显示器画面生成方法及系统与流程

本发明涉及一种显示技术领域，特别是一种基于CIE Lab颜色系统的显示器画面生成方法及系统。

背景技术：

在液晶面板行业,一直是使用CIE1931XYZ颜色系统或者CIE1976LUV等色度系统来描述颜色，进而应用到显示器视角、色偏等描述之中。相对于LUV色彩系统来说，CIELab色彩系统是更加均匀的色空间，故多数色偏公式是以CIElab色彩系统为基础而展开色偏计算。随着色偏公式的发展(如CIE DE2000)，Lab在显示行业的应用也被不断提及，行业内常使用CIE1931XYZ标准色度系统来描述颜色，但与CIElab色彩系统相比，其色空间的均匀性较差，在描述色差时不准确，虽有有些使用LUV系统定义色差，但其色空间均匀性也不及LAB系统，且目前行业内的最新色差公式多是以CIELab色彩系统为基础来提出。在量测画面(pattern)的定义上，业内常用的方式是定义其pattern的RGB值，使显示器显示，再来进行量测。但是对于不同的显示器来说，因其显示屏的特性不同，同一个RGB时显示出的画面颜色在人眼看来并不相同。如何进行色偏等量测以及调整，使其能够更接近真是色彩，是一个值得思考的问题。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明提供一种显示器画面生成方法及系统，从而使得显示器所显示的颜色更接近真实色彩。

本发明提供了一种显示器画面生成方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取一颜色n的LCH值，通过计算得到第一Lab值；所述第一Lab值通过将颜色n的LCH值转换为Lab得到；

步骤S2、通过色彩分析仪测量被测显示器获得该被测显示器的第一原始值，所述第一原始值包括R、G、B、W四色全灰阶(0～255)的三刺激值，R、G、B、W四色的gamma值、纯白画面三刺激值、纯红、纯绿、纯蓝时的色度值；将纯白画面三刺激值作为参考值与第一Lab值进行计算得到颜色n的第一三刺激值；所述第一三刺激值通过将第一Lab值采用Lab值转换为XYZ值得到；

步骤S3、将颜色n的第一三刺激值与第一原始值中的纯红、纯绿、纯蓝时的色度值及纯白画面三刺激值进行计算得到第一输出灰阶值；所述第一输出灰阶值采用通过XYZ值转换为RGB值得到；

步骤S4、将第一输出灰阶值分别与gamma值进行计算，得到输入至显示器的第一输入灰阶值；

步骤S5、将第一输入灰阶值与第一原始值中RBG三色的三刺激值进行计算得到第二Lab值；

步骤S6、将第一Lab值与第二Lab值进行比较，一致时，则进入步骤S7，将第一输入灰阶值输出至被测显示器进行显示。

进一步地，所述步骤S5中将第一输入灰阶值与第一原始值中RBG三色的三刺激值进行计算得到第二Lab值通过如下方式得到：将RGB三色的三刺激值进行混色；得到颜色n的第二三刺激值；在获得了颜色n的第二三刺激值后，通过XYZ值转换Lab值获得第二Lab值。

进一步地，所述步骤S6中，当第一Lab值与第二Lab值进行比较为不一致时，则进入步骤S8，进行一次修正。

进一步地，所述一次修正包括如下步骤：

步骤S11、通过第一输入灰阶值计算得到第一输入灰阶值中R_1in、G_1in、B_1in的三刺激值后再计算得到第一输入灰阶值所对应的颜色n的第三三刺激值；所述第三三刺激值通过将第一输入灰阶值通过RGB值转换XYZ值得到；

