色G’的相应光强度值计算基色R的相应光强度值，根据基色B’和基色G’的相应光强度值计算基色B的相应光强度值。
7.根据权利要求2的方法，其中在步骤(c3)中，基色B’的第一信号是所述最小值，基色B的第二信号是第二常量，根据基色R’和基色B’的相应光强度值，计算基色R的相应光强度值，根据基色G’和基色B’的相应光强度值，计算基色G的相应光强度值。
8.根据权利要求2的方法 ，其中第一常量是色彩强度等级的最大值。
9.根据权利要求2的方法，其中第二常量是色彩强度等级的最小值。
10.根据权利要求1的方法，其中第一基色组内的基色的总的光强度值与第二基色组内的基色的总的光强度值相同。
11.根据权利要求1的方法，其中第一比率为(4/3)1/y。
12.一种用于将具有多个第一信号的第一基色组的色彩表示转换为具有第一域内的多个第二信号的第二基色组的方法，包括步骤: (a)将第一域内的第一信号转换为第二域内的第一基色组的基色的相应光强度值； (b)根据第一信号的第一函数，计算第二基色组内的相关基色的第二信号； (C)通过匹配第二域内的第一基色组内的相应基色的相应光强度值，分别计算第二域内的第二基色组内的基色的相应光强度值；以及 (d)将第二域内的第二基色组内的其它基色的相应光强度值转换为第一域内的第二信号， 其中第一基色组为R’ G’ B’ -条纹，第二基色组为RGBW模式， 其中相关基色为白色基色，而且步骤(b)进一步包括步骤: (b3)根据第二域内的第一基色组内的基色的相应光强度值，计算第一基色组到相关基色内的投影值；以及 (b4)根据投影值确定最小值。
13.根据权利要求12的方法，其中在步骤(b4)之后进一步包括步骤: 将所述最小值乘以第一系数，以便计算相关基色的第二信号，其中所述第一系数使得最小基色的光强度值与相关基色的光强度值相等。
14.根据权利要求13的方法，其中第一系数为(1/2)"'Yw是相关基色的相应灰度校正因子。
15.根据权利要求14的方法，其中步骤(c)进一步包括步骤: (Cl)根据第二基色组内的相关基色的第二信号，计算相关基色的光强度值； (c2)将相应红色、绿色和蓝色基色的亮度系数分别乘以相关基色的光强度值，以便形成相关基色内的相应红色、绿色和蓝色基色的相应光强度分量；以及 (c3)从第二域内的第一基色组内的相应基色的相应光强度值中减去所述相应光强度分量，以便形成第二域内的第二基色组内的基色的相应光强度值。
16.根据权利要求15的方法，其中在步骤(d)之后进一步包括步骤: 确定第二域内的第二基色组内的基色的相应光强度值是否大于第二基色组内的完全接通的基色的相应光强度值。
17.根据权利要求16的方法，其中当第二域内的第二基色组内的基色的相应光强度值大于第二基色组内的完全接通的基色的相应光强度值时，进一步包括步骤: (el)通过从第二基色组内的相应基色的相应光强度值中减去第二基色组内的完全接通的基色的相应光强度值，计算第二基色组内的基色的相应额外光强度值； (e2)根据第二基色组内的基色的相应额外光强度值，计算相关基色的相应误差校正值； (e3)根据所述最小值和相关基色的相应误差校正值，分别确定第二基色组内的最小基色和最大基色；(e4)计算所述最小基色的光强度值； (e5)根据相关基色的相应误差校正值，计算第二基色组内的基色的相应误差校正光强度值；以及 (e6)确定第二基色组内的基色的每一个相应误差校正光强度值是否小于或等于最小基色的光强度值。
18.根据权利要求17的方法，其中当第二基色组内的基色的相应误差校正光强度值小于或等于最小基色的光强度值时，进一步包括步骤: (e71)计算相关基色的第二信号等于相关基色的相应误差校正值的最大值； (e81)根据相关基色的第二信号，计算相关基色的光强度值； (e91)根据相关基色的光强度值和第一基色组内的基色的相应光强度值，计算其它基色的第二信号。
19.根据权利要求17的方法，其中当最大基色的误差校正光强度值大于最小基色的光强度值时，进一步包括步骤: (e72)设置最小基色的第二信号等于O，并且设置最大基色的第二信号等于色彩强度等级的最大值； (e82)确定其它基色的误差校正光强度值是否大于最小基色的光强度值； (e92)当其它基色的误差校正光强度值大于最小基色的光强度值时，设置其它基色的第二信号等于色彩强度等级的最大值； (el02)当其它基色的误差校正光强度值不大于最小基色的光强度值时，根据其它基色的光强度值和第一基色组内的相应最小基色的光强度值，计算其它基色的第二信号；以及(ell2)根据第一基色组内的相应最小基色的光强度值和第二基色组内的最大基色的光强度值，计算相关基色的第二信号。
