專利名稱：圖像顯示裝置、圖像處理方法、程序和存儲(chǔ)介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)輸入圖像進(jìn)行期望的色彩校正的圖像顯示裝置、圖像處理方法、程序和存儲(chǔ)介質(zhì)。
背景技術(shù)：
由于色彩重現(xiàn)的范圍隨圖像顯示裝置，例如投影儀的類型而不同，所以顯示圖像的色彩可能會(huì)改變。為避免這個(gè)問題，用一個(gè)稱為色彩匹配的處理過程將圖像處理單元的色彩特征和普通CRT顯示器的色彩特征相匹配。
當(dāng)采用圖像顯示裝置，例如投影儀時(shí)，重要的是重現(xiàn)作者想要的圖像，即使在外界環(huán)境改變時(shí)也是如此。尤其是，當(dāng)不考慮外界照明的亮度或色彩或投影平面的色彩隨外界環(huán)境的變化而改變時(shí)，就很難正確重現(xiàn)色彩。
色彩校正表通常用于根據(jù)外界環(huán)境進(jìn)行色彩匹配和校正。
但是，由于存儲(chǔ)容量的限制，圖像顯示裝置，例如投影儀很難在色彩校正表中儲(chǔ)存大量數(shù)據(jù)。也就是說，由于每個(gè)投影儀差異很大，因此有必要存儲(chǔ)與每臺(tái)儀器相匹配的色彩校正表。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供在節(jié)省存儲(chǔ)容量的同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)色彩重現(xiàn)的圖像顯示裝置、圖像處理方法、程序以及存儲(chǔ)介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的圖像處理，并顯示圖像的圖像顯示裝置包括第一色彩校正單元，用于參考三維色彩校正表，對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，以使圖像顯示裝置的色彩特征和基于圖像顯示裝置的特征值的參考色彩特征相匹配；第二色彩校正單元，用于參考一維色彩校正表，對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，以根據(jù)周圍環(huán)境校正圖像顯示裝置的色調(diào)特征。
圖像顯示裝置，根據(jù)所述對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的圖像處理并顯示圖像，由第一色彩校正單元參考三維色彩校正表，對(duì)輸入圖像進(jìn)行期望的色彩校正，以使圖像顯示裝置的色彩特征和基于圖像顯示裝置的特征值的參考色彩特征相匹配。由第二色彩校正單元參考一維色彩校正表，對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境校正圖像的灰度等級(jí)。
所述圖像顯示裝置還包括第一重寫單元，用于重寫三維色彩校正表，以使第一色彩校正單元能根據(jù)周圍環(huán)境來校正圖像顯示裝置的色彩特征。
所述圖像顯示裝置還包括第二重寫單元，用于重寫三維色彩校正表，以使第一色彩校正單元能根據(jù)特征值來校正三維色彩校正表中的格點(diǎn)數(shù)據(jù)。
在所述圖像顯示裝置中，用于第二色彩校正單元的一維色彩校正表用來校正外界照明亮度的變化。
在所述圖像顯示裝置中，用于第一色彩校正單元的三維色彩校正表用來校正投影平面上色彩的變化。
在所述圖像顯示裝置中，用于第一色彩校正單元的三維色彩校正表用來校正外部照明色彩的變化。
所述圖像顯示裝置還包括輸入特征值的單元。
所述圖像顯示裝置可以是投影儀。
在所述圖像顯示裝置中，當(dāng)特征值是參考特征值時(shí)，第二重寫單元不重寫格點(diǎn)數(shù)據(jù)。
在所述圖像顯示裝置中，當(dāng)參考由第一重寫單元重寫的三維色彩校正表進(jìn)行期望的圖像處理時(shí)，如果輸入圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到色域外，則在保持每個(gè)色彩部分的變化率的同時(shí)，通過減小校正量來把所述輸入圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到色域內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的對(duì)輸入到顯示裝置的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理的圖像處理方法包括第一色彩校正步驟，參考三維色彩校正表，對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，使得圖像顯示裝置的色彩特征和基于圖像顯示裝置的特征值的參考色彩特征相匹配；第二色彩校正步驟，參考一維色彩校正表，對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，以根據(jù)周圍環(huán)境校正圖像顯示裝置的色調(diào)特征。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)輸入到顯示裝置的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理的由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的指令程序包括第一色彩校正處理，參考三維色彩校正表對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，以使所述圖像顯示裝置的色彩特征和基于圖像顯示裝置的特征值的參考色彩特征相匹配；第二色彩校正處理，參考一維色彩校正表對(duì)所述輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，相應(yīng)于周圍環(huán)境來校正所述圖像顯示裝置的色調(diào)特征。
