專利名稱：用于環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顏色校正設(shè)備和用于顏色校正的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正的設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：
在過去的幾年里，數(shù)字投影儀的應(yīng)用已經(jīng)迅速擴(kuò)大。具體地說，LCD(液晶顯示器)和DLP(數(shù)字光處理)技術(shù)的發(fā)展使制造者生產(chǎn)不僅用于商業(yè)使用而且用于個人家庭影院的便攜式投影儀。用于傳統(tǒng)投影儀的典型可視環(huán)境是在暗的房間中將圖像投影到投影面上。隨著應(yīng)用的拓寬，對在正常光條件(諸如辦公室工作環(huán)境和陽光)下使用投影儀的需求正在逐步增長。因此，非常期望考慮環(huán)境光效果的投影儀的良好的顏色再現(xiàn)性能。
日本第2973477號專利公開了一種傳統(tǒng)的投影儀，該投影儀檢測投影面的顏色和亮度，并且基于檢測的顏色和亮度信息來調(diào)整白平衡和亮度。因此，在不考慮圖像的色貌的情況下通過比色的方式將再現(xiàn)的顏色匹配到目標(biāo)顏色值來實(shí)現(xiàn)顏色再現(xiàn)。然而，由于人的顏色感知復(fù)雜，并且色貌頻繁地受到觀看環(huán)境和白色的影響，因此期望在不同的發(fā)光環(huán)境下的整個圖像的色貌匹配，而不是簡單的比色匹配方法。
此外，日本第2001-320725號未審查的公開專利申請公開了Seiko EpsonCorp發(fā)明的環(huán)境自適應(yīng)投影儀，該投影儀使用顏色傳感器從受環(huán)境光影響的白色圖像投影到的投影面測量顏色信息，諸如RGB值或XYZ值。然后，可在CIELAB顏色空間中產(chǎn)生被作為校正的顏色輸出的補(bǔ)償顏色。對多個灰度等級重復(fù)地執(zhí)行這種顏色校正，并且將結(jié)果存儲在伽馬校正查找表中。
然而，由于下面的原因上述自適應(yīng)投影儀不能總獲得滿意的顏色再現(xiàn)1、即使將對白色的補(bǔ)償顏色投影到投影面上，由于“有色灰度(chromatic grey)”現(xiàn)象而使投影面上再現(xiàn)的顏色不總是灰色或非彩色彩；2、更具體地說，由于使用補(bǔ)償顏色對彩色而不是非彩色進(jìn)行顏色校正，因此無法保證這種彩色的色貌變?yōu)槠谕纳?。因此，不能?shí)現(xiàn)在不同的亮度條件下的色貌匹配。
如上所述，現(xiàn)有專利沒有提供實(shí)現(xiàn)色貌匹配的顏色校正方法。另外，上述專利沒有考慮色域映射。然而，事實(shí)上，在不同外部發(fā)光環(huán)境的影響下，投影儀的可顯示色域受到嚴(yán)重影響。因此，在亮的房間里獲得的校正的圖像的色貌與在暗的房間里獲得的校正的圖像的色貌不接近，而且也不能令人滿意。


發(fā)明內(nèi)容
提出本發(fā)明以解決上述問題。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種使用色貌匹配和色域映射的環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正的設(shè)備和方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正以獲得與在期望的暗的房間中的投影圖像相似的色貌。
本發(fā)明的另一目的在于在校正之后獲得具有準(zhǔn)確色調(diào)和相對比較亮的亮度的輸出圖像。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正的設(shè)備，所述設(shè)備包括顏色信息傳感器，至少測量受環(huán)境光影響的投影面上的黑色參考圖像和白色參考圖像的顏色信息；顏色校正信息計算器，基于測量的顏色信息和投影儀概況計算用于色貌匹配和色域映射的顏色校正信息；以及圖像數(shù)據(jù)校正單元，根據(jù)顏色校正信息處理輸入圖像以產(chǎn)生將輸出到投影儀的顏色校正的圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正的方法，所述方法包括至少測量受環(huán)境光影響的投影面上的黑色參考圖像和白色參考圖像的顏色信息；基于測量的顏色信息和投影儀概況計算用于色貌匹配和色域映射的顏色校正信息；以及根據(jù)顏色校正信息處理輸入圖像以產(chǎn)生將輸出到投影儀的顏色校正的圖像。
