一种投影仪投影的色彩自动模拟方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及色彩校正领域，尤其涉及一种投影仪投影的色彩自动模拟方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 高分辨率的、亮度的显示系统在科学计算的可视化、工业设计、虚拟制造、娱乐、军 事仿真等领域得到了越来越多的应用。但是由于很多因素的影响，可能会导致画面偏色或 者亮度上存在问题。这时就需要一个系统对画面的颜色和亮度等进行处理。
[0003] 在使用投影仪投影过程中，会因为以下因素导致画面质量不佳： 视频源本身品质的原因：使用的色彩超出投影仪能力，如过度饱和色等；色彩亮度不 足或过亮等亮度问题；色彩对比度不足或过度；偏色等。
[0004] 投影仪原因：设置原因导致偏色、亮度、对比度等不正确；本身固有偏色；本身固 有的能力不足，如壳度不足等。
[0005] 投影幕原因：增益不足；对比度能力不足，无法反应细微亮度差；局部色阶会出现 爆色；偏色。
[0006] 另外，同一投影项目由于硬件、环境等原因，也会导致其在每个场合的投影效果不 一样，因此如何根据不同的环境来调节影片，使它到达一个最好的效果，就需要很多制作人 员到现场参与制作。投影项目运行过程中因设备老化问题，导致投影效果受到影响，而现有 技术中并未出现有一种投影仪投影的色彩自动模拟的方法，实现在节约大量人力物力的情 况下获得最佳的投影效果。
[0007] 因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0008] 鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种投影仪投影的色彩自动模 拟方法及系统，旨在解决现有技术中根据不同的环境来调节影片时需要大量制作人员到现 场参与制作，浪费人力物力的问题。
[0009] 本发明的技术方案如下： 一种投影仪投影的色彩自动模拟方法，其中，包括以下步骤： A、 通过对图像进行灰度表现和色彩表现的测量，获得亮度曲线和对比度曲线； B、 根据亮度曲线和对比度曲线获得修正后的亮度和对比度。
[0010] 所述投影仪投影的色彩自动模拟方法，其中，所述步骤A之前包括： S、通过照相机采集图像，并将图像分为三部分：中间白色部分，用于照相机对焦和颜色 参考；色阶部分，用于获取亮度值和对比度值；背景部分，用于突出色阶部分。
[0011] 所述投影仪投影的色彩自动模拟方法，其中，所述步骤A具体包括： A1、分别将图像中的色阶部分分割为N个色阶，获取每个色阶所对应的亮度值和对比 度值； A2、将每个色阶的亮度值和对比度值分别连接起来，并通过最小二乘法拟合曲线，获得 亮度曲线和对比度曲线。
[0012] 所述投影仪投影的色彩自动模拟方法，其中，所述步骤B具体包括： B1、将每个色阶代入亮度曲线和对比度曲线中，分别获得修正后的亮度和对比度。
[0013] 所述投影仪投影的色彩自动模拟方法，其中，在对图像进行灰度表现和色彩表现 的测量中，采用多点测量的方法获取每个色阶所对应的亮度平均值和对比度平均值；所述 多点包括4点、5点、9点、16点中的一种或多种。
[0014] 所述投影仪投影的色彩自动模拟方法，其中，还包括图像进行偏色判断。
[0015] 一种投影仪投影的色彩自动模拟系统，其中，所述系统包括： 测量模块、用于通过对图像进行灰度表现和色彩表现的测量，获得亮度曲线和对比度 曲线； 修正模块、用于根据亮度曲线和对比度曲线获得修正后的亮度和对比度。
[0016] 所述投影仪投影的色彩自动模拟系统，其中，所述还系统包括： 获取模块、用于通过照相机采集图像，并将图像分为三部分：中间白色部分，用于照相 机对焦和颜色参考；色阶部分，用于获取亮度和对比度；背景部分，用于突出色阶部分。
[0017] 有益效果：本发明公开一种投影仪投影的色彩自动模拟方法及系统，其通过对图 像进行灰度表现和色彩表现的测量，获得亮度曲线和对比度曲线，并根据亮度曲线和对比 度曲线获得修正后的亮度和对比度。本发明通过对正在用投影仪投影的屏幕进行图像采 集，获取投影仪的参数，并在电脑上模拟投影仪的最终投影效果，使得用户能随时掌握投影 仪现场投影情况，并随时根据现场环境进行投影仪参数调节，获得最佳的投影效果，具有极 高的实用性及市场应用前景。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明投影仪投影的色彩自动模拟方法流程图。
[0019] 图2为本发明投影仪投影的色彩自动模拟装置的位置示意图。
[0020] 图3为本发明所拍摄图像分成白色部分、色阶部分和背景部分的示意图。
[0021] 图4为本发明灰度表现中的灰色色阶示意图。
[0022] 图5为本发明灰度表现中的拟合曲线示意图。
[0023] 图6为本发明投影仪投影的色彩自动模拟方法中步骤SlOO的具体流程图。