本發(fā)明還包括一個(gè)存儲(chǔ)所述程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的投影儀中的圖像處理器的功能框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的投影儀內(nèi)第一色彩校正器110和第二色彩校正器120操作流程圖；圖3是第一色彩校正表生成器112生成色彩校正表的流程圖；圖4是存儲(chǔ)在LUT數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元114的LUT數(shù)據(jù)生成流程圖；圖5是LUT數(shù)據(jù)生成過程；圖6是CRT色彩與投影儀色彩的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖7是圖3中步驟S10的照明色彩的校正量計(jì)算流程圖；圖8是圖3中步驟S12的屏幕色彩的校正量計(jì)算流程圖；圖9是圖3步驟S14的3D-LUT中值的轉(zhuǎn)化流程圖；圖10是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中第二色彩校正表生成器150重寫/生成色彩校正表的流程圖；
圖11是第二色彩校正表生成器150計(jì)算校正曲線流程圖；圖12是不同環(huán)境下的γ曲線顯示圖；圖13是不同環(huán)境下的歸一化γ曲線圖；圖14是不同環(huán)境下的歸一化γ曲線在參考點(diǎn)Do重疊的狀態(tài)圖；圖15是校正后的輸出特征的校正圖表；圖16是調(diào)整校正曲線的校正量的圖表；圖17是Dout和Din之間關(guān)系圖表；圖18是校正曲線的近似過程圖；圖19是通過改變Do值而得到的校正曲線示例圖(1)；圖20是通過改變Do值而得到的校正曲線示例圖(2)；圖21是第三色彩校正器130的色彩校正圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于投影儀的色彩校正表的生成(圖2中步驟203的處理)流程圖。
最佳實(shí)施方式下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
第一實(shí)施例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置的第一實(shí)施例的投影儀內(nèi)的圖像處理器100的功能框圖。除投影儀外，本發(fā)明的圖像顯示裝置包括一個(gè)CRT和一個(gè)LCD顯示器。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，投影儀內(nèi)的圖像處理器100包括第一色彩校正器，其作用是根據(jù)周圍環(huán)境來校正投影儀的色彩特征以及根據(jù)由第一色彩校正表生成器112生成的色彩校正表(LUT)進(jìn)行色彩匹配；第二色彩校正器120，其作用是基于由第二色彩校正表生成器150生成的色彩校正表，相應(yīng)于周圍環(huán)境來校正投影儀的色調(diào)特征；第三色彩校正器130，其作用是調(diào)整液晶光閥的輸出特征；以及L/V(光閥)驅(qū)動(dòng)單元140，其作用是驅(qū)動(dòng)液晶光閥以投影要顯示的圖像。
另外，圖像處理器100還包括為投影儀輸入γ值的γ值輸入單元116；用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)(轉(zhuǎn)換值和LUT數(shù)據(jù))和格點(diǎn)數(shù)據(jù)的LUT數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元114，為了生成三維色彩校正表(3D-LUT)以根據(jù)周圍環(huán)境進(jìn)行色彩匹配和色彩特征校正，這兩個(gè)單元在色彩校正表中是互相關(guān)聯(lián)的；存儲(chǔ)參考環(huán)境中投影儀輸出特征信息的裝置特征存儲(chǔ)器160；測量屏幕上反射的投影儀和外部照明的光亮度的光學(xué)傳感器170；第一色彩校正表生成器112，其作用是基于從γ值輸入單元116輸入的γ值、LUT數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元114存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)、光學(xué)傳感器170測得的色彩值以及裝置特征存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的信息來生成三維色彩校正表，以根據(jù)周圍環(huán)境進(jìn)行色彩匹配和校正投影儀的色彩特征。
