一种显示设备反向特征化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及颜色显示、复制以及色彩管理领域，属于色彩复制再现技术领域中的 显示设备反向特征化方法。具体涉及显示设备的反向特征化方法，尤其是一种基于三刺激 值反向计算驱动值以及基于正向特征化模型计算的反向特征化方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，显示技术的发展非常迅速，彩色图像显示设备不断更新换代，传统的CRT 显示设备几乎已经完全被各类LCD显示设备所代替。随着科学技术的不断进步，智能手机、 平板电脑等移动终端的功能越来越强大，使用者经常会在智能手机、平板电脑等移动终端 上观看视频、图片等信息，电脑不再是唯一的选择。
[0003] 随着使用者对颜色复现与显示的精度要求越来越高，为保证颜色的正确显示，做 好各类显示设备的特征化成为必要。再现一个已知色度值的颜色时，首先由该颜色的色 度值经由反向特征化模型计算出其对应的驱动值，随后显示设备才能依据该驱动值显示颜 色，一般情况下使用基于色度的特征化方法。IXD屏的显示设备与传统的CRT显示设备相 比，其色品恒定性及通道可加性都较差，因此研宄者提出了多种针对LCD显示屏的特征化 方法，但这些模型大部分是针对专业液晶显示器提出的正向特征化模型，即已知驱动值，可 以通过特征化模型计算出其对应的色度值。这些模型无法由已知的色度值计算出其对应的 驱动值，而且基本上没有考虑环境光对显示屏显示颜色的影响；徐艳芳等人的研宄结果表 明，环境光照对显示设备的颜色再现的影响不容忽视。目前常用的显示设备反向特征化方 法是查找表法，该方法需要存储大量数据，计算量大，计算速度慢，没有考虑环境光的影响。
【发明内容】
[0004] 针对以上情况，本发明的目的在于提供一种适用于在常规使用环境下的，具有RGB 三基色的普通商用液晶显示器或移动终端类显示屏的反向特征化方法。本发明考虑了环境 光对显示设备再现颜色的影响，反向特征化过程通过构建数学模型，不需要存储大量的样 本数据；本发明中反向特征化方法是在正向特征化方法的基础上提出的，与正向特征化使 用的是同一个计算模型，正向特征化是由已知的驱动值求解其对应的三刺激值，反向特征 化则是由已知的三刺激值求其对应的驱动值。正向模型分为两步，第一步假设通道可加，初 步预测给定驱动值对应的三刺激值，第二步，分空间补偿第一步的预测误差；对于反向特征 化模型，首先由目标颜色的三刺激值XYZ初步计算输入驱动值RGB，然后由正向模型预测该 输入驱动值对应的三刺激值，计算预测值乂^石与已知三刺激值XYZ之间的色差，若 色差小于设定的阈值，则计算值RGB就是已知三刺激值XYZ的颜色所对应的输入驱动值；否 贝1J，在修正计算得到的输入驱动值RGB后，再次用正向模型预测其对应三刺激值rY'Z'，直 到预测值与已知三刺激值XYZ之间的色差满足设定的色差要求。
[0005] 该方法是采取以下技术方案实现的。
[0006] -种显示设备的反向特征化方法，其特征在于其对显示设备实现反向特征化的步 骤如下。
[0007] 第一步：选取样本点，分别拟合显示设备各基色驱动值与主刺激值及色度值比值 的关系，利用以上两类关系，可计算出各基色任意驱动值对应的三刺激值，利用通道可加性 可以预测任意颜色的三刺激值，计算对该预测值进行补偿的补偿系数矩阵，建立正向特征 化模型，其具体过程按以下具体步骤执行。
[0008] 步骤1-1 :拟合显示设备各基色驱动值与主刺激值的关系，其具体步骤如下。
[0009] 步骤1-1-1 :分别对显示设备各基色驱动值dK、(!<；、dB按选定间隔取19个样本点， 测量各基色样本点的驱动值对应的三刺激值
[0010] 步骤1-1-2:分段拟合各基色的驱动值与主刺激值之间的关系，得到关系式 XK=/i(R)、Ye=/2 (G)和ZB=/3 (B)，其中，0P (0=X，Y，Z;P=R，G，B)表示各基色的三刺激值XYZ， XK、YjPZb分别是R基色、G基色和B基色的主刺激值；R、G、B分别表示R基色，G基色和B 基色的单通道驱动值。
[0011] 步骤1-2 :拟合各基色驱动值与色度值比值的关系，其具体步骤如下。
[0012] 步骤1-2-1 :利用步骤1-1中测量样本点所得三刺激值，计算各样本点的色品值比 值。对于R基色，其色品值比值分别是今和G基色的色品值比值是$和!^B基色的色品 值比值是和i
[0013] 步骤1-2-2 :分别拟合各基色驱动值与色度值比值的关系，R基色为U/為)=Fi(R) 和UK/為)=F2 (R)，G基色为Uc/jc) =F3 (G)和Uc/jc) =F4 (G)，B基色为UB/zB) =F5 ⑶和Cfb/ zB)=F6 (B) 〇
[0014] 步骤1-3 :计算各基色相等时，即灰色样本点对应的三刺激值，并将RGB颜色空间 划分为多个子空间，其具体步骤如下。
