专利名称：显示颜色校正的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及图像处理和显示校准，具体地讲，涉及使用图像处理的颜色显示的标准颜色实现。
背景技术：
真实世界的场景包含具有不同色调和饱和度的数百万种不同的颜色。正确地再现这些颜色是包括输入系统(例如，扫描仪、照相机和摄像机等)和输出系统(例如，打印机、显示器、大的银屏等)的所有颜色再现系统的主要目标。颜色再现的目标是准确地再现与他们感知到的颜色相同的颜色，这是非常困难的。首先，颜色再现系统的输入和输出二者具有有限的色域，这表示只有在该色域内的颜色可由输入装置记录或由输出装置再现。另外，对于不同的装置，色域也不同。一旦将颜色记录为基于一个特殊输入装置的基色的值，则该颜色值就与该输入装置有关。当发送该颜色值以再现原始颜色时，为了再现相同的颜色，输出装置应该具有与所述特殊输入装置完全相同的颜色设置。然而，情况并非都是如此，对于相同的颜色值，不同的输出装置显示不同的颜色。
电视行业已经通过对输入和输出系统设置相同的颜色标准来尝试解决这个问题。这样，由于仅需要与标准一致，所以对于显示器来说颜色再现变得较为简单，并且没必要考虑输入装置的颜色设置。尽管如此，以没有使用传统CRT荧光粉的诸如LCD、DLP和PDP的新的显示器技术来使与颜色标准完全一致是困难和昂贵的。为了实现电视机的较好的颜色再现，通常需要专业的颜色校准。同时，由于显示器变得越来越大，所以通常难以在屏幕上实现一致的颜色。因此，需要一种对非标准颜色显示器实现标准的颜色并且在那些显示器的屏幕上实现一致的颜色的方法和系统。
发明内容
本发明针对上述需要而提出。在一个实施例中，本发明提供一种这样的方法和系统对非标准颜色显示器实现标准颜色并在所述显示器的屏幕上实现一致颜色。
提供了一种使用图像处理方法在显示器上实现标准颜色的方法和对应的系统。如所述，在硬件中标准颜色的实现相对困难和昂贵。本发明改善了在硬件中存在偏差的显示器的颜色的准确性。为此，计算颜色变换需要颜色测量，所述颜色变换可将输入的颜色值变换为输出的颜色值以使所述显示器显示正确的颜色。这可被实现为所述显示器的嵌入式的变换或一种允许用户输入测量的系统，其中，该系统计算对应的变换。另外，本发明使得显示器能够在显示器的不同位置显示一致的标准颜色。这需要显示器的不同位置的颜色测量，其中，对于那些不直接测量的位置使用插值。
从下面结合附图的说明，本发明的其它特征和优点将是清楚的。
图1显示基色的两种设置，一种是装置基色的示例，另一种是由SMPTEC标准定义的标准基色。
图2显示根据本发明实施例的将输入的RGB值变换成输出的RGB值的系统的示例性方框图。
图3显示根据本发明实施例的实现一致标准颜色的系统的示例性方框图。
图4显示根据本发明实施例的一致标准颜色的示例插值系统。
具体实施例方式
现在参照附图来描述本发明的示例性实施例。在一个示例中，显示器的颜色的测量被使用。可使用用于测量从显示器输出的光的CIE Yxy或CIEXYZ值的色度计或光谱辐射计。第一示例方法需要显示器的三个测量(Yi，xi，yi)或(Xi，Yi，Zi)，i＝1，2，3，其中的每一个与输入的RGB值(Ri，Gi，Bi)，i＝1，2，3对应。如果仪器仅提供Yxy值，则从Yxy到XYZ的对应的变换如下X＝x·Y/y，Y＝Y，Z=(1y-xy-1)·Y]]>简单的方法是将三个正规化的输入的RGB值设置为(1，0，0)、(0，1，0)和(0，0，1)，并通过所述测量获得他们的CIE XYZ值。测量的Y值需要被正规化以使它们在从0至1的范围内变化。如果我们假定在依赖于装置的RGB颜色和独立于装置的XYZ颜色空间之间的颜色空间变换是线性变换，即，XYZ=M·RGB]]>则可以看出对于上述RGB颜色的三个XYZ值，可如下计算变换矩阵MM=X1X2X3Y1Y2Y3Z1Z2Z3]]>任何其它非奇异的三种颜色的测量也可被用来计算M。它初始可被假定为M=m11m12m13m21m22m23m31m32m33]]>其中，代入三个测量之后，我们有Xi=m11Ri+m12Gi+m13Bi,Yi=m21Ri+m22Gi+m23Bi,Zi=m31Ri+m32Gi+m33Bi,i=1,2,3]]>通过对i＝1，2，3的Xi、Yi和Zi的上述关系求解可获得变换矩阵M。