而且，圖像處理器100還具有第二色彩校正表生成器150，其作用是基于光學(xué)傳感器170測得的色彩值和裝置特征存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的信息，生成一維色彩校正表(1D-LUT)，以根據(jù)周圍環(huán)境來校正色調(diào)特征。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例的投影儀中，首先，第一色彩校正器110參考由第一色彩校正表生成器112生成的色彩校正表，根據(jù)周圍環(huán)境，對(duì)由個(gè)人電腦或類似儀器提供的輸入圖像信號(hào)進(jìn)行色彩匹配和色彩特征校正。其次，第二色彩校正器120參考由第二色彩校正表生成器150生成的色彩校正表，根據(jù)周圍環(huán)境，對(duì)經(jīng)過色彩匹配和色彩特征校正后的圖像信號(hào)進(jìn)行色調(diào)特征校正。然后，第三色彩校正器130考慮液晶光閥的輸出特征，對(duì)經(jīng)過色調(diào)校正后的圖像信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。最后，L/V驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)調(diào)整后的模擬信號(hào)，驅(qū)動(dòng)液晶光閥以投影圖像進(jìn)行顯示。
圖像處理器100的處理過程如色彩校正表生成過程和下述圖像處理器100執(zhí)行的圖像處理過程這樣的過程是由下述的投影儀20內(nèi)的程序存儲(chǔ)單元(未示出)存儲(chǔ)的圖像處理程序來實(shí)現(xiàn)的。程序存儲(chǔ)單元構(gòu)成存儲(chǔ)圖像處理程序的存儲(chǔ)介質(zhì)。圖像處理程序本身也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
(1)第一色彩校正器110的色彩校正參見圖2，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，下面來描述投影儀內(nèi)第一色彩校正器110的操作過程。
首先，在使用本發(fā)明的投影儀之前，預(yù)先生成色彩校正表，然后將其存儲(chǔ)到LUT數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元114(步驟203)。后面將參見圖22詳細(xì)描述色彩校正表的生成。
當(dāng)開始使用本發(fā)明的投影儀時(shí)，由第一色彩校正表生成器112執(zhí)行色彩校正表的生成/重寫過程(步驟204)。后面將參見圖3詳細(xì)描述色彩校正表的生成/重寫過程。
色彩校正表的生成/重寫過程以后，根據(jù)由第一色彩校正器110校正后的圖像信號(hào)，并參考重寫的色彩校正表，來顯示圖像(步驟206)。如果圖像顯示沒有結(jié)束(步驟208，否)，而且上次時(shí)間校正表的生成/重寫過程結(jié)束后沒有一定時(shí)間的流逝(步驟210，否)，那么步驟206的圖像顯示狀態(tài)就繼續(xù)。反之，如果圖像顯示沒有結(jié)束(步驟208，否)，而且上次時(shí)間校正表的生成/重寫過程結(jié)束后已經(jīng)過了一定時(shí)間(步驟210，是)，那么就重復(fù)色彩校正表的生成/重寫過程，以根據(jù)包含流逝時(shí)間在內(nèi)的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行色調(diào)校正(步驟204)，然后顯示圖像(步驟206)。根據(jù)本發(fā)明，為了根據(jù)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行色調(diào)校正，每隔一定時(shí)間就要重寫一次色彩校正表，因此，即使外部照明色彩或投影面色彩發(fā)生變化時(shí)也保證適當(dāng)?shù)纳手噩F(xiàn)。
圖像顯示結(jié)束時(shí)，例如關(guān)閉投影儀電源(步驟208，是)，圖像處理過程中止。
(1-0)色彩校正表的生成處理參見圖22，下面描述色彩校正表的生成過程(圖2的步驟203)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該過程由投影儀來實(shí)現(xiàn)。
(1-0-1)測量參考環(huán)境中投影儀的輸出特征第一色彩校正表生成器112重寫色彩校正表之前，首先在參考環(huán)境中測量RGBK的三色值。參考環(huán)境就是這樣的情況其中投影儀的輸出光被投影到黑暗房間內(nèi)的參考屏幕上。
當(dāng)測得的顏色是(R，G，B)＝(255，0，0)時(shí)，把測量值賦給XR0、YR0、和ZR0；
當(dāng)測得的顏色是(R，G，B)＝(0，255，0)時(shí)，把測量值賦給XG0、YG0、和ZG0；當(dāng)測得的顏色是(R，G，B)＝(0，0，255)時(shí)，把測量值賦給XB0、YB0、和ZB0；當(dāng)測得的顏色是(R，G，B)＝(0，0，0)時(shí)，把測量值賦給XK0、YK0、和ZK0。
根據(jù)這些測量值得到參考環(huán)境中投影儀的輸出特征矩陣M0，將其存儲(chǔ)在裝置特征存儲(chǔ)器160中。參考環(huán)境中投影儀的輸出特征矩陣M0用下述公式來表示(表達(dá)式1)M0=XR0-XK0XG0-XK0XB0-XK0YR0-YK0YG0-YK0YB0-YK0ZR0-ZK0ZG0-ZK0ZB0-ZK0]]>(1-0-2)生成在參考環(huán)境中進(jìn)行色彩匹配的3D-LUT預(yù)先生成用于匹配投影儀的輸出特征和預(yù)定色彩空間3D-LUT，并將其存儲(chǔ)在LUT數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元114中。生成3D-LUT的方法是任意的，當(dāng)不需要匹配時(shí)，可用非轉(zhuǎn)換的3D-LUT。用于色彩匹配的3D-LUT的輸出值表示為{R(Rin，Gin，Bin)，G(Rin，Gin，Bin)，B(Rin，Gin，Bin)}，其中，Rin、Gin和Bin是輸入值。