20.根据权利要求12的方法，其中在步骤(a)之前还包括步骤: 将第一矩阵与第一信号相乘，以便计算有关第一基色组内的周围基色的构成的每一个基色的色彩交互作用。
21.根据权利要求20的方法，其中第一矩阵包括多个第一因子，所述第一因子与平方反比距离的值成比例，所述距离为从所选择的基色到周围基色的距离。
22.根据权利要求21的方法，其中第一矩阵还包括第一列维数和第一行维数，所述第一列维数和第一行维数是周围基色的色彩混合窗口的范围。
23.根据权利要求20的方法，其中在步骤(d)之后还包括步骤: 基于第二基色组内的周围基色中的色彩交互作用，利用第二矩阵重新采样第二信号。
24.根据权利要求23的方法，其中第二矩阵包括多个第二因子，所述第二因子与平方反比距离的值成比例，所述距离为从所选择的基色到周围基色的距离。
25.根据权利要求24的方法，其中第二矩阵还包括第二列维数和第二行维数，所述第二列维数和第二行维数是周围基色的色彩混合窗口的范围。
26.根据权利要求12的方法，在将具有多个第一信号的第一基色组的色彩表示转换为具有第一域内的多个第二信号的第二基色组之后，并且在所述第二信号在第二基色组的色域之外的情况下，还包括通过如下操作来计算第二基色组的调整后的第二信号的步骤: 通过从第二基色组内的相应基色的相应光强度值中减去第二基色组内的完全接通的基色的相应光强度值，计算第二基色组内的基色的相应额外光强度值； 根据第二基色组内的基色的相应额外光强度值，计算相关基色的相应误差校正值；根据最小值和相关基色的相应误差校正值，分别确定第二基色组内的最小基色和最大基色； 计算最小基色的光强度值； 根据相关基色的相应误差校正值，计算第二基色组内的基色的相应误差校正光强度值； 确定第二基色组内的基色的每一个相应误差校正光强度值是否小于或等于最小基色的光强度值；以及 当第二基色组内的基色的相应误差校正光强度值中的每一个小于或等于最小基色的光强度值时，根据第一算法计算调整的第二信号；以及 当第二基色组内的基色的相应误差校正光强度值中的每一个不小于或等于最小基色的光强度值时，根据第二算法计算调整的第二信号。
27.根据权利要求26的方法，其中当第二基色组内的基色的相应误差校正光强度值小于或等于最小基色的光强度值时，所述第一算法包括步骤: (gll)计算相关基色的调整的第二信号等于相关基色的相应误差校正值的最大值； (gl2)根据相关基色的调整后的第二信号，计算相关基色的光强度值； (gl3)根据相关基色的光强度值和第一基`色组内的基色的相应光强度值，计算其它基色的调整的第二信号。
28.根据权利要求26的方法，其中当最大基色的误差校正光强度值大于最小基色的光强度值时，所述第二算法包括步骤: (g21)设置最小基色的调整的第二信号等于O，而且设置最大基色的调整后的第二信号等于色彩强度等级的最大值； (g22)确定其它基色的误差校正光强度值是否大于最小基色的光强度值； (g23)当其它基色的误差校正光强度值大于最小基色的光强度值时，设置其它基色的调整的第二信号等于色彩强度等级的最大值； (g24)当其它基色的误差校正光强度值不大于最小基色的光强度值时，根据其它基色的光强度值和第一基色组内的相应最小基色的光强度值，计算其它基色的调整的第二信号；以及 (g25)根据第一基色组内的相应最小基色的光强度值和第二基色组内的最大基色的光强度值，计算相关基色的调整的第二信号。
29.一种用于确定第二基色组的相关基色的第二信号的方法，所述第二基色组具有带有第一域内的多个第二信号的多个基色，所述第二信号是从表示色彩的第一域内的第一基色组的基色的多个第一信号被转换而来的，包括步骤: 将第一域内的第一信号转换为第二域内的第一基色组内的基色的相应光强度值； 根据第二域内的第一基色组内的基色的相应光强度值，计算第一基色组到相关基色的投影值； 根据投影值确定最小值；以及 将所述最小值乘以第一系数，以便计算相关基色的第二信号，其中第一系数为(1/2)1/}S Yw是相关基色的相应灰度校正因子。
30.根据权利要求29的方法，其中第一基色组为R’ G’ B’ -条纹，第二基色组为RGBW模式，相关基色为白色基色。
【文档编号】G09G5/02GK103761955SQ201310717251
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2006年12月6日 优先权日:2005年12月16日
【发明者】永强·费利克斯·罗, 潘家璋 申请人:微彩智库有限公司