专利名称：一种基于数控光滤波器的视频图像色彩补偿方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光滤波处理技术领域，尤其是一种基于数控光滤波器的视频图像色彩补偿方法及装置。
背景技术：
光滤波器是用于波长选择的仪器，可以从众多的波长中挑选所需波长，而拒绝通过此波长以外的光。凡是能够对光进行选择的技术，原则上都可用来制造光滤波器，因此光滤波器的实现形式很多。在数字光处理(DLP)显示技术中，就需要借助光滤波器来完成对色彩的分离和处理，从而实现彩色投影显示。这里，实现光滤波器用的是一种彩色滤光片，它可以精确选择欲通过的小范围波段光波，而反射掉其他不希望通过的波段。通常，彩色滤波片安装在光源的前方，光源穿过彩色滤光片后，就能得到某种特定颜色的光线。因此，在DLP投影中，彩色滤光片是产生色彩的根源。目前，DLP普遍采用数字微镜器件(DMD)微镜片反射技术，而色彩处理方面采用的光滤波器由红、绿、蓝等分色滤光片组成，可将透过的白光进行分色，并通过高速马达使其转动，然后顺序分出不同单色光于指定的光路上，最后经由其它光机元件合成并投射出全彩图像。当DLP投影系统开始工作后，输入的红绿蓝(RGB)格式的视频信号被转化为比特面格式的数据，数据将按顺序写入到DMD的静态随机存储器(SRAM)。与此同时，彩色滤光片将匀速转动起来，高压汞灯发出高强度白光，照射到彩色滤光片上。光线经过滤光片后，会有红、绿、蓝光顺序地照射在DMD上。由于光滤波处理和视频图像是同步进行的，所以当红光射到DMD上时，镜片按照红色信息应该显示的位置和强度倾斜到“开”，绿色和蓝色光及视频信号亦是如此工作。最终，人体视觉系统集中红、绿、蓝信息，在屏幕上将看到三基色合成的彩色图像。由于在单片DMD投影系统中，同一时间内只进行一次光滤波处理，每次只有一种颜色的光通过，因此会带来部分亮度的损失。同时，由于不同颜色光的光谱波长固有特性存在差别，使得色彩还原产生差别。实际的彩色滤光片由于工艺问题每个颜色不可能均匀分布并且完美的过渡到下一个颜色，这样使得色彩还原失真，这种现象在滤光片转到每个颜色的边缘最为明显。由于光滤波器本身的颜色失真使得整个投影装置颜色失真，大大降低了投影装置的色彩还原度。因此，如何使投影机既具有足够的显示亮度，同时又能充分的保证色彩的真实还原，是每个投影机厂家在产品设计中的一个关键的问题，而其中一个最重要的因素，就是光滤波处理技术的设计解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有光滤波处理技术的不足而提供的一种基于数控光滤波器的视频图像色彩补偿方法及装置。该色彩补偿方法基于数控光滤波器展开，能补偿数控光滤波器本身的滤波失真，增强视频图像显示的色彩还原性，使得色彩更加逼真、生动。
实现本发明目的的具体技术方案是:
一种基于数控光滤波器的色彩补偿方法，该方法是:利用输入视频信号的色调信息和数控光滤波器的滤波失真计算失真特征系数，通过失真特征系数以及定义的补偿参数演算出每种颜色需要的补偿值，叠加到原始的输入视频信号上，产生可以补偿数控光滤波器失真的输出视频信号，进行投影显示，视频图像的色彩还原性因此得到增强；所述的数控光滤波器由红(R)、绿(G)、蓝(B)、黄(Y)、紫红(M)和青(C)这6种颜色的滤光片构成，它们均匀分布形成一周(360° )，即从角度上说，每种颜色滤光片占60° ;该数控光滤波器由微处理器进行数字控制，6种颜色滤光片分时复用；色彩补偿的具体步骤如下:
a、计算输入的视频信号每个像素点的HSV(H代表色调，S代表色饱和度，V代表亮度)值。由于输入的视频信号是RGB格式的，因此要得到HSV格式的值，需要利用目前已知的HSV颜色空间和RGB颜色空间的转换方程；
b、计算每种颜色滤光片的失真特征系数ΛX (X对应RGBYMC中的某种颜色)