LUT數(shù)據(jù)生成實(shí)例參見圖4，下面描述LUT數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元114中存儲(chǔ)的LUT數(shù)據(jù)的生成。本實(shí)施例描述投影儀的色彩特征和CRT的色彩特征(參考色彩特征)相匹配的情況。
首先，得到CRT的輸入值(RCGCBC)和輸出色彩的顏色坐標(biāo)(XcYcZc，Lc*ac*bc*)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(S20)。通過從CRT實(shí)際顯示色彩，并測量顯示的色彩，來得到典型色彩的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后，通過插值計(jì)算或類似的方法得到剩余色彩的對(duì)應(yīng)關(guān)系。然后，求取投影儀的輸入值(RpGpBp)和輸出色彩的顏色坐標(biāo)(XpYpZp，Lp*ap*bp*)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(S22)。同樣，通過從投影儀實(shí)際顯示色彩，并測量顯示的色彩，來得到典型色彩的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過插值或類似的計(jì)算方法得到剩余色彩的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
其次，確定與CRT輸出色彩(Lc*ac*bc*)相對(duì)應(yīng)的液晶投影儀的輸出色彩(Lp*ap*bp*)(S24)。通常，同一種色彩是互相關(guān)的(Lc*＝Lp*，ac*＝ap*，bc*＝bp*)。但是，當(dāng)投影儀不能從CRT顯示輸出色彩(Lc*ac*bc*)時(shí)，與那個(gè)色彩(例如有同樣的色調(diào)，色彩坐標(biāo)上的距離最近的色彩)相對(duì)較近的色彩是相關(guān)的，如圖6所示。
最后，求取相應(yīng)于單個(gè)RCGCBC值的RpGpBp值，根據(jù)從S20到S26得到的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來生成LUT數(shù)據(jù)(S28)，如圖5所示。
在本實(shí)施例中，假定上述生成的LUT數(shù)據(jù)和格點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)先被存儲(chǔ)在LUT數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元114中。
(1-1)由第一色彩校正表生成器112生成和重寫色彩校正表參見圖3，基于本發(fā)明的實(shí)施例，下面描述投影儀中的第一色彩校正表生成器112生成和重寫色彩校正表的過程(圖2中步驟204的處理)。
(1-1-1)測量應(yīng)用環(huán)境中投影儀的輸出特征值為了由第一色彩校正表生成器112生成和重寫色彩校正表，首先在應(yīng)用環(huán)境中測量投影儀的RGBK三色值。
當(dāng)測得的顏色是(R，G，B)＝(255，0，0)時(shí)，把測量值賦給XR、YR、和ZR；當(dāng)測得的顏色是(R，G，B)＝(0，255，0)時(shí)，把測量值賦給XG、YG、和ZG；當(dāng)測得的顏色是(R，G，B)＝(0，0，255)時(shí)，把測量值賦給XB、YB、和ZB；當(dāng)測得的顏色是(R，G，B)＝(0，0，0)時(shí)，把測量值賦給XK、YK和ZK。
根據(jù)這些測量值得到投影儀在應(yīng)用環(huán)境中的輸出特征矩陣M，將其存儲(chǔ)在裝置特征存儲(chǔ)器160中。應(yīng)用環(huán)境中投影儀的輸出特征矩陣M用下述公式來表示(表達(dá)式2)M=XR-XKXG-XKXB-XKYR-YKYG-YKYB-YKZR-ZKZG-ZKZB-ZK]]>(1-1-2)測量應(yīng)用環(huán)境中投影儀的輸出特征后，首先要在第一色彩校正表生成器112生成和重寫色彩校正表的過程中計(jì)算照明色彩的校正量(S10)和屏幕(投影平面)色彩的校正量(S12)，如圖3所示。然后根據(jù)這些計(jì)算結(jié)果對(duì)三維色彩校正表中的值進(jìn)行轉(zhuǎn)換(S14)。下面詳細(xì)描述S10到S14的每一個(gè)過程。
(1-1-2-1)計(jì)算照明色彩的校正量(S10)參見圖7，下面詳細(xì)描述圖3中S10計(jì)算照明色彩的校正量的過程。在這個(gè)過程中，通過校正投影儀R、G和B的每個(gè)色彩值的偏移量，來校正由照明色彩而引起的投影儀輸出色彩特征的變化。更具體來說，先得到投影儀的照明色彩和白色之間的差值，然后根據(jù)這個(gè)差值來調(diào)整偏移量。
如圖7所示，圖3中S10計(jì)算照明色彩的校正量的過程中，首先用投影儀的RGB三色來描述照明色彩(S30)。用投影儀的R、G和B三色的組合來描述照明色彩(相應(yīng)于投影儀的黑色在應(yīng)用環(huán)境中被測得的值)時(shí)，照明色彩可以用下述公式來表示(表達(dá)式3)rKgKbK=M-1XKYKZK]]>