在本发明的一示例性实施例中，假定引入的RGB值遵守作为用于广播的标准的SMPTE-C标准。在图1中的示例点100显示两组基色。在图1中，三角形的顶点是SMPTE-C的基色，三角形本身定义SMPTE-C色域。一组是装置基色，另一组是标准基色。可以看出所述两组基色不同。通常难以在消费显示装置上实现SMPTE-C标准基色。由于引入的RGB值与SMPTE-C基色关联，所以将在具有与SMPTE-C基色不同的基色的显示器上被不正确地渲染(render)。为了渲染正确的颜色，我们需要基于两组基色之间的关系修改引入的RGB值。遵守SMPTE-C的RGB值和CIE XYZ值之间的关系如下XYZ=M0RGB=0.39350.36530.19160.21240.70110.08660.01870.11190.9582·RGB]]>因此，对于遵守SMPTE-C颜色标准的输入的RGB值(Rin，Gin，Bin)，我们可使用上述方程将它们变换成独立于装置的XYZ值。为了在具有非标准基色的显示器上实现这些XYZ值，需要计算新的RGB值(Rout，Gout，Bout)，从而通过在非标准显示器上显示(Rout，Gout，Bout)可实现从(Rin，Gin，Bin)变换的独立于装置的颜色XYZ。
如我们先前所述，依赖于装置的RGB值和独立于装置的颜色值XYZ之间的关系可从非奇异的颜色的三个测量获得。因此，可如下计算输出的颜色值(Rout，Gout，Bout)RoutGoutBout=M-1XYZ=M-1·M0·RinGinBin]]>使用上述方程，可基于输入的RGB值直接确定输出的RGB值。然而，计算的输出的RGB值可超出
范围，这表示不能由显示器从物理上产生这些值。为解决超范围的问题，在一个示例中，输出的RGB值被截至范围
。
图2显示根据本发明的将输入的RGB值变换成输出的RGB值的系统200的方框图。第一变换块210执行这样一种方法基于装置需要实现的标准基色首先将输入的RGB值变换成CIE XYZ值。第二变换块220执行这样一种方法用基于装置基色的测量的变换将CIE XYZ值变换回用于输出的RGB值。
上面的描述提供这样一种本发明的示例性实施例使用三种颜色的Yxy或XYZ颜色值的测量，并假定依赖于装置的RGB颜色空间和CIE XYZ颜色空间之间为线性变换。在根据本发明的下面的示例中，假定两种颜色空间之间为线性变换，但是对于n种颜色的测量被使用，其中，n＞3。与先前示例类似，对于n种不同的颜色测量，有3n个不同的方程(例如，当n＝3时有9个方程) 在上述线性方程中，有9个未知变量mij，i＝1，2，3和j＝1，2，3，它们可通过使最小平方拟合最小化而被确定
J1=Σi=1n(m11Ri+m12Gi+m13Bi-Xi)2,]]>J2=Σi=1n(m21Ri+m22Gi+m23Bi-Yi)2,]]>J3=Σi=1n(m31Ri+m32Gi+m33Bi-Zi)2.]]>可通过求解线性关系∂Ji∂mij=0]]>来计算使Ji最小的参数mij，其中，i，j＝1，2，3。
为了解决显示器特性的非线性(对于消费显示器而言是普通的)，使用插值以从独立于装置的XYZ颜色的两个邻近的线性变换获得依赖于装置的RGB颜色。在本发明的示例性实施例中，使用一组不同颜色的CIE XYZ值的测量。为简单起见，对于每个RGB分量测量n种颜色，即，总共3n种不同的颜色(Ri，0，0)、(0，Gi，0)和(0，0，Bi)，i＝1，2，…n。
