专利名称：一种激光电视色域扩展系统及方法
技术领域：
本发明属于激光电视视频显示领域，特别是一种低成本高效率的激光电视色域扩 展系统及方法。
背景技术：
广播电视标准(如SMPTE-C、EBU、ITU-R. BT. 709和sRGB等)都是基于CRT显示 器三基色特性进行定义色域的。然而CRT显示器的色域仅能显示大自然中大约76%的色 彩，许多高饱和度的色彩都不能被显示。近几年，广色域显示技术逐渐成为显示领域的研究 热点，许多广色域电视已经陆续被研制出来，如多基色电视、LED电视和激光电视，其中由于 激光电视的三基色具有光谱极窄，色纯度高，亮度大等特点，其显示色域能达到CRT色域的 170%左右，是当前广色域电视中最先进的技术。由于激光电视三基色的色度坐标不同于传统CRT三基色，标准电视信号直接应用 于激光电视将会导致颜色偏差甚至混乱，必须经过色域映射对标准电视信号进行色彩校正 才能正常显示。针对激光电视色域映射的算法已经出现，但算法一般都涉及颜色空间的变 换和色度坐标的计算，运算量较大。由于视频色域映射需要实时处理，对硬件运算速度有这 极为苛刻的要求，在对成本有着严格要求的消费市场，以上算法显然难以应用于实际。还有 一种基于三维查找表的色域映射架构，该架构仍需大量资源来实现数据存储和数据插值运 算，且线性插值算法精度不高。
发明内容
本发明为克服现有技术的缺陷，提供一种低成本高效率的激光电视色域扩展系统 及方法。该方法将色域扩展简化为多个计算量很少的运算单元，降低了色域扩展的硬件实 现成本，提高了系统的可靠性。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案它包括—个RGB信号输入模块，该模块输入标准色域RGB数字信号；一个基色转换矩阵，完成标准色域RGB数字信号向激光色域RGB数字信号的转 换；一个饱和度归一化装置，确定标准色域RGB中的饱和度系数C ；一个饱和度最大化装置，确定标准色域RGB中最大RGB值；一个扩展系统查找表，根据饱和度最大化装置确定的标准色域RGB中的最大RGB 值，输出对应的扩展系数K;一个色域扩展处理装置，它以饱和度系数C为索引，将激光色域RGB减去其中的最 小值后与扩展系数K相乘，然后乘以查找表的值，最后与激光RGB值的和作为输出。所述基色转换矩阵主要由乘法器和加法器组成，其通过3*3转换矩阵与标准RGB 数字信号做矩阵乘法完成，其中标准色域RGB中R、G、B通道分别与一个乘法器连接，三个乘法器与加法器连接，加法器与色域扩展处理装置连接；其中，基色转换矩阵为
权利要求
一种激光电视色域扩展系统，其特征是，它包括一个RGB信号输入模块，该模块输入标准色域RGB数字信号；一个基色转换矩阵，完成标准色域RGB数字信号向激光色域RGB数字信号的转换；一个饱和度归一化装置，确定标准色域RGB中的饱和度系数C；一个饱和度最大化装置，确定标准色域RGB中最大RGB值；一个扩展系统查找表，根据饱和度最大化装置确定的标准色域RGB中的最大RGB值，输出对应的扩展系数K；一个色域扩展处理装置，它以饱和度系数C为索引，将激光色域RGB减去其中的最小值后与扩展系数K相乘，然后乘以查找表的值，最后与激光RGB值的和作为输出。
2.如权利要求1所述的激光电视色域扩展系统，其特征是，所述基色转换矩阵主要由 乘法器和加法器组成，其通过3*3转换矩阵与标准RGB数字信号做矩阵乘法完成，其中标 准色域RGB中R、G、B通道分别与一个乘法器连接，三个乘法器与加法器连接，加法器与色域扩展处理装置连接；其中，基色转换矩阵为
3.如权利要求1所述的激光电视色域扩展系统，其特征是，所述基色转换矩阵在红绿蓝三基色激光器分别采用波长为635nm红色激光、532nm绿色激光和465nm蓝色激光时，转“0.9963 0.2780 -0.3235" 换矩阵为· -0.3480 0.7348 0.1338。 L 0.1983 0.0874 1.0493
4.如权利要求1所述的激光电视色域扩展系统，其特征是，所述饱和度归一化装置包 括数据比较器I，它输入端与标准色域RGB输入信号连接，输出端输出标准色域RGB中的最 小值到三个减法器I，三个减法器I为与标准色域RGB中R、G、B信号相应的减法器，并将输 入的标准色域R、G、B值分别减去数据比较器I输出的RGB中的最小值，然后将三个差值送 入数据比较器II，数据比较器II则将三个差值中的最大值输出到除法器，除法器以该最大 值为被除数，以RGB空间的最大值为除数，得到饱和系数C。