[0024] 图7为本发明投影仪投影的色彩自动模拟方法中步骤S200的具体流程图。
【具体实施方式】
[0025] 本发明提供一种投影仪投影的色彩自动模拟方法及系统，为使本发明的目的、技 术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026] 请参见图1，本发明提供一种投影仪投影的色彩自动模拟方法，其包括以下步骤： S100、通过对图像进行灰度表现和色彩表现的测量，获得亮度曲线和对比度曲线； S200、根据亮度曲线和对比度曲线获得修正后的亮度和对比度。
[0027] 另外，请参见图2,本发明实施例是通过对正在用投影仪投影的屏幕进行图像采 集，获取投影仪的参数，并在电脑上模拟投影仪的最终投影效果，使得用户能随时掌握投影 仪现场投影情况，并随时根据现场环境进行投影仪参数调节，获得最佳的投影效果。
[0028] 具体地，本发明使用高清工业摄像头或单反相机等优质图像采集设备采集每个投 影仪投影的图像，并通过分析图像，获得每个投影仪的原始参数，其包括：灰度表现和红、 绿、蓝三原色的色彩表现。其中，灰度表现主要针对的是投影仪的亮度和对比度方面，投影 仪本身的设置以及灯泡的使用情况，都会影响投射画面的亮度/对比度，通过测量灰度表 现以便调整投影仪的参数或更换灯泡；而色彩表现主要是针对投影画面的偏色现象，针对 红、绿、蓝三原色做定性分析，可以获得投影仪在红、绿、蓝上的不同色彩效果。
[0029] 首先对本发明中出现的名词进行如下解释：亮度是指画面的明亮程度，其单位是 cd/m 2或称nits ;对比度则是屏幕上同一点最亮时（白色)与最暗时(黑色)的亮度比值，高的 对比度意味着相对较高的亮度和呈现颜色的艳丽程度，像素的亮度值在0至255之间，靠近 255的像素亮度较高，靠近0的亮度较低，（亮度）=0. 299*R + 0. 587*G+0. 114*B ;像素就 是图像的最基本单位，一张图像可能具有一个或者多个像素，越高位的像素，所拥有的色板 也就越丰富，越能表达颜色的真实感；像素值大都用RGB表示，RGB色彩模式是工业界的一 种颜色标准；而对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级 的测量，通过像素值可以计算对比度。
[0030] 在步骤SlOO中，通过对图像进行灰度表现和色彩表现的测量，获得原始参数，并 对原始参数进行分析，经计算获取对投影图像的校准参数，其包括亮度校准参数、对比度校 准参数和三原色校准参数，进一步可以获得亮度曲线和对比度曲线。
[0031] 随后进入步骤S200中，即根据亮度曲线和对比度曲线获得修正后的亮度和对比 度。通过校准参数即修正后的亮度和对比度，可以在电脑上模拟原始参数下的投影仪投影 效果及校准参数后的投影仪投影效果，给影视制作和颜色校正起辅助作用，也能给现场用 户提供远程指导，本发明所述投影仪投影的色彩自动模拟方法简单易实现，且制作成本低， 具有实际应用价值。
[0032] 在本发明较佳实施例中，还需要对参考图进行制作，具体地，在照相机拍摄之前， 为了避免光的影响，需要在避光的环境下进行拍摄。相机打到M档(手动模式）设置参数， 关闭相机中的自动校正功能、选择自动白平衡、评价测光功能等手动模式参数，这样可以拍 摄真实环境中的效果。其中，关闭相机中的自动校正功能可以避免照相机的自动处理图像 导致的拍摄结果不真实问题。参考图的制作步骤为：通过照相机采集图像，并将图像分为 三部分：中间白色部分，用于照相机对焦和颜色参考；色阶部分，用于获取亮度值和对比度 值；背景部分，要颜色鲜艳、颜色多，用于突出色阶部分。
[0033] 在采集参考图的图像时需进行四次拍摄(分别获取红、绿、蓝、灰四种色阶)，如图3 所示，取图像的中间白色部分和色阶部分（图中上下两条色阶均为16等分，且为彩色，未标 出颜色)，所述色阶部分中的色阶又分为灰、红、绿、蓝四种颜色，其中灰色用于进行灰度测 量以获得灰度表现；而红、绿、蓝色用于进行色彩测量以获得色彩表现。
[0034] 在进行灰度表现和色彩表现时一般先对图像进行偏色判断。本发明在CIE Lab 颜色空间下进行偏色图像的检测，其中Lab颜色空间中的L分量用于表示像素的亮度， 取值范围是[0, 100]，表示从纯黑到纯白；a表示从红色到绿色的色度范围，取值范围是 [127,-128] ;b表示从黄色到蓝色的色度范围，取值范围是[127,-128]。
[0035] 优选地，本发明实施例中可以通过等效圆的方法检测偏色，其具体公式如下：
其中，M、N为图像的宽高，a、b是指CIE Lab空间的a - b。da、db分别是a、b色度范 围的平均值。在a - b色度平面上，等效圆的中心坐标为（da，db )，半径为M。等 效圆的中心到a - b色度平面中性轴原点为（a = 0，b = 0)的距离D。由等效圆在a -b色度平面上的具