[0015] 步骤1-3-1 :假设通道可加，将等驱动值下各基色的三刺激值相加，得到理论灰色 在不同驱动值下的三刺激值XgMyYgMyZgray。
[0016] 步骤1-3-2 :对步骤1-3中的灰色样本点，测量其三刺激值XgMylYgraylZgrayl。
[0017] 步骤1-3-3 :计算灰色样本点的测量值XgMylYgraylZgrayl与理论计算值XgrayYgMyZgray 的差值，根据差值随驱动值的变化情况确定分界点，将对应各基色的驱动值分为多段，即将 RGB空间划分为多个子空间。
[0018] 步骤1-4 :在上述步骤基础上，对任意已知驱动值RGB的颜色，能初步预测其驱动 值对应的三刺激值，计算该预测值的补偿系数，其具体步骤如下。
[0019] 步骤1-4-1 :在每一个子空间中，选择样本点，测量这些样本点的驱动值RGB对应 的三刺激值xkgbykgbzkgb〇
[0020] 步骤1-4-2 :根据通道可加性原理，利用步骤1-1和1-2中得到的关系式，初步预 测这些样本点的驱动值RGB对应的三刺激值X^Y^Z^。
[0021] 步骤1-4-3 :计算样本点测量值XJJ-与模型初步预测值X 的差值 AXAYAZ。
[0022] 步骤1-4-4 :令A_RGB表示驱动值矢量的齐次坐标，B_A表示其对应的误差矢量， 即A_RGB=[RGB1]，B_A=[AXAYAZ]，T表示误差补偿系数矩阵T，则在每个子空间 中的都有B_A=A_RGB*T。由于B_A*A_RGB的具体数据均已知，可采用伪逆法计算出误差 系数矩阵T。
[0023] 第二步：获取需要显示的颜色的色度值，如果该色度值是L#aVM直，则将其转换为 三刺激值XYZ。
[0024] 第三步：由色度值三刺激值XYZ初步预测其对应的输入驱动值RGB，其计算过程按 以下具体步骤执行。
[0025] 步骤3-1 :令ZB=Z，将ZBR入正向特征化方法中拟合的B值和其对应的主刺激值ZB 的关系式ZB=/3 (B)中，计算驱动值B;利用正向特征化模型依次计算B值对应的三刺激值XB 和Yb。
[0026] 步骤3-2 :令Ye=Y-YB，将Ye代入正向特征化方法中拟合的G值和其对应的主刺激 值Ye值的关系式Ye=/2 (G)中，计算驱动值G;利用正向特征化模型依次计算G值对应的三刺 激值XjPZe。
[0027] 步骤3-3 :令XK=X-XB-Xe，将X#入正向特征化方法中拟合的R值和其对应的主刺 激值XK值的关系式X (R)中，计算驱动值R;利用正向特征化模型依次计算R值对应的三 刺激值Y#PZK。
[0028] 第四步：将驱动值RGB代入正向特征化模型，计算其对应的三刺激值计算 过程按以下步骤进行。
[0029]步骤4-1 :将R值代入关系式XK=/i(R)，G和B值分别代入关系式YfS(G)和 ZB=/3⑶中，计算各基色的主刺激值XK，ZB。
[0030] 步骤4-2 :将R值代入到关系式U/為)=Fi(R)、U/為)=F2 (R)中，G值代入到关系 式（VVc) =F3 (G)、Uc/Jg) =F4 (G)中，B值代入到关系式UB/zB) =F5 ⑶、（_FB/i%) =F6 ⑶中，计 算各基色驱动值对应的色度值比值。
[0031] 步骤4-3 :依据三刺激值和色度值之间的关系，利用步骤4-1中的主刺激值和步骤 4-2中的色品值比值，计算各基色的驱动值对应的另外两个刺激值。
[0032] 步骤4-4 :假设通道可加，计算模型初步预测的三刺激值XJA。
[0033] 步骤4-5 :根据RGB值的大小，判断该颜色点所属的子空间，选择相应的误差补偿 系数矩阵T。
[0034] 步骤4-6 :利用RGB值以及误差补偿系数矩阵T计算误差值，即三刺激值的补偿误 差值AXAYAZ。
[0035] 步骤4-7 :将步骤4-4的计算结果和步骤4-6的计算结果相加，得到正向模型预测 的三刺激值XH'。
[0036] 第五步：计算已知色度值XYZ和正向模型预测的之间的CIE1976色差，并 用不。
[0037] 第六步：判断八￡*2是否达到指定阈值要求，若AE*2F大于指定阈值，则第三步求 出的RGB值就是所求颜色色度值XYZ对应的驱动值，转第八步中止；若AE#2大于指定阈值， 则转第七步。
[0038] 第七步：按照如下步骤调整RGB值，并重复第四步到第六步。
[0039]步骤7-1 :比较计算值rYY与已知值XYZ的差值，令AXX= (X^X)/Xmx，AYY= (Y'-Y)/%^AZZ= (Z'-Z)/ZBMAX，其中，XU'是第四步所得计算值，XYZ是所求已知颜色 对应驱动值的色度三刺激值，Xmx是基色单通道R的驱动值为最大值时对应的主刺激值XK， YeMAX是基色单通道G的驱动值为最大值时对应的主刺激值Y<；，ZBMAX是基色单通道B的驱动 值为最大值时对应的主刺激值Z