5.如权利要求1所述的激光电视色域扩展系统，其特征是，所述饱和度最大化装置包 括数据比较器III，它输入端与标准色域RGB信号输入信号连接，输出端输出标准色域RGB 中的最小值到三个减法器II，三个减法器II为与标准色域RGB中R、G、B信号相应的减法 器，三个减法器将输入的标准色域R、G、B值分别减去数据比较器III输出的RGB中的最小 值，并将三个差值分别送入三个除法器和数据比较器IV，数据比较器IV将三个差值中的最 大值作为除数送入三个除法器，三个除法器的被除数分别为三个差值，三个除法器的输出 值作为被乘数分别送入三个乘法器I，三个乘法器I以RGB空间最大值作为乘数，三个乘法 器的输出乘积作为饱和度最大化RGB。
6.如权利要求1所述的激光电视色域扩展系统，其特征是，所述扩展系数查找表由6 个256单元的表组成，每个单元均存储一个扩展系数，根据饱和度最大化装置的输出值，输出对应的扩展系数；查找表保存了所有色调颜色最大饱和度颜色的扩展系数；通过判断饱 和度最大化后RGB值中个色通道是否为0值和最大值分为6种情况，以[R G B]表示[On 255]、
、[2550η]、[η 0255]、[255η 0]和[η 2550], η 为 RGB 空间取值范围内任意 值；以上六种情况对应6个查找表，η值为对应查找表的取值索引。
7.如权利要求1所述的激光电视色域扩展系统，其特征是，所述色域扩展处理装置包 括数据比较器V，它将输入的激光RGB值中的最小值输出到三个减法器III作为除数，三个 减法器III分别以输入的激光RGB值作为被减数，将输出的三个差值分别送入三个乘法器 II作为被乘数，三个乘法器II以一维查找表中的扩展系数K作为乘数，将三个输出结果分 别送入三个乘法器III，三个乘法器III再分别与饱和度系数C相乘后，将三个乘积值分别 送入三个加法器，三个加法器再与激光RGB值中对应通道的值相加后驱动显示。
8.一种激光电视色域扩展方法，其特征是，它将输入的标准色域视频RGB信号解码为 的RGB数字信号；该RGB数字信号分别经过色域转换矩阵后转换为激光RGB信号；经过饱和 度归一化后得到饱和度系数C ；经过饱和度最大化后得到最大饱和度RGB信号，并由该信号 为索引得到色域扩展系数K ；激光色域RGB信号、饱和度系数和扩展系数K 一起进行色域扩 展处理，最终得到经过色域扩展的激光电视驱动RGB信号。
9.如权利要求1所述的激光电视色域扩展方法，其特征是，所述基色转换矩阵将标准 视频RGB信号转换到CIE-XYZ空间然后再转换到激光RGB空间；当三基色的色度坐标和光 源确定时，通过色度学转换公式计算出RGB空间到CIE-XYZ空间的转换矩阵及其逆矩阵；所 述饱和度归一化的算法为输入信号RGB中的最大值与RGB空间中规定最大值的比值即为 饱和度系数；所述饱和度最大化的算法为将输入信号RGB分别减去R、G、B其中最小的数 值，将得到的R、G、B值同时除以其中最大的数值，然后同时乘以RGB空间中规定的最大值 即为饱和度最大化后的结果；若规定RGB取值范围为
，则最终结果RGB值至少有一 个值为0，至少有一个值为255 ；所述扩展系数查找表为预先计算好的常量查找表，该表按 照最大饱和度颜色的RGB顺序排列了所有最大饱和度RGB值的扩展系数K ；所述扩展系数K 的算法为RGB空间规定的最大值与激光色域RGB中R、G、B最大值的比值减去1即为色域 扩展系数K;对于RGB数字信号范围为W255]的情况，最大分为1526种色调，需存储1526 个K值。
10.如权利要求9所述的激光电视色域扩展方法，其特征是，所述色域扩展处理的算法 为预先设计一个定义域为W 1]、值域为Wl]的递增函数f(X)，对于任意激光色域[RG B]值，驱动[Rd Gd BJ值由下式计算 通过函数表达式计算实现或由查表实现,
全文摘要
本发明涉及一种激光电视色域扩展系统及方法。该方法将色域扩展简化为多个计算量很少的运算单元，降低了色域扩展的硬件实现成本，提高了系统的可靠性。它将输入的标准色域视频RGB信号解码为的RGB数字信号；该RGB数字信号分别经过色域转换矩阵后转换为激光RGB信号；经过饱和度归一化后得到饱和度系数C；经过饱和度最大化后得到最大饱和度RGB信号，并由该信号为索引得到色域扩展系数K；激光色域RGB信号、饱和度系数和扩展系数K一起进行色域扩展处理，最终得到经过色域扩展的激光电视驱动RGB信号。
文档编号H04N9/64GK101986715SQ201010587220
公开日2011年3月16日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者万强, 刘 英, 宋刚, 张念伍, 李义辉, 栗华, 王洪君 申请人:山东大学