然后，在圖3的S10中計(jì)算照明色彩的校正量的過程中，讀取3D-LUT中白色點(diǎn)的R、G和B值，求白色點(diǎn)的R、G和B值的亮度比(S32)。白色點(diǎn)rw0、gw0和bw0的R、G和B值是rw0＝{R(255，0，0)/255}γgw0＝{G(0，255，0)/255}γbw0＝{B(0，0，255)/255}γγ值表示投影儀的輸出灰度特征，其值由γ值輸入單元116輸入。
根據(jù)上述過程，在圖3的S10計(jì)算照明色彩的校正量的過程中，求偏移校正量r0、g0和b0(S34)。
如下述公式所示，求得rK、gK和bK與rw0、gw0和bw0的差值，作為偏移校正量(表達(dá)式4)r0g0b0=α0{gk/gw0rw0gw0bw0-rKgKbK}]]>在這個(gè)公式中，α0是一個(gè)參數(shù)，用來調(diào)整校正程度，其合適值域是0.0～0.5。
這就結(jié)束了S10中的處理過程。
(1-1-2-2)計(jì)算屏幕色彩的校正量(S12)參見圖8，下面詳細(xì)描述圖3中S12計(jì)算色彩校正量的過程。在這個(gè)過程中，通過校正投影儀的R、G和B三色的每個(gè)色彩值的增益量，來校正由屏幕色彩而引起的投影儀輸出色彩特征的變化。具體來說，得到一個(gè)增益，它是用于利用應(yīng)用環(huán)境中的R、G和B三色來表示參考環(huán)境中投影儀的白色。
如圖8所示，圖3的S12中計(jì)算屏幕色彩校正量時(shí)，首先用應(yīng)用環(huán)境中投影儀的R、G和B三色表示參考環(huán)境中投影儀的白色(rw，gw，bw)(S40)。也就是說，如果RGB的亮度重現(xiàn)的應(yīng)用環(huán)境中的顏色與參考環(huán)境中投影儀的白色一樣，那么就得到R、G和B的亮度比，如下所示(表達(dá)式5)rwgwbw=M-1M0rw0gw0bw0]]>然后，在圖3的S12中計(jì)算屏幕校正量的過程中，就可以得到增益校正量rG、gG和bG(S42)。從rw，gw和bw以及rw0、gw0和bw0中求取增益校正量的公式如下rG＝1+αG{pr/max(pr，pg，pb)-1}，pr＝rw0/rwgG＝1+αG{pg/max(pr，pg，pb)-1}，pg＝gw0/gwbG＝1+αG{pb/max(pr，pg，pb)-1}，pb＝bw0/bw上述公式中，αG是一個(gè)參數(shù)，用來調(diào)整校正的程度，其合適值域是0.5～1.0。
然后結(jié)束S12的處理。
(1-1-2-3)轉(zhuǎn)換三維色彩校正表(3D-LUT)中的值(S14)參見圖9，下面詳細(xì)描述圖3中S14的3D-LUT的值的轉(zhuǎn)換過程。在這個(gè)過程中，相應(yīng)于環(huán)境的變化，對(duì)LUT數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元114中存儲(chǔ)的3D-LUT的每個(gè)格點(diǎn)的輸出值進(jìn)行校正，以生成一個(gè)新的校正表。
如圖9所示，從LUT數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元114中存儲(chǔ)的3D-LUT的每個(gè)格點(diǎn)上讀取輸出值，在圖3的S14中3D-LUT值的轉(zhuǎn)化過程中，將其轉(zhuǎn)換成亮度值(S50)。轉(zhuǎn)換后的亮度值(r)、(g)和(b)是r＝{R(Rin，Gin，Bin)/255}γg＝{G(Rin，Gin，Bin)/255}γb＝{B(Rin，Gin，Bin)/255}γ然后，在圖3的S14中的3D-LUT值轉(zhuǎn)換過程中進(jìn)行環(huán)境校正(S52)。利用S10和S12中得到的校正量對(duì)3D-LUT中的值的增益和偏移量進(jìn)行校正。校正后得到的值r’、g’和b’是
r’＝rGr+r0g’＝gGg+g0b’＝bGb+b0然后，在圖3的S14 3D-LUT值轉(zhuǎn)換過程中，對(duì)色域外的色彩值進(jìn)行處理(S54)。
在S52中得到的校正后的r’、g’和b’值可能會(huì)落在色域之外(例如r’＜0或r’＞1)。當(dāng)校正后的值落在色域外時(shí)，通過調(diào)整校正量以使其處于色域內(nèi)。當(dāng)R、G和B互相關(guān)時(shí)，對(duì)校正量進(jìn)行調(diào)整。具體來說，用下述公式來處理色域外的色彩值(表達(dá)式6) 對(duì)ag和ab也進(jìn)行同樣的處理。
(表達(dá)式7)r′′g′′b′′=rgb+min(ar,ag,ab)r′-rg′-gb′-b]]>進(jìn)一步，在圖3的S14 3D-LUT值轉(zhuǎn)換過程中，從3D-LUT求取環(huán)境校正后的輸出值(S56)。相應(yīng)于環(huán)境變化進(jìn)行校正后的3D-LUT最終輸出值R’(Rin，Gin，Bin)、G(Rin，Gin，Bin)和B(Rin，Gin，Bin)是R’(Rin，Gin，Bin)＝255(r”)γG’(Rin，Gin，Bin)＝255(g”)γG’(Rin，Gin，Bin)＝255(b”)γ最后，結(jié)束S14的處理，程序返回圖2的步驟206。
(2)第二色彩校正器120的色彩校正過程(根據(jù)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行灰度校正)
參見圖2，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的投影儀的第二色彩校正器120的操作過程與所述的第一色彩校正器的操作過程類似。下面結(jié)合圖2描述第二色彩校正器120的操作過程。