步骤S12、通过将第三三刺激值进行计算，得到第二输出灰阶值；所述第二输出灰阶值通过将第三三刺激值通过XYZ值转换RGB值得到；

步骤S13、将第二输出灰阶值与第一输入灰阶值所对应的gamma值进行计算得到第二输入灰阶值后输出；

步骤S14、将第二输入灰阶值通过计算得到第三Lab值；

步骤S15、将第三Lab值与第一Lab值进行比较，一致，则进入步骤S17，将第二输入灰阶值输出至被测显示器进行显示。

进一步地，所述步骤S14中将第二输入灰阶值通过计算得到第三Lab值采用如下方式获得：获得第二输入灰阶值后通过RGB值转XYZ值得到第二输入灰阶值所对应的RGB三刺激值；将得到的RGB三刺激值通过XYZ值转换Lab值得到第三Lab值。

进一步地，所述步骤S15中，当第三Lab值与第一Lab值进行比较为不一致，则进入步骤S18，进行二次修正。

进一步地，所述二次修正包括如下步骤：

步骤S21、将第二输入灰阶值分别同时并且依次进行±1～10变动，得到第三输入灰阶值，每次变动后将第三输入灰阶值通过计算得到第三灰阶值所对应的RGB三刺激值；所述第三三刺激值通过将第一输入灰阶值采用RGB值转换XYZ值得到；

步骤S22、将RGB三刺激值通过计算得到第四Lab值；所述第四Lab值通过将RGB三刺激值通过XYZ值转换Lab值得到；

步骤S23、将第四Lab值与第一Lab值进行比较，一致则进入步骤S24，将第三输入灰阶值进行输出至被测显示器进行显示。

进一步地，所述步骤S23中将第四Lab值与第一Lab值进行比较，不一致，则返回步骤S21，重复步骤S21至步骤S23，直到第四Lab值与第一Lab值一致为止。

本发明还提供了一种显示器画面生成系统，该系统包括：

获取模块，用于获取一颜色n的LCH值以及获取被测显示器的第一原始值并发送至转换模块进行转换；

转换模块，用于将颜色n的LCH值根据第一原始值转换为第一Lab值；根据第一Lab值和第一原始值进行XYZ值、RGB值、Lab值以及灰阶值之间的转换；

判断模块，用于将Lab值与第一Lab值进行比较，一致则向输出模块发送输出指令，不一致则向校正模块发送校正指令；

输出模块，用于在接收到输出指令后向被测显示器输出相应的灰阶值；

校正模块，用于在接收到校正指令后对灰阶值进行一次修正，并将修正后的灰阶值发送至转换模块。

进一步地，所述校正模块还用于对灰阶值进行二次修正，并将修正后的灰阶值发送至转换模块。

本发明与现有技术相比，本发明基于CIE Lab颜色系统，通过对已知某一颜色的明度(L)、色调(H)及色相时(C)可计算得到其Lab值，再计算得到该颜色的XYZ值，根据显示器的gamma特性值及R、G、B色度值等参数，得到该颜色的显示画面，判定生成的显示画面的Lab值是否恰当，如不恰当，则修正gamma参数，进行显示画面修正，直到生产恰当的显示画面为止，从而为CIELab色彩系统下的色差的量测应用提供便利条件，并且使显示画面中的颜色更接近真实色彩。

附图说明

图1是本发明的显示器画面生成方法的流程图；

图2是本发明一次修正的流程图；

图3是本发明的二次修正的流程图；

图4是本发明的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明由于是基于CIELab颜色系统实现，因此下文中RBG值指代的是CIE1931色彩系统下的RGB值，XYZ值为CIE1931-XYZ标准色度系统下的XYZ值。

如图1所示，本发明的一种显示器画面生成方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取一颜色n的LCH值(明度(L)、色调(H)和色相(C)的值)，通过计算得到第一Lab值；

所述颜色n的LCH值转换为第一Lab值采用以下公式计算得到：

L＝L；

a＝Ccos(H)；

b＝Csin(H)；

通过上述公式从而得到第一Lab值。

步骤S2、通过色彩分析仪测量被测显示器获得该被测显示器的第一原始值，所述第一原始值包括R、G、B、W四色全灰阶(0～255)的三刺激值，R、G、B、W四色的gamma值、纯白画面三刺激值(X_w、Y_w、Z_w)、纯红、纯绿、纯蓝时的色度值(x_r、x_g、x_b；y_r、y_g、y_b)；将纯白画面三刺激值作为参考值与第一Lab值进行计算得到颜色n的第一三刺激值(X_1n、Y_1n、Z_1n)；