首先，利用步骤a中得到的每个像素的色调值H，与数控光滤波器每种颜色滤光片的中心角度Her，计算每种颜色滤光片的色调偏移分量Λ H ( |H-Hcr| )。所述的数控滤波器结构，每种颜色滤光片的中心角度Hcr分别定义为红色60°、绿色180°、蓝色300°、黄色120°、紫红色0°或360°、青色240° ；
接着，利用色调偏移分量Λ H以及补偿的角度范围C，计算每种颜色滤光片的失真角度AC (C/2- Δ Η)0由于输入信号为RGB格式，因此相对于数控光滤波器的一周(360° ),每种颜色占120°，即补偿的角度范围C为120°。而每种颜色滤光片是从中心向两边线性失真的，因此在计算失真特征系数时，相对于每种颜色的滤光片，补偿的角度范围是C/2;
然后，计算相对失真分量Λ m ;用上面得到的失真角度除以总的补偿角度范围，即相对
失真分量
权利要求
1.一种基于数控光滤波器的视频图像色彩补偿方法，其特征在于该方法是:利用输入视频信号的色调信息和数控光滤波器的滤波失真计算失真特征系数，通过失真特征系数以及定义的补偿参数演算出每种颜色需要的补偿值，叠加到原始的输入视频信号上，产生能够补偿数控光滤波器失真的输出视频信号进行投影显示，视频图像的色彩还原性得到增强；所述数控光滤波器具有红、绿、蓝、黄、紫红和青六种颜色滤光片，均匀分布形成一周即360° ;其色彩补偿的具体步骤如下: a、利用已知的色调、色饱和度及亮度颜色空间和红绿蓝颜色空间的转换方程，计算输入的视频信号每个像素点的色调、色饱和度及亮度值； b、计算每种颜色滤光片的失真特征系数ΛX，其中X为六种颜色中的某种 i)利用步骤a中得到的每个像素的色调值H与数控光滤波器每种颜色滤光片的中心角度Her，计算每种颜色滤光片的色调偏移分量Λ H，Λ H= I H-Hcr I ;其中:每种颜色滤光片的中心角度Hcr分别定义为红色60°、绿色180°、蓝色300°、黄色120°、紫红色0°或360。、青色 240。；)利用色调偏移分量Λ H以及补偿的角度范围C，计算每种颜色滤光片的失真角度AC，AC= (C/2-ΛΗ);其中 C 为 120° ； iii)计算相对失真分量Δ m ；Δm(
2.一种实现权利要求1所述色彩补偿方法的装置，其特征在于该装置包括数字微镜驱动板、数字微镜器件DMD、数控光滤波器及光源UHP灯；所述数字微镜驱动板包括现场可编程门阵列FPGA和微控制器ARM，微控制器ARM连接现场可编程门阵列FPGA及数控光滤波器，现场可编程门阵列FPGA连接数字微镜器件DMD，光源UHP灯照射数字微镜器件DMD ;其中，FPGA中的驱动电路包括:输入模块、HSV颜色空间转换模块、色调分离模块、色彩补偿模块、限定输出模块以及DMD驱动模块；FPGA为核心处理器，接收输入的RGB格式的视频信号，实现色彩补偿过程，并最终驱动数字微镜器件DMD ；ARM微控制器驱动数控光滤波器，保证数控光滤波器高速转动；数控光滤波器作为光源的滤色器，每一时刻光源发出的白色光只有单一色光能通过数控光滤波器照在DMD上。
全文摘要
本发明公开了一种基于数控光滤波器的视频图像色彩补偿方法及装置，其装置包括数字微镜驱动板、数字微镜器件DMD、数控光滤波器及光源UHP灯，所述数字微镜驱动板包括现场可编程门阵列FPGA和微控制器ARM，其中，FPGA是系统的核心处理器，用于实现色彩补偿，并最终驱动数字微镜器件DMD。而微控制器ARM用于驱动数控光滤波器，保证其高速转动；光源UHP灯是数字微镜器件DMD的光源，数控光滤波器作为光源的滤色器，每一时刻光源发出的白色光只有单一色光能通过数控光滤波器照在DMD上。本发明是针对数控光滤波器本身存在的滤波失真，而提出的一种色彩补偿方法及装置，增强了视频图像显示的色彩还原性。
文档编号H04N9/31GK103152583SQ20131006981
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月6日 优先权日2013年3月6日
发明者刘一清, 顾晓丽 申请人:华东师范大学