对于输入的颜色(Rin，Gin，Bin)，测量对于它们的每个分量的颜色值最接近的RGB颜色(Ru，Gu，Bu)和(Rd，Gd，Bd)，使Rd＜Rin＜Ru、Gd＜Gin＜Gu和Bd＜Bin＜Bu。根据(Ru，0，0)、(0，Gu，0)和(0，0，Bu)的测量来计算变换矩阵Mu，使用Mu如下确定输出(Routu，Goutu，Boutu)RoutuGoutuBoutu=Mu-1·M0·RinGinBin]]>类似地，对应的变换Md通过(Rd，0，0)、(0，Gd，0)和(0，0，Bd)的测量被确定，并且被用来如下计算输出(Routd，Goutd，Boutd)RoutdGoutdBoutd=Md-1·M0·RinGinBin]]>通过对所述较上的输出(Routd，Goutd，Boutd)和较下的输出(Routd，Goutd，Boutd)进行插值可获得最终的输出(Rout，Gout，Bout)。简单的插值方法包括计算Rout=arRoutd+(1-ar)Routu,Gout=agGoutd+(1-ag)Goutu,Bout=abBoutd+(1-ab)Boutu,]]>其中，
ar=Rin-RdRu-Rd,ag=Gin-GdGu-Gd,ab=Bin-BdBu-Bd,]]>在上面的描述中，提供了变换输入的RGB颜色值以实现标准颜色的示例。本发明还可在显示器硬件中被实现，所述显示器硬件存储用于将RGB颜色从输入变换到输出以显示正确颜色的所有的参数。本发明还可被实现为显示器的校准功能，其中，用户/校准员可测量RGB输入的颜色值所需要的CIEXYZ或CIE Yxy值，然后，该硬件相应地在该显示器内建立该变换。在这种情况下，可通过诸如TV遥控器的任一输入方法将测量的值输入到显示装置。
显示装置在屏幕的不同位置可具有不同的颜色特性。为了在屏幕上补偿并实现一致标准颜色，本发明还提供在不同的显示位置(以使变换依赖于位置)使用上述方法以实现颜色一致。因此，图3显示根据本发明的实现一致标准颜色的示例系统300的方框图。将空间位置赋予输入的RGB值，在该位置测量装置的基色。第一变换块310执行基于标准基色将输入的RGB值变换成对应的CIE XYZ值的方法。第二变换块320实现基于在所述位置测量的基色将所述对应的CIE XYZ值变换回输出的RGB值的方法。如图3的示例所示，为了在每一位置输出正确的颜色，在不同的位置(空间位置)测量颜色。
对于不能进行颜色测量的位置可使用插值来实现颜色校正。因此，图4显示根据本发明的使用插值实现一致的标准颜色的示例系统400。在系统400中，测量的位置被用于将整个屏幕三角剖分成多个小的三角形。输入的RGB颜色的位置确定该位置所属的三角形的三个顶点。基于这三个不同的顶点的颜色测量来计算三个不同的RGB值。然后基于它们的空间位置对三个计算的RGB值进行插值以获得输出的RGB值。
系统400包括三角仪410、顶点探测仪420、变换块430、440、450、460和插值块470。使用变换块430将输入的RGB值变换成独立于装置的XYZ值。
三角仪410通过将显示屏幕的四个角和测量的位置用作顶点来将整个显示屏幕三角剖分成三角形。使用Delaunay三角剖分方法可实现三角剖分，或者我们可简单地测量简单网格上的颜色并将该网格三角剖分。三角剖分的每个顶点将具有它自己的变换，该变换基于对所述顶点执行的颜色测量将独立于装置的XYZ颜色变换成RGB颜色。如果对于所述角无法获得颜色测量，则可使用它们最接近的邻近的测量。对于每个输入的空间位置，顶点探测仪420可基于三角剖分的结果找到三角形。通过使用变换块430中的变换M首先将每个输入的RGB颜色变换成独立于装置的XYZ值。通过变换块440、450、460再次对变换的XYZ值进行变换以分别计算输出的RGB值输出RGB1、输出RGB2和输出RGB3。变换块440、450和460中的每一个基于在块420中查找的三角形的顶点位置之一的颜色测量来实现变换。然后在插值块470中对三个输出的RGB值进行插值以获得将被发送到显示器的最终输出的RGB值。