所述纯白画面三刺激值与第一Lab值进行计算得到颜色n的第一三刺激值(X_1n、Y_1n、Z_1n)采用Lab值转换XYZ值获得，具体如下：

式中，f_y＝(L+16)/116，f_z＝f_y-b/200其中，a为第一Lab值中a的值，b为第一Lab值中b的值。

本发明中色彩分析仪可采用CS2000型色彩分析仪或CA310型等。

步骤S3、将颜色n的第一三刺激值与第一原始值中的纯红、纯绿、纯蓝时的色度值(x_r、x_g、x_b；y_r、y_g、y_b)及纯白画面三刺激值(X_w、Y_w、Z_w)进行计算得到第一输出灰阶值(R_1out、G_1out、B_1out)；

具体地，采用以下计算得到第一输出灰阶值(R_1out、G_1out、B_1out)；通过M矩阵求逆矩阵M^-1，得到XYZ值到RGB值的转换矩阵：

式中R＝R_1out,G＝G_1out,B＝B_1out；X＝X_1n、Y＝Y_1n、Z＝Z_1n

所述RGB值到XYZ值的转换采用如下公式计算得到：

此处M通过如下公式得到：

上述式中，X_r＝x_r/y_r，Y_r＝1，Z_r＝(1-x_r-y_r)/y_r，X_g＝x_g/y_g，Y_g＝1，Z_g＝(1-x_g-y_g)/y_g，X_b＝x_b/y_b，Y_b＝1，Z_b＝(1-x_b-y_b)/y_b；由于颜色n可以看做是红绿蓝三色的混色，而每个显示器所能显示到的色域是不同的，此处的R色点指显示器显示纯红时的色点x_r,y_r；G为纯绿时的x_g，y_g；B为纯蓝色时的x_b，y_b。

步骤S4、将第一输出灰阶值分别与gamma值进行计算，得到输入至显示器的第一输入灰阶值(R_1in、G_1in、B_1in)；所述gamma值为2.2；

将第一输出灰阶值分别与gamma值进行计算，得到输入至显示器的第一输入灰阶值采用如下公式计算得到：

R_1in＝255*R_out^(1/R_gamma)；

G_1in＝255*G_out^(1/G_gamma)；

B_1in＝255*B_out^(1/B_gamma)；

其中，R_gamma取第一原始值中R灰阶所对应的gamma值；G_gamma取第一原始值中G灰阶所对应的gamma值；B_gamma取第一原始值中B灰阶所对应的gamma值。

