使用高维反射式显示器的光谱色彩再现的制作方法_2

文档序号:9439050阅读:来源:国知局
进行改变。可以在不需要感测、检测、测量或调整到当前环境 光照条件的情况下实现该能力或特性。
[0023] 光谱曲线的概念源于人眼中用于色觉的三种类型的锥细胞的存在。人眼中的锥细 胞集成光谱光分布以形成用于人的色觉的三个信号。色度理论的基础是基于该三色理论, 并且国际照明委员会(CIE)XYZ色彩空间已经成为用于数值色觉模型的基本色彩空间。该 数值色彩模型已经成功应用于人的色觉的色彩建模和色彩表征。
[0024] CIE定义了被称作^μ)、灭/1)和^(/1)的三个色彩匹配函数的组,其可以被看作人 眼中的产生CIE XYZ三刺激值Χ、Υ和Z的三个线性探测器的光谱灵敏度曲线的重建。这些 函数的列表数值被统称为CIE标准观察者。根据标准观察者,由下式给出用于具有色刺激 φ (λ)的色彩的三刺激值:
[0028] 其中,k是用于标准化Y通道的常数,λ是等效单色光的波长,Φ( λ)是观察者 所看到的光的色刺激函数,5μ)、: 7(1)和Ιμ)是CIE 1931标准色度观察者的色彩匹配函 数,并且A λ是波长采样间隔。
[0029] 对于非自发光物体,由下式给出色刺激函数:
[0030] Φ (λ) = R(A)S(A) (4)
[0031] 其中,RU)是物体的光谱反射因子,并且S(A)是照明体的相对光谱功率分布。
[0032] 以上等式示出了不同光照条件下的物体对人眼展现不同的色彩。该现象被称作同 色异谱。色度色彩表征保证仅特定光照条件下的色彩再现。关于照明体进行校正的系统在 不同照明体下产生不同色彩。如果色彩再现的目的是再现原始的色彩并且使经再现的色彩 匹配原始色彩而不依赖于照明体,则原始和经再现的色彩的光谱反射曲线必须相同。不幸 的是,包括CRT显示器、液晶显示器、IXD和LED显示器以及现有的反射式显示器的几乎所 有现代彩色显示器都被设计为色度色彩再现。对于反射式显示器,该问题尤为严重,因为其 色彩再现取决于照明体。在不同的照明体下,反射式显示器可能产生非常不同的色彩。
[0033] 由于在显示器上的用于产生色彩的可用基色数量非常有限(即,典型地为三个), 因而光谱色彩再现是不现实的。然而,因为AiMOD显示器中有许多基色,所以可以为光谱色 彩再现开发新的过程。应用下文描述的用于AiMOD色彩处理的过程,可以实现再现光谱色 彩的反射式彩色显示器。
[0034] 因为AiMOD显示器上的每个像素只能产生具有固定亮度的基色色彩(如果没有改 变光照条件),所以显示器不能原生地产生不同的强度级。为了产生不同形态的强度,可以 应用时间调制和空间误差扩散。本文公开的新方法不同于产生要由人眼来集成以进行色度 再现的颜色的常规误差扩散。相反,新方法通过再现图像的光谱反射率曲线来匹配(多个) 成像物体的光谱反射率。
[0035] 该解决方案相对于常规色度再现的优点是其再现源的光谱反射率曲线,而非再现 源的色度色彩。作为结果,模拟了取决于照明体的色移的行为。显示设备可以证明尤为适 用于高保真色彩再现,其在博物馆、油漆店、时尚产业、艺术产业、科学展示等中尤为有用。
[0036] 转向图1,可以设想,在一些方面中,本文公开的显示设备100可以具有连接到存 储器104、用户界面106和输入/输出(I/O)接口 108的一个或多个处理器102。用户界面 106可以包括用户界面输入部件(开关、触摸屏区等)、有线端口(例如USB、FIREWIRE? 等)、和/或具有网络接口的无线射频(BtUETOOTH?、蜂窝等)。处理器102可以访 问存储器104以经由设备接口和/或I/O接口 108的通信端口来执行数据传输,并且由此接 收光谱图像数据并将该数据存储在存储器104的数据区110中。设备驱动器可以被包括在 存储器104的数据区中,用于经由I/O接口 108与光谱成像设备、存储器设备或任何其它设 备接口连接。(多个)处理器102可以另外执行存在于存储器104中的图像处理应用112 的指令,以将存储在存储器104中的光谱图像数据提供到用户界面106的反射式显示器、或 其它显示器。