本发明已参照其某些优选方案被十分详细地描述，然而，其它方案也是可以的。因此，权利要求的精神和范围不应限于包含于此的优选方案的描述。
权利要求
1.一种实现视觉显示器的标准颜色的方法，该方法包括以下步骤接收输入的颜色值；计算输出的颜色值，以使在所述视觉显示器上显示的输出的颜色与在标准显示器上显示的输入的颜色值最匹配；和将所述输出的颜色发送到所述视觉显示器。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述计算输出的颜色值的步骤还包括以下步骤计算所述输入的颜色值的变换，以使在所述显示器上显示的输出的颜色与在所述标准显示器上显示的输入的颜色值最匹配。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述计算输出的颜色值的步骤还包括以下步骤用已知的输入的颜色值来测量所述显示器的物理颜色；和使用基于测量的颜色的变换来计算所述输出的颜色值。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述测量所述显示器的物理颜色的步骤还包括测量三基色CIE Yxy值或CIE XYZ值的步骤。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述测量所述显示器的物理颜色的步骤还包括对多于三种不同的颜色测量一组CIE Yxy或CIE XYZ值的步骤。
6.如权利要求3所述的方法，其中，所述通过基于测量的颜色的变换来计算输出的颜色的步骤还包括基于使用权利要求4所述的方法的三基色的测量来计算线性变换的步骤。
7.如权利要求3所述的方法，其中，所述通过基于测量的颜色的变换来计算输出的颜色的步骤还包括通过最小平方拟合基于使用权利要求5所述的方法对一组测量的值的测量来计算线性变换的步骤。
8.如权利要求3所述的方法，其中，所述通过基于测量的颜色的变换来计算输出的颜色的步骤还包括以下步骤基于对邻近的测量的值的测量来计算线性变换，并使用插值来计算所述输出的颜色。
9.一种实现视觉显示器的空间一致标准颜色的系统，包括输入装置，接收输入的颜色值和它的空间位置；计算输出的颜色值以使在所述空间位置上显示的输出的颜色与在标准显示器上显示的输入的颜色值最匹配的装置；和将所述输出的颜色发送到所述显示器的装置。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述计算输出的颜色值的装置还包含在所述显示器的不同位置获得颜色参数的测量，并计算对于不同位置实现标准颜色的变换。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述计算输出的颜色的装置还基于所述显示器的不同位置的测量的颜色参数使用插值来计算变换。
全文摘要
提出一种在不具有标准基色的显示器上实现标准颜色的方法。该方法使得具有非标准基色的显示器能够如同它具有标准SMPTE－C基色一样显示颜色。另外，提出一种在所述显示器的不同位置显示相同的标准颜色的方法。所述显示器的基色的物理参数的测量被获得并被实现为校准的显示器或由用户/校准员用诸如色度计或光谱辐射计的颜色测量工具校准的显示器。
文档编号G09G5/02GK1862653SQ200510134
公开日2006年11月15日 申请日期2005年12月13日 优先权日2005年5月12日
发明者徐宁, 金永择 申请人:三星电子株式会社