步骤S5、将第一输入灰阶值(R_1in、G_1in、B_1in)与第一原始值中RBG三色的三刺激值进行计算得到第二Lab值；

所述第一输入灰阶值(R_1in、G_1in、B_1in)与第一原始值中RBG三色的三刺激值进行XYZ值转换Lab值得到第二Lab值通过如下方式计算得到：

首先，将RGB三色的三刺激值进行混色；通过加法原理计算得到颜色n的第二三刺激值(X_2n、Y_2n、Z_2n)，具体计算如下：

X_n＝X_R+X_G+X_B；

Y_n＝Y_R+Y_G+Y_B；

Z_n＝Z_R+Z_G+Z_B；

其中，X_n＝X_2n，Y_n＝Y_2n、Z_n＝Z_2n。

第二，在获得了颜色n的第二三刺激值后，通过XYZ值转换Lab值获得第二Lab值，具体计算如下：

L＝116*f(Y/Y_w)-16；

a＝500[f(X/X_w)-f(Y/Y_w)]；

b＝200[f(Y/Y_w)-f(Z/Z_w)]；

上述式中t代表X/X_w、Y/Y_w、Z/Z_w，其中，X＝X_2n，Y＝Y_2n，Z＝Z_2n。

步骤S6、将第一Lab值与第二Lab值进行比较，一致时，则进入步骤S7，将第一输入灰阶值输出至被测显示器进行显示。

当第一Lab值与第二Lab值进行比较为不一致时，则进入步骤S8，进行一次修正。

如图2所示，所述一次修正包括如下步骤：

步骤S11、通过第一输入灰阶值(R_1in、G_1in、B_1in)计算得到第一输入灰阶值中R_1in、G_1in、B_1in的三刺激值后再计算得到第一输入灰阶值所对应的颜色n的第三三刺激值(X_3n、Y_3n、Z_3n)；

将第一输入灰阶值通过RGB值转换XYZ值得到第三三刺激值，采用如下计算得到：

此处M通过如下公式得到：

上述式中，X_r＝x_r/y_r，Y_r＝1，Z_r＝(1-x_r-y_r)/y_r，X_g＝x_g/y_g，Y_g＝1，Z_g＝(1-x_g-y_g)/y_g，X_b＝x_b/y_b，Y_b＝1，Z_b＝(1-x_b-y_b)/y_b；由于颜色n可以看做是红绿蓝三色的混色，而每个显示器所能显示到的色域是不同的，此处的R色点指显示器显示纯红时的色点x_r,y_r；G为纯绿时的x_g，y_g；B为纯蓝色时的x_b，y_b。

颜色n的第三三刺激值(X_3n、Y_3n、Z_3n)通过将颜色n中RGB三色的三刺激值进行混色得到，具体采用以下公式计算得到：

X＝X_R+X_G+X_B；

Y＝Y_R+Y_G+Y_B；

Z＝Z_R+Z_G+Z_B；

式中，X_R、Y_R、Z_R为R_1in的三刺激值；X_G、Y_G、Z_G为G_1in的三刺激值；X_B、Y_B、Z_B为B_1in的三刺激值；X＝X_3n、Y＝Y_3n、Z＝Z_3n。

步骤S12、通过将第三三刺激值进行计算，得到第二输出灰阶值(R_2out、G_2out、B_2out)；

具体地，通过M矩阵求逆矩阵M^-1，得到XYZ值到RGB值的转换矩阵，从而计算出第二输出灰阶值；具体为

式中R＝R_2out,G＝G_2out,B＝B_2out；X＝X_2n、Y＝Y_2n、Z＝Z_2n

所述RGB值到XYZ值的转换采用如下公式计算得到：

此处M通过如下公式得到：

上述式中，X_r＝x_r/y_r，Y_r＝1，Z_r＝(1-x_r-y_r)/y_r，X_g＝x_g/y_g，Y_g＝1，Z_g＝(1-x_g-y_g)/y_g，X_b＝x_b/y_b，Y_b＝1，Z_b＝(1-x_b-y_b)/y_b；由于颜色n可以看做是红绿蓝三色的混色，而每个显示器所能显示到的色域是不同的，此处的R色点指显示器显示纯红时的色点x_r,y_r；G为纯绿时的x_g，y_g；B为纯蓝色时的x_b，y_b。

步骤S13、将第二输出灰阶值与第一输入灰阶值所对应的gamma值进行计算得到第二输入灰阶值(R_2in、G_2in、B_2in)后输出；

R_2in＝255*R_2out^(1/R_gamma)；

G_2in＝255*G_2out^(1/G_gamma)；

B_2in＝255*B_2out^(1/B_gamma)；

其中，R_gamma取R_1in灰阶所对应的gamma值；G_gamma取G_1in灰阶所对应的gamma值；B_gamma取B_1in灰阶所对应的gamma值。

