专利名称：基于实验标定法的激光电视显示的色域转换系统的转换方法
技术领域：
本发明属于激光电视视频显示领域，特别是一种在激光显示中将荧光粉三基色向激光三 基色进行色域转换的基于实验标定法的激光电视显示的色域转换系统的转换方法。
背景技术：
由于微电子技术和加工等相关技术的支持，激光电视迅速发展。激光电视以其色彩鲜明、 亮度高且色域宽，高度饱和色彩等优点，有着广阔的发展前景。然而由于现存的电视信号都 是基于CRT显示系统的，CRT的颜色显示是基于RGB三色荧光粉的，而激光电视的显示系统采 用RGB三色激光，激光的色谱与荧光粉的光谱差别很大。根据色度学基本原理，在舌形区域内， 任取三点对应的彩色作为基色，则由这三基色混合而成的所有彩色都包含在以这三点为顶点 的三角形内。因而激光电视显示系统与现存CRT的荧光显示系统在色域上存在很大差别，必须 经过转化才能进行正常的显示。
目前存在的色域转换方案大都基于纯色度学的色彩标定法，就是在CEIXYZ空间内建立CRT 的三剌激值R。G。B。与激光电视的三刺激值R,G^之间的一一对应关系。也就是说，通过CEIXYZ 空间这个平台，建立理论上的转换模型，这个模型能够在给定CRT的剌激值R。G凡，找到与之 相对应的LD的三剌激值R&Bi,使得两者显示的色彩理论上完全一致。遗憾的是，该空间是感 官非线性的，即它们不能根据相对位置来预测颜色。这就说明了经过理论得出的结论在感官 上和计算值之间是非线性的，因而，使得映射前后的图像有了一定的色度偏差。经过上述转 换后的图像还要进行相关的彩色图像的处理才能得以修正，从而无形中增加了信号处理难度， 并且也为硬件的实现带来了困难。而且基于纯色度学的色彩标定法是假定显示器的纯理想状 态，如当输入电压变化时，由RGB各枪单独产生色坐标不变、RGB各枪分别作用在各自对应 的磷粉上，彼此之间互不影响、在给定位置的光输出不依赖于其他位置的输入、RGB各枪对一 个恒定输入响应不随时间而变化、RGB通道的响应独立于屏幕位置等等，而往往显示器并不完 全满足这些假设，有时候远远大于人眼可分辨色差对应的色坐标变化，因此用它们进行定量 显色的精度将受到理论模型的假设的限制而不会太高。
发明内容
本发明为克服现有技术的缺陷，提供一种基于实验标定法的激光电视显示的色域转换系 统的转换方法，能够实现CRT荧光色域到激光显示色域的完美转换，并且计算量不大。 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种基于实验标定法的激光电视显示的色域转换系统的转换方法，它的步骤为
1) 计算机输出两路数字RGB信号分别给CRT显示器和LD显示器；
2) 分光辐射光谱仪分别采集CRT显示器和LD显示器屏幕中显示的RGB信号，并将其转 换为Lab值，然后送入计算机保存数据；
3) 计算机利用收到CRT显示器和LD显示器的Lab值，根据相同的Lab值分别对应的CRT 显示器RGB值和LD显示器的RGB值，建立Lab值、CRT显示器的原始RGB值和LD显示器原 始对应RGB值的对应关系数据库，完成学习过程；
4) 利用对应关系数据库进行色域匹配；
5) 然后进行虚拟色域扩展；
6) 最后在另一LD显示器上显示。
所述步骤2)中，CRT显示器采用符合EBU标准的CRT显示器；测试CRT显示器过程为 计算机从0到255依次改变测试区域RGB三通道的数据值，相应的发出的是24bit的真彩色； 对于CRT显示器，这24bit的彩色信息，经过D/A转换器、Y变换后直接驱动CRT显示器的 RGB三枪，产生相应的色彩；分光光度计测定测试区域测出每一组RGB值对应的L，a,b色度值，并送入计算机，计算机纪录并存储这些L， a, b色度值和与之对应的24bit的数值。
所述步骤2)中，LD显示器测试过程为计算机还将24bit的真彩色信号直接送入激光 电视显示屏，分光光度计对激光电视显示屏进行测定，将测试区域测出每一组RGB值对应的 L, a， b色度值，送入计算机；计算机纪录并存储这些L, a, b色度值和与之对应的24bit真彩 色的数值。
所述步骤4)色域匹配过程为根据步骤3)建立的对应关系数据库，将在Lab空间中 Lab值相同的颜色从CRT的RGB值转化成LD对应的RGB值，完成色域匹配。
所述步骤5)中，虚拟色域扩展过程为通过处理器将数字RGB转换到XYZ色域空间，寻找 到色域图中的白色中心点，对转换后的RGB进行处理，计算出颜色RGB与白点的中心距离，然 后按照距离成线性比例的进行拉伸，将荧光色域的全部颜色都均匀转换到相应的激光色域中。