其它實(shí)施例的細(xì)節(jié)合并于下面的描述和附圖中。



通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它方面和特點(diǎn)將會變得清楚，其中 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正設(shè)備的投影儀系統(tǒng)的示意圖； 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1中的環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正設(shè)備的框圖； 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正的方法的流程圖； 圖4是示出圖3中對輸入圖像數(shù)據(jù)的顏色校正處理的流程圖； 圖5示出投影儀在暗和亮的條件下的色調(diào)特性； 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的顏色校正方法中實(shí)施的黑點(diǎn)校正的曲線圖；以及 圖7示出在亮的條件下校正之前和校正之后的四對實(shí)驗(yàn)的圖像。
具體實(shí)施例方式 現(xiàn)將參照附圖來更加全面地描述本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。參照下面詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施例和附圖，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)的方法可以更加容易理解。然而，可以按照多種不同的形式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，而不應(yīng)該將本發(fā)明解釋為受到在此闡述的實(shí)施例的限制。相反，提供這些實(shí)施例從而本公開將會徹底和完整，并完全地將本發(fā)明的構(gòu)思傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員，本發(fā)明僅由權(quán)利要求限定。在整個說明書中，相同的標(biāo)號是指相同的部件。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正設(shè)備的投影儀系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，投影儀系統(tǒng)包括投影儀11，用于發(fā)射彩色光；投影面2，其上投影彩色圖像；光傳感器12，用于在考慮外部光的情況下測量顏色信息；顏色校正設(shè)備10，接收輸入圖像數(shù)據(jù)，并且基于光傳感器12感測的顏色信息為投影儀11產(chǎn)生校正的圖像數(shù)據(jù)。
更加具體地說，如圖2所示，顏色校正設(shè)備10包括兩部分顏色校正信息計算器220和圖像數(shù)據(jù)校正單元210。顏色校正信息計算器220基于來自光傳感器12的顏色信息和投影儀概況(profile)中的投影儀的特性來計算顏色校正信息。并且根據(jù)上述顏色校正信息，圖像數(shù)據(jù)校正單元210處理輸入圖像數(shù)據(jù)以將校正的顏色值輸出到投影儀11。
顏色校正信息計算器220包括存儲單元100，存儲投影儀概況；投影儀概況更新單元101，更新投影儀概況；顏色空間變換參數(shù)計算器102，計算顏色空間變換參數(shù)；色域邊界計算器103，計算色域邊界；以及黑點(diǎn)校正單元104，校正黑點(diǎn)。稍后將描述顏色校正信息計算器220的詳細(xì)操作。
圖像數(shù)據(jù)校正單元210接收輸入圖像，并且通過顏色空間變換器201、色域映射單元202、飽和度增強(qiáng)單元203和顏色空間逆變換器204將每個像素的數(shù)字R1、G1和B1值轉(zhuǎn)換為校正的R2、G2和B2值來處理輸入圖像。在圖像處理過程中應(yīng)用具有色域映射算法的色貌匹配，以保證投影面2上的受環(huán)境光影響的輸出圖像將具有與暗的房間中的色貌接近的色貌。稍后將描述圖像數(shù)據(jù)校正單元210的詳細(xì)操作。