步骤S14、将第二输入灰阶值通过计算得到第三Lab值；

具体计算为：

首先，获得第二输入灰阶值后通过计算得到第二输入灰阶值所对应的RGB三刺激值，所述RGB三刺激值通过RGB值转XYZ值得到，具体采用如下计算得到：

此处M通过如下公式得到：

上述式中，X_r＝x_r/y_r，Y_r＝1，Z_r＝(1-x_r-y_r)/y_r，X_g＝x_g/y_g，Y_g＝1，Z_g＝(1-x_g-y_g)/y_g，X_b＝x_b/y_b，Y_b＝1，Z_b＝(1-x_b-y_b)/y_b；由于颜色n可以看做是红绿蓝三色的混色，而每个显示器所能显示到的色域是不同的，此处的R色点指显示器显示纯红时的色点x_r,y_r；G为纯绿时的x_g，y_g；B为纯蓝色时的x_b，y_b。

其次，将得到的RGB三刺激值通过XYZ值转Lab值得到第三Lab值，具体采用如下计算得到：

L＝116*f(Y/Y_w)-16；

a＝500[f(X/X_w)-f(Y/Y_w)]；

b＝200[f(Y/Y_w)-f(Z/Z_w)]；

上述式中t代表X/X_w、Y/Y_w、Z/Z_w，其中，X、Y、Z为RGB三刺激值。

步骤S15、将第三Lab值与第一Lab值进行比较，一致，则进入步骤S17，将第二输入灰阶值输出至被测显示器进行显示。

当第三Lab值与第一Lab值进行比较为不一致，则进入步骤S18，进行二次修正。

如图3所示，所述二次修正包括如下步骤：

步骤S21、将第二输入灰阶值(R_2in、G_2in、B_2in)分别同时并且依次进行±1～10变动，即每次R_2in、G_2in、B_2in同时±1～10，依次就是从1开始进行，得到第三输入灰阶值(R_3in、G_3in、B_3in)，每次变动后将第三输入灰阶值通过计算得到第三灰阶值所对应的RGB三刺激值(XYZ值)；

所述将第三输入灰阶值通过计算得到第三灰阶值所对应的RGB三刺激值采用RGB值转XYZ值得到，具体采用如下公式计算得到：

此处M通过如下公式得到：

上述式中，X_r＝x_r/y_r，Y_r＝1，Z_r＝(1-x_r-y_r)/y_r，X_g＝x_g/y_g，Y_g＝1，Z_g＝(1-x_g-y_g)/y_g，X_b＝x_b/y_b，Y_b＝1，Z_b＝(1-x_b-y_b)/y_b，由于颜色n可以看做是红绿蓝三色的混色，而每个显示器所能显示到的色域是不同的，此处的R色点指显示器显示纯红时的色点x_r,y_r；G为纯绿时的x_g，y_g；B为纯蓝色时的x_b，y_b。

步骤S22、将RGB三刺激值通过计算得到第四Lab值；

将RGB三刺激值通过XYZ值转换Lab值计算得到第四Lab值采用如下公式得到：

L＝116*f(Y/Y_w)-16；

a＝500[f(X/X_w)-f(Y/Y_w)]；

b＝200[f(Y/Y_w)-f(Z/Z_w)]；

上述式中t代表X/X_w、Y/Y_w、Z/Z_w，其中，X、Y、Z为RGB三刺激值。

步骤S23、将第四Lab值与第一Lab值进行比较，一致则进入步骤S24，将第三输入灰阶值进行输出至被测显示器进行显示，不一致，则返回步骤S21，重复步骤S21至步骤S23，直到第四Lab值与第一Lab值一致为止。

如图4所示，本发明的显示器画面生成系统，包括：

获取模块，用于获取一颜色n的LCH值以及获取被测显示器的第一原始值并发送至转换模块进行转换；所述被测显示器的第一原始值的获取可通过色彩分析仪测量被测显示器获得；

转换模块，用于将颜色n的LCH值根据第一原始值转换为第一Lab值；根据第一Lab值和第一原始值进行XYZ值、RGB值、Lab值以及灰阶值之间的转换；所述转换模块将最终转换得到的Lab值发送至判断模块进行判断；