本发明CRT的标定装置给定CRT的刺激值R。G。B。，用实验的方法通过自学习找到与之相对应 的激光显示的三刺激值^GiBj,使得两者显示的色彩理论上完全一致。色域匹配装置基于快速 査找算法进行色域的映射，使接收荧光粉三基色信号的激光显示获得正确的颜色再现，达到 颜色正确还原的目的。虚拟色域扩展装置在虚拟色域进行按比例拉伸，从而将荧光粉三原色 的小色域扩展为激光三原色大色域，实现荧光粉色域以外的激光色域中饱和度更高的颜色。 其特征在于色域转换时采用了基于实验的自学习方法进行色域标定，而且标定是在CIE L*a*b*空间进行，Lab色彩模型色域宽阔而且它弥补了RGB色彩模型色彩分布不均的不 足。
CRT的标定装置，即实验标定法的硬件为
颜色标定的CRT显示器采用符合EBU标准的CRT显示器，将作为颜色标定的模型显示屏。 校正系数模块采用国家广播标准；y=2.3。
根据CIE标准进行数据采集，CRT显示器、激光电视显示屏标定数据的测试在暗室中进行， 测试前CRT显示器按照CIE规定进行12h预热。 CRT显示器参数设置为
CRT显示器亮度64. 24cd/m2 (三个通道的RGB值(0-255)均为255时)
LD显示器亮度80cd/m2 (三个通道的RGB值(0-255)均为255时)
CRT显示器白场xi. 3127, y =0. 3290( D65)
LD显示器白场:x=0. 2824, y =0.2774( D65)
显示器颜色偏移量0
分光光度计的参数设置为 视角1°
波长范围370-730nm
对CRT显示器、激光电视显示屏的颜色域按CIE规定的方式采样，以与显示器中心，同心的
边长为9cm的正方形为测试区域。保持显示器屏幕测试区域以外为黑色背景。 .
数据采集如下计算机从0到255依次改变测试区域RGB三通道的数据值，相应的发出 的是24bit的真彩色。对于CRT显示器，这24bit的彩色信息，经过DM数模转换、y变换 后直接驱动CRT显示器的RGB三枪，产生相应的色彩。而分光光度计测定测试区域测出每一 组RGB值对应的L, a, b色度值，并送入计算机。计算机纪录并存储这些L, a， b色度值和与之 对应的24bit的数值。对于激光电视显示屏，整个过程与CRT类似，只不过计算机发出的RGB三基色24bit的 数字彩色信息送入驱动电路的数字口，由这个驱动电路来完成对液晶板的控制，从而产生相 应的颜色。这样只要给定一个RGB三基色二进制驱动数据，就能找到一个与之匹配的L,a，b 值，同时也就找到了与此L， a， b值匹配的驱动LD的RGB24bit的数据值。
这样通过学习建立好数据库，然后利用快速査找就能够在给定CRT显示器的刺激值 RcGcBc,找到与之相对应的激光电视显示屏的三刺激值&GlBu就能在激光电视显示器上显示 与CRT显示器上显示的一样的色彩，而且显示的色彩范围也和CRT —致。以上的整个过程其 实就是从CRT显示器显示的色彩到激光电视显示屏的色彩的标定过程，同时也完成了色域匹 配的过程。
这种色域匹配关系建立以后，普通的CRT现实的视频信号能相应地转换成激光的电信号， 从而实现色彩的正确重现，即色彩重现。以上的色域匹配虽然能够保证两者的彩色显示一致， 但却不能展示激光显示大色域、高饱和色的优势，因此，本发明又增加了虚拟颜色扩展部分 来实现由荧光粉三基色的小色域延伸到激光显示的大色域的方法。具体方法如下
将接收过来的现有制式信号转换为激光RGB制式，寻找到色域图中的白色中心点，对转 换后的激光颜色制式进行处理，计算出颜色三刺激值RJ3A与白点的中心距离，然后按照距离 成比例的进行拉伸，将荧光色域的全部颜色都均匀转换到相应的激光色域中。
本发明的有益效果是运算量小，显示效果好，能够实现CRT荧光色域到激光显示色域 的完美转换
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
一种基于实验标定法的激光电视显示的色域转换系统的转换方法，它的步骤为
1) 计算机输出两路数字RGB信号分别给CRT显示器和LD显示器；
2) 分光辐射光谱仪分别采集CRT显示器和LD显示器屏幕中显示的RGB信号，并将其转 换为Lab值，然后送入计算机保存数据；
3) 计算机利用收到CRT显示器和LD显示器的Lab值，根据相同的Lab值分别对应的CRT 显示器RGB值和LD显示器的RGB值，建立Lab值、CRT显示器的原始RGB值和LD显示器原 始对应RGB值的对应关系数据库，完成学习过程；
4) 利用对应关系数据库进行色域匹配；
5) 然后进行虚拟色域扩展；
6) 最后在另一LD显示器上显示。