本發(fā)明的投影儀啟動(dòng)時(shí)，第二色彩校正表生成器150生成/重寫色彩校正表(步驟204)。參見圖10，下面詳細(xì)描述色彩校正表的生成/重寫過程。第一色彩校正表生成器112生成/重寫色彩校正表和第二色彩校正表生成器150生成/重寫色彩校正表的過程可以是同步或獨(dú)立進(jìn)行的。
生成/重寫色彩校正表后，根據(jù)由第二色彩校正器120參考重寫的色彩校正表校正色彩后的圖像信號(hào)進(jìn)行圖像顯示(步驟206)。如果圖像顯示沒有結(jié)束(步驟208，否)，而且上次時(shí)間校正表的生成/重寫過程結(jié)束后還沒有過去一定的時(shí)間(步驟210，否)，那么步驟206的圖像顯示狀態(tài)就繼續(xù)。反之，如果圖像顯示沒有結(jié)束(步驟208，否)，而且上次時(shí)間校正表的生成/重寫過程結(jié)束后已經(jīng)過了一定時(shí)間(步驟210，是)，那么就生成/重寫色彩校正表，以根據(jù)隨時(shí)間過去進(jìn)行灰度校正(步驟204)，然后顯示圖像(步驟206)。利用本發(fā)明，為了根據(jù)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行灰度校正，每隔一定時(shí)間就要重寫一次色彩校正表，因此，外界照明的亮度發(fā)生變化時(shí)也保證了適當(dāng)?shù)纳手噩F(xiàn)。
然后，當(dāng)關(guān)閉投影儀電源而結(jié)束圖像顯示時(shí)(步驟208，是)，圖像處理過程中止。
(2-1)第二色彩校正表生成器150生成/重寫色彩校正表參見圖10，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，下面詳細(xì)描述投影儀的第二色彩校正表生成器150生成/重寫色彩校正表的過程(圖2的步驟204)。
色彩校正表生成/重寫時(shí)，在黑暗房間內(nèi)投影儀(圖像顯示裝置)20顯示的是白色(灰度值R＝G＝B＝255)，光學(xué)傳感器170測量從屏幕10反射的光的亮度，把測量結(jié)果預(yù)先存儲(chǔ)在裝置特征存儲(chǔ)器160中。
其次，測量屏幕上從外部照明反射的光的亮度，這時(shí)投影儀沒有輸出(步驟222)。
接著計(jì)算校正曲線(步驟226)。下面將結(jié)合圖11詳細(xì)描述校正曲線的計(jì)算。然后根據(jù)計(jì)算得到的參考曲線生成新的一維色彩校正表。最后用新生成的一維色彩校正表取代色彩校正器120參考的一維色彩校正表(步驟228)。
計(jì)算校正曲線根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參見圖11，下面描述投影儀的色彩校正表生成器150計(jì)算校正曲線的過程(圖10步驟226的過程)。根據(jù)屏幕上用于投影儀白色輸出值的反射光的亮度(其存儲(chǔ)在裝置特征存儲(chǔ)器160中)，以及在圖10的步驟222得到的測量值得到校正曲線。，。
校正曲線計(jì)算過程中，對(duì)不同環(huán)境下的γ曲線進(jìn)行歸一化(步驟230)。所有顏色W(白)、R(紅)、G(綠)和B(蘭)的校正曲線相同，因此，這里以W為例來計(jì)算校正曲線。對(duì)不同環(huán)境中(黑暗房間和照明環(huán)境中)的γ曲線做如下假定?！唉谩北硎舅鐾队皟x的灰度特征。通過實(shí)際測量所述投影儀的灰度特征來得到γ的值，比較合適的是用平均值作為γ值。在本實(shí)施例中，使γ等于2.2。
黑暗房間內(nèi)Fd(Din)＝Y(jié)w·Dinγ(1)照明環(huán)境中Fi(Din)＝Y(jié)w·Dinγ+Yi (2)不同環(huán)境中的γ曲線如圖12所示。
上述公式中，F(xiàn)表示屏幕反射的總光亮度，Din表示通過歸一化RGB數(shù)字輸入值(灰度級(jí)0-255)而得到的歸一化值0-1，Yw表示投影儀的白色亮度值，Yi表示照明亮度值。假設(shè)眼睛適應(yīng)不同環(huán)境中投影儀輸出白色時(shí)探測到的亮度(黑暗房間的Yw，照明環(huán)境中的Yw+Yi)，對(duì)上述公式(1)和(2)進(jìn)行歸一化。也就是說，對(duì)方程(1)和(2)歸一化，以使每個(gè)不同環(huán)境中投影儀輸出白色時(shí)，探測到的亮度(黑暗房間的Yw，照明環(huán)境中的Yw+Yi)是1。更具體地說黑暗房間內(nèi)F’d(Din)＝Fd(Din)/Yw＝Dinγ(3)
照明環(huán)境中F’i(Din)＝Fi(Din)/(Yw+Yi)＝(Yw·Dinγ+Yi)/(Yw+Yi)(4)不同環(huán)境中的歸一化γ曲線如圖13所示。
然后，γ曲線在參考點(diǎn)Do互相重疊(步驟232)。如圖14所示，F(xiàn)’d(Din)沿F’軸方向只平移{F’i(Do)-F’d(Do)}以使F’d(Din)與F’i(Din)有相同值。更詳細(xì)來說F”d(Din)＝F’d(Din)+{F’i(Do) -F’d(Do)}＝F’d(Din)-F’d(Do)+F’i(Do)如果使用公式(3)和(4)，得到F”d(Din)＝Dinγ-Doγ+(Yw·Doγ+Yi)/(Yw+Yi) (5)那么，利用公式(5)計(jì)算校正曲線(步驟234)。
如圖14所示，在這個(gè)實(shí)施例中，形成校正曲線以使照明環(huán)境中γ曲線的輸出值與黑暗房間內(nèi)γ曲線的輸出值在參考點(diǎn)Do附近相一致。