判断模块，用于将Lab值与第一Lab值进行比较，一致则向输出模块发送输出指令，不一致则向校正模块发送校正指令；

输出模块，用于在接收到输出指令后向被测显示器输出相应的灰阶值；

校正模块，用于在接收到校正指令后对灰阶值进行一次修正，并将修正后的灰阶值发送至转换模块；

所述校正模块还用于对灰阶值进行二次修正，并将修正后的灰阶值发送至转换模块。

所述一次修正的方法以及二次修正方法在前述中已经详细阐述，在此不在赘述。

下面将显示器画面生成方法与显示器画面生成系统相结合，简述其具体步骤；

步骤S1、获取模块获取一颜色n的LCH值(明度(L)、色调(H)和色相(C)的值)，通过转换模块计算得到第一Lab值；

步骤S2、通过色彩分析仪测量被测显示器获得该被测显示器的第一原始值并发送至获取模块；转换模块将纯白画面三刺激值作为参考值与第一Lab值进行计算得到颜色n的第一三刺激值(X_1n、Y_1n、Z_1n)；

步骤S3、转换模块将颜色n的第一三刺激值与第一原始值中的纯红、纯绿、纯蓝时的色度值(x_r、x_g、x_b；y_r、y_g、y_b)及纯白画面三刺激值(X_w、Y_w、Z_W)进行计算得到第一输出灰阶值(R_1out、G_1out、B_1out)；

步骤S4、转换模块将第一输出灰阶值分别与gamma值进行计算，得到输入至显示器的第一输入灰阶值(R_1in、G_1in、B_1in)；

步骤S5、转换模块将第一输入灰阶值(R_1in、G_1in、B_1in)与第一原始值中RBG三色的三刺激值进行计算得到第二Lab值并发送至判断模块；

步骤S6、判断模块将第一Lab值与第二Lab值进行比较，一致时，则进入步骤S7，将第一输入灰阶值发送至输出模块，输出模块输出至被测显示器进行显示。

当第一Lab值与第二Lab值进行比较为不一致时，则进入步骤S8，进行一次修正。

所述一次修正包括如下步骤：

步骤S11、转换模块通过第一输入灰阶值(R_1in、G_1in、B_1in)计算得到第一输入灰阶值中R_1in、G_1in、B_1in的三刺激值后再计算得到第一输入灰阶值所对应的颜色n的第三三刺激值(X_3n、Y_3n、Z_3n)；

步骤S12、转换模块通过将第三三刺激值进行计算，得到第二输出灰阶值(R_2out、G_2out、B_2out)后发送至校正模块；

步骤S13、校正模块将第二输出灰阶值与第一输入灰阶值所对应的gamma值进行计算得到第二输入灰阶值(R_2in、G_2in、B_2in)后输出至转换模块；

步骤S14、转换模块将第二输入灰阶值通过计算得到第三Lab值，并将第三Lab值发送至判断模块进行判断；

步骤S15、判断模块将第三Lab值与第一Lab值进行比较，一致，则进入步骤S16，将第二输入灰阶值输出至输出模块，输出模块输出至被测显示器进行显示。

当第三Lab值与第一Lab值进行比较为不一致，则进入步骤S17，进行二次修正。

所述二次修正包括如下步骤：

步骤S21、校正模块将第二输入灰阶值(R_2in、G_2in、B_2in)分别依次进行±1～10变动，得到第三输入灰阶值(R_3in、G_3in、B_3in)，每次变动后将第三输入灰阶值发送至转换模块进行计算，通过计算得到第三灰阶值所对应的RGB三刺激值；

步骤S22、转换模块将RGB三刺激值通过计算得到第四Lab值并发送至判断模块进行判断；

步骤S23、判断模块将第四Lab值与第一Lab值进行比较，一致则进入步骤S24，判断模块将第三输入灰阶值发送至输出模块，输出模块输出至被测显示器进行显示，不一致，则返回步骤S21，重复步骤S21至步骤S23，直到第四Lab值与第一Lab值一致为止。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。