[0037] 可以设想,用户界面106的反射式显示器可以具有影响显示器性质的特定气隙。 可以基于该气隙来选择一组或多组基色,并且设备100可以被配置有数据区110中的这些 基色组。另外,可以设想,可以允许用户选择性能的等级以提高光谱反射率再现准确度或加 速图像处理。例如,性能的等级可以由用户经由I/O接口 108的用户输入部件来进行配置。 在该情况下,图像处理应用112可以分别选择由更多或更少基色构成的组。例如,应用112 可以选择十六个基色的组以用于最大光谱再现准确度,并且选择六个基色的组以用于最大 图像处理速度。应该理解,可以使用其它数量的基色,例如八个、十个、十二个、十四个等基 色。
[0038] 图2显示了用AiMOD显示器产生的六个基色的组的示例。例如,图2A示出了对应 于气隙为零的白色基色,并且图2B示出了对应于等于1170.人的气隙的黑色基色。另外,图 2C示出了对应于等于2014晨的气隙的第一蓝色基色,并且图2D示出了对应于等于2520人 的气隙的第一绿色基色。而且,图2E示出了对应于等于3363A的气隙的红色基色,并且图 2F示出了对应于等于6400A的气隙的品红色基色。通过改变气隙,每个像素一次产生基 色色彩中的一个。基色曲线的组被用作用于构建输入光谱曲线的光谱基础曲线组。因为不 能改变强度,所以基色组的组合只能产生非常有限数量的光谱色彩。如随后将介绍的,应用 时间调制和/或空间抖动来为每个基色产生不同强度级。
[0039] 现在转向图3,在操作中,图像处理应用可以执行框300处的接收将在显示设备上 显示的光谱色彩输入的过程。例如,框300可以包括经由数据接口或通信端口来接收光谱 色彩输入。替代地或另外,框300可以包括访问计算机存储器、从计算机存储器读出数据、 以及接收数据作为光谱色彩输入。处理可以从框300进行到框302。
[0040] 在框302,可以从多个可用基色中选择为光谱色彩输入的光谱反射率的最接近的 匹配的基色,其中多个可用基色中的每一个可用基色被分配有与相关联的光谱反射率的关 联。例如,框304可以包括选择最接近地匹配经修改的输入光谱色彩的光谱反射率的基色。 替代地或另外,框304可以包括通过使输入色彩的光谱反射率与多个可用基色中的每一个 可用基色的光谱反射率之间的光谱差的平方和最小化来寻找匹配光谱色彩的基色。处理可 以从框302进行到框304。
[0041] 在框304,可以在像素的时间帧的组中的时间帧中显示所选择的基色,并且可以将 剩余光谱误差传送到时间帧的组中的下一个时间帧。例如,可以在光谱图像中的对应于光 谱图像数据的像素的位置处显示基色。在一些实施方式中,可以一个接一个地处理像素。对 于每个像素,可以使用多个时间帧来再现(多个)成像物体的光谱曲线。在一些实施方式 中,对于随后的时间帧,可以重复上文描述的操作直到已经处理了所有可用时间帧。而且, 将剩余光谱误差传送到组中的下一个时间帧可以包括确定时间帧中的所选择的基色与光 谱色彩的光谱反射率之间的剩余光谱误差中的一个或多个剩余光谱误差。另外,将剩余光 谱误差传送到组中的下一个时间帧可以包括创建经调整的光谱色彩,其包括被添加到光谱 色彩输入的光谱反射率的一个或多个剩余光谱误差。此外,将剩余光谱误差传送到组中的 下一个时间帧可以包括基于经调整的光谱色彩来从多个基色中选择下一个基色。最后,将 剩余光谱误差传送到组中的下一个时间帧可以包括在时间帧的组中的下一个时间帧中显 示所选择的下一个基色。处理可以从框304进行到框306。
[0042] 在框306,可以在时间帧的组中的所有时间帧都被使用后将剩余光谱误差传送到 相邻像素以用于每个光谱带处的空间误差扩散。例如,将剩余光谱误差传送到相邻像素可 以包括在选择用于时间帧的组中的每个帧的基色后确定剩余光谱误差中的一个或多个剩 余光谱误差。另外,将剩余光谱误差传送到相邻像素可以包括执行剩余光谱误差到光谱色 彩输入的一个或多个相邻色彩的空间误差扩散。
[0043] 现在转向图4,具体描述了用于AiMOD显示器的光谱再现过程的实施方式。在 框400,可以接收光谱色彩并且将其与相邻像素的经过空间误差扩散处理的剩余光谱误差 (如果有的话)组合。所产生的光谱色彩可以用作输入光谱色彩,用于在第一时间帧中提供 对当前像素的处理。处理可以从框400进行到框402。
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