輸出圖像色彩的變化依賴于是否有外部照明，根據(jù)是否有外部照明通過校正輸入灰度值，使得參考點(diǎn)Do附近的相對(duì)對(duì)比度(γ曲線的斜率)不變來消除這種變化。
這可以用下述公式來表示F’(Dout)＝F”d(Din)(6)其中，Dout是校正后的輸入灰度值。
用公式(4)和(5)替代公式(6)得到(Yw·Doutγ+Yi)/(Yw+Yi)＝Dinγ-Doγ+(Yw·Doγ+Yi)/(Yw+Yi)因此Dout＝[(1+Yi/Yw)Dinγ-(Yi/Yw)Doγ]1/γ(7)由于輸出值的亮度范圍有限制(0≤F”d(Din)≤1)，如圖15所示，可以進(jìn)行校正得到如圖15所示的輸出結(jié)果。
因此，當(dāng)Dout＜0時(shí)，Dout＝0，當(dāng)Dout＞1時(shí)，Dout＝1。
通過改變灰度值Do使校正曲線有不同變化，在校正由照明引起的對(duì)比度的降低時(shí)，該灰度值Do是一個(gè)重要因素。通常，如果Do值很小，得到如圖19所示的校正曲線，盡管改善了低灰度級(jí)區(qū)域的灰度，但是投影儀屏幕看起來是發(fā)白的，色調(diào)很淺。反之，如果Do值大，得到如圖19所示的校正曲線，投影儀屏幕整體來看是發(fā)黑的，低灰度級(jí)區(qū)域的灰度進(jìn)一步降低(這種稱為低灰度級(jí)區(qū)域的塌陷非常明顯)。通過設(shè)置合適的Do值，就可能使校正后的對(duì)比度更強(qiáng)，同時(shí)投影圖像的整體亮度與校正前相比變化很小。實(shí)驗(yàn)估計(jì)的結(jié)果證明接近中間灰度級(jí)的Do值(025 Do 0.50等)比較合適。
而且，如圖16所示，可以通過把校正量□F乘以α(0α≤1)來調(diào)整校正量。這是為了避免由于過校正而導(dǎo)致不自然的圖像重現(xiàn)。調(diào)整校正量時(shí)，Dout的公式(7)就成為Dout＝[(1+αYi/Yw)Dinγ-(αYi/Yw)Doγ]1/γ(7’)因此，校正量乘以α相當(dāng)于照明亮度Yi乘以α。
α值域最好是0.8α≤1。
然后近似(round)校正曲線(步驟236)。
圖17顯示了由公式(7)或(7’)表示的Dout和Din之間的關(guān)系。如圖17所示，盡管為了強(qiáng)調(diào)整體對(duì)比度而建立了校正曲線，但是，由于圖17的色彩校正曲線上在Dout＝0和Dout＝1附近沒有灰度值，因此可以通過近似校正曲線來避免Dout＝0和Dout＝1附近沒有灰度值的情況。
1)為減小校正量近似首先，為了對(duì)沒有灰度值的點(diǎn)Dout＝0或1進(jìn)行近似，通過下述轉(zhuǎn)換來減小校正量ΔD＝Dout-DinΔD→ΔD-(ΔD)β(8)根據(jù)上述轉(zhuǎn)換，由于校正量的減小量隨著校正量的增大而增加，如圖18所示，從而近似了校正曲線。公式(8)中的β是表示近似程度的參數(shù)，當(dāng)β＝0以及Dout＝Din且β＝∞時(shí)不進(jìn)行近似。β值的優(yōu)選值是1.5。圖18中的曲線(1)顯示了為減小校正量而進(jìn)行近似時(shí)Dout和Din之間的關(guān)系。
(2)鄰域平均法近似由于圖18的校正曲線(1)上有一銳角，因此還要對(duì)每個(gè)點(diǎn)求其鄰域平均值。具體來說，計(jì)算33個(gè)點(diǎn)(Din×255＝0，8，16，...，255)的灰度數(shù)據(jù)，然后對(duì)各個(gè)點(diǎn)計(jì)算5個(gè)點(diǎn)，包括前兩個(gè)點(diǎn)和后兩個(gè)點(diǎn)的平均值。結(jié)果就得到一個(gè)在Dout＝0或1沒有灰度值的校正曲線。
計(jì)算校正曲線時(shí)，四個(gè)參數(shù)-包括投影儀的γ值、參考點(diǎn)Do、校正量α以及近似參數(shù)β-都是必需的。通過調(diào)整這些參數(shù)值，可以用同樣的計(jì)算方法得到不同的校正曲線。
(3)第三色彩校正器130中的色彩校正參見圖21，下面詳細(xì)描述第三色彩校正器130的色彩校正過程。
如圖21(a)所示確定投影儀的輸出特征，如圖21(b)所示測量液晶板的輸入/輸出特征。然后根據(jù)圖21(a)和(b)得到如圖21(c)所示的輸入信號(hào)和液晶板的輸入值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
如圖21(c)所示，參考表示輸入信號(hào)和液晶板的輸入值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的色彩校正表，第三色彩校正器130調(diào)整液晶板的輸入值。預(yù)先存儲(chǔ)每個(gè)投影儀的色彩校正表。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的圖像處理并顯示圖像的圖像顯示裝置，包括第一色彩校正單元，參考三維色彩校正表對(duì)所述輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，以使所述圖像顯示裝置的色彩特征和基于所述圖像顯示裝置的色彩特征值的參考色彩特征相匹配；第二色彩校正單元，參考一維色彩校正表對(duì)所述輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，以根據(jù)周圍環(huán)境校正所述圖像顯示裝置的色調(diào)特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像顯示裝置，還包括第一重寫單元，用于重寫所述三維