所述步骤2)中，CRT显示器采用符合EBU标准的CRT显示器；测试CRT显示器过程为 计算机从0到255依次改变测试区域RGB三通道的数据值，相应的发出的是24bit的真彩色； 对于CRT显示器，这24bit的彩色信息，经过D/A转换器、Y变换后直接驱动CRT显示器的 RGB三枪，产生相应的色彩；分光光度计测定测试区域测出每一组RGB值对应的L, a， b色度 值，并送入计算机，计算机纪录并存储这些L,a,b色度值和与之对应的24bit的数值。
所述步骤2)中，LD显示器测试过程为计算机还将24bit的真彩色信号直接送入激光 电视显示屏，分光光度计对激光电视显示屏进行测定，将测试区域测出每一组RGB值对应的 L, a， b色度值，送入计算机；计算机纪录并存储这些L, a， b色度值和与之对应的24bit真彩 色的数值。
所述步骤4)色域匹配过程为根据步骤3)建立的对应关系数据库，将在Lab空间中 Lab值相同的颜色从CRT的RGB值转化成LD对应的RGB值，完成色域匹配。
所述步骤5)中，虚拟色域扩展过程为通过处理器将数字RGB转换到XYZ色域空间， 寻找到色域图中的白色中心点，对转换后的RGB进行处理，计算出颜色RGB与白点的中心距 离，然后按照距离成线性比例的进行拉伸，将荧光色域的全部颜色都均匀转换到相应的激光 色域中。
权利要求
1. 一种基于实验标定法的激光电视显示的色域转换系统的转换方法，其特征是，它的步骤为1)计算机输出两路数字RGB信号分别给CRT显示器和LD显示器；2)分光辐射光谱仪分别采集CRT显示器和LD显示器屏幕中显示的RGB信号，并将其转换为Lab值，然后送入计算机保存数据；3)计算机利用收到CRT显示器和LD显示器的Lab值，根据相同的Lab值分别对应的CRT显示器RGB值和LD显示器的RGB值，建立Lab值、CRT显示器的原始RGB值和LD显示器原始对应RGB值的对应关系数据库，完成学习过程；4)利用对应关系数据库进行色域匹配；5)然后进行虚拟色域扩展；6)最后在另一LD显示器上显示。
2. 如权利要求1所述的基于实验标定法的激光电视显示的色域转换系统的转换方法，其 特征是，所述步骤2)中，CRT显示器采用符合EBU标准的CRT显示器；测试CRT显示器过程 为计算机从0到255依次改变测试区域RGB三通道的数据值，相应的发出的是24bit的真 彩色；对于CRT显示器，这24bit的彩色信息，经过D/A转换器、Y变换后直接驱动CRT显 示器的RGB三枪，产生相应的色彩；分光光度计测定测试区域测出每一组RGB值对应的L， a， b 色度值，并送入计算机，计算机纪录并存储这些L, a， b色度值和与之对应的24bit的数值。
3. 如权利要求1所述的基于实验标定法的激光电视显示的色域转换系统的转换方法，其 特征是，所述步骤2)中，LD显示器测试过程为计算机还将24bit的真彩色信号直接送入 激光电视显示屏，分光光度计对激光电视显示屏进行测定，将测试区域测出每一组RGB值对 应的L, a, b色度值，送入计算机；计算机纪录并存储这些L, a, b色度值和与之对应的24bit 真彩色的数值。
4. 如权利要求1所述的基于实验标定法的激光电视显示的色域转换系统的转换方法，其 特征是，所述步骤4)色域匹配过程为根据步骤3)建立的对应关系数据库，将在Lab空间 中Lab值相同的颜色从CRT的RGB值转化成LD对应的RGB值，完成色域匹配。
5. 如权利要求1所述的基于实验标定法的激光电视显示的色域转换系统的转换方法，其 特征是，所述步骤5)中，虚拟色域扩展过程为通过处理器将数字RGB转换到XYZ色域空 间，寻找到色域图中的白色中心点，对转换后的RGB进行处理，计算出颜色RGB与白点的中 心距离，然后按照距离成线性比例的进行拉伸，将荧光色域的全部颜色都均匀转换到相应的 激光色域中。
全文摘要
本发明公开了一种基于实验标定法的激光电视显示的色域转换系统的转换方法。它能够实现CRT荧光色域到激光显示色域的完美转换，计算量不大。其方法为1)计算机输出两路数字RGB信号分别给CRT显示器和LD显示器；2)分光辐射光谱仪分别采集CRT显示器和LD显示器屏幕中显示的RGB信号，并将其转换为Lab值，然后送入计算机保存数据；3)计算机利用收到CRT显示器和LD显示器的Lab值，根据相同的Lab值分别对应的CRT显示器RGB值和LD显示器的RGB值，建立Lab值、CRT显示器的原始RGB值和LD显示器原始对应RGB值的对应关系数据库，完成学习过程；4)利用对应关系数据库进行色域匹配；5)然后进行虚拟色域扩展；6)最后在另一LD显示器上显示。
文档编号H04N9/64GK101534452SQ20091002053
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者强 万, 英 刘, 刚 宋, 张纯波, 李庆华, 汪延东, 王洪君, 王纯纯, 邱天星 申请人:山东大学