色彩校正表，以使所述第一色彩校正單元根據(jù)周圍環(huán)境來校正所述圖像顯示裝置的色彩特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的圖像顯示裝置，還包括第二重寫單元，用于重寫所述三維色彩校正表，以使所述第一色彩校正單元根據(jù)所述特征值來校正所述三維色彩校正表中的格點(diǎn)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的圖像顯示裝置，其中用于所述第二色彩校正單元的一維色彩校正表被用來校正外部照明亮度的變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4之一的圖像顯示裝置，其中用于所述第一彩校正單元的三維色彩校正表被用來校正投影平面的色彩變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5之一的圖像顯示裝置，其中用于所述第一色彩校正單元的三維色彩校正表被用來校正外部照明色彩的變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一的圖像顯示裝置，還包括輸入所述色彩特征值的單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一的圖像顯示裝置，其中圖像顯示裝置是投影儀。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8之一的圖像顯示裝置，其中當(dāng)所述特征值是參考特征值時(shí)，所述第二重寫單元不重寫格點(diǎn)數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2-8之一的圖像顯示裝置，其中參考由第一重寫單元重寫的三維色彩校正表進(jìn)行期望的圖像處理時(shí)，如果所述輸入圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到色域外，在保持每個(gè)色彩部分的變化率的同時(shí)，通過減小校正量來把所述輸入圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到色域內(nèi)。
11.一種對(duì)輸入到圖像顯示裝置的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理的圖像處理方法，包括第一色彩校正步驟，參考三維色彩校正表對(duì)所述輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，以使所述圖像顯示裝置的色彩特征和基于圖像顯示裝置的特征值的參考色彩特征相匹配；第二色彩校正步驟，參考一維色彩校正表對(duì)所述輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，根據(jù)周圍環(huán)境來校正所述圖像顯示裝置的色調(diào)特征。
12.由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的對(duì)輸入到顯示裝置的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理的指令程序，所述程序包括第一色彩校正處理，參考三維色彩校正表對(duì)所述輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，以使所述圖像顯示裝置的色彩特征和基于圖像顯示裝置的特征值的參考色彩特征相匹配；第二色彩校正處理，參考一維色彩校正表對(duì)所述輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，根據(jù)周圍環(huán)境來校正所述圖像顯示裝置的色調(diào)特征。
13.一種存儲(chǔ)權(quán)利要求12所述程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是在節(jié)省存儲(chǔ)容量的同時(shí)提供進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳手噩F(xiàn)的圖像顯示裝置、圖像處理方法以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。本發(fā)明的圖像顯示裝置，用第一色彩校正裝置110參考三維色彩校正表，以使圖像顯示裝置的色彩特征和基于圖像顯示裝置的色彩特征值的參考色彩特征相匹配，以及對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正，從而對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的圖像處理，以顯示圖像。然后，圖像顯示裝置用第二色彩校正裝置，參考一維色彩校正表根據(jù)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行灰度校正，并對(duì)輸入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行期望的色彩校正。
文檔編號(hào)H04N17/04GK1537304SQ03800270
公開日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月18日
發(fā)明者金井政史 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社