以下，將參照附圖詳細(xì)地描述環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正方法。因此，可以在實(shí)施例中將整個方法分成兩部分部分I步驟S101至步驟S106示出的顏色校正信息計算過程，部分II步驟S201至S204示出的圖像數(shù)據(jù)校正過程。
部分I顏色校正信息計算 S101)參考圖像測量 本發(fā)明從參考圖像測量步驟(S101)開始，實(shí)現(xiàn)參考圖像測量步驟以獲得受外部光影響的顏色信息。將幾個投影參考圖像投影到投影面2。然后，光傳感器12捕獲并測量受外部光影響的在投影面2中示出的這些圖像的色度值和亮度值。本發(fā)明的系統(tǒng)至少要獲得對白色(W)和黑色(Bk)投影參考圖像的測量。并且在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，還要測量紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)投影參考圖像，以獲得它們的色度值和亮度值。否則，將把存儲在存儲單元100中的R、G、B圖像的默認(rèn)色度值和亮度值作為用于投影儀的三基色的顏色值。
S102)計算暗和亮的條件之間的亮度比. 隨后，在步驟S102，計算暗和亮的條件之間的亮度比，以確定是否在亮的條件下進(jìn)行顏色校正和圖像處理。由于投影面是反光材料，因此當(dāng)外部光的亮度超過特定范圍時，投影的圖像的可見度存在物理限制。根據(jù)在亮的條件下測量的白色和黑色圖像的亮度值，可如下計算亮度比 亮度比＝LWC/LW(1) 其中，LWC表示在S101測量的亮的條件下白色圖像的亮度等級，LW表示在暗的房間中白色圖像的亮度等級，其可通過從亮的條件下白色圖像的亮度減去亮的條件下黑色等級(Lbkc，Lbkc是在S101測量的亮的條件下的黑色圖像的亮度等級)，即Lw＝Lwc-Lbkc來計算。在S103投影儀概況更新單元101將亮度比的大小和預(yù)定閾值的大小進(jìn)行比較，如果亮度比大于閾值，則將通知用戶并且處理終止?？筛鶕?jù)實(shí)踐中使用的投影儀來設(shè)置閾值。
S104)更新投影儀概況 如果亮度比不大于閾值，則執(zhí)行更新投影概況的步驟(S104)。最初，存儲單元100(見圖1)可存儲投影儀的LUT(查找表)、三基色的默認(rèn)色度值和暗的房間中或期望的目標(biāo)環(huán)境下用于投影儀的黑色的顏色值。通常，在暗的房間中的顏色信息被描述為投影儀概況中的默認(rèn)值，然而，如果投影儀11總是用于特定目標(biāo)環(huán)境，則期望的目標(biāo)環(huán)境中的值也可被設(shè)置為投影儀概況中的默認(rèn)值。
如在步驟S101中所述，在僅測量參考圖像W和Bk的情況下，當(dāng)僅測量白色和黑色圖像時，將投影儀11的三基色的默認(rèn)顏色值用于計算下面的顏色轉(zhuǎn)換矩陣。在這種情況下，將僅使用亮的條件下測量的白色和黑色值來更新投影儀概況。另外，當(dāng)在亮的條件下R、G、B、W和Bk圖像全部都測量時，可通過從在亮的條件下測量的這些R、G和B顏色值減去在相同亮的條件下測量的黑色等級來計算投影儀的三基色的色度值。表1分別示出在暗的房間中和亮的房間中測量的R、G、B、W和Bk五幅參考圖像的CIE三色值(X，Y，Z)的示例。
表1在暗的房間中和亮的房間中參考投影圖像的X，Y，Z值 從表1，我們可以發(fā)現(xiàn)能夠通過在亮的條件下測量投影面2上的黑色圖像而估計外部光對顏色的影響。最新計算的R、G和B的色度值將覆蓋投影儀概況中的默認(rèn)值。同時，將用亮的條件下的白色和黑色的顏色值來更新投影儀概況。
相似地，因?yàn)樵诎档姆块g中和亮的房間中測量的色調(diào)曲線的形狀與圖5所示的色調(diào)曲線幾乎相同，所以我們發(fā)現(xiàn)，對于亮的條件不需要更新存儲在投影儀概況中的原始LUT?；谌绫?所示的在暗的房間中和亮的房間中測量的灰度等級的CIE三色值(X，Y，Z)來獲得圖5中的色調(diào)曲線。
表2在暗的房間中和亮的房間中灰度等級的X，Y，Z值 S105)顏色空間變換參數(shù)計算 基于在步驟S104更新的參考圖像的顏色值，在S105，將通過顏色空間變換參數(shù)計算器102計算用于(R，G，B)顏色空間和(X，Y，Z)顏色空間之間的轉(zhuǎn)換操作的顏色空間變換參數(shù)。稍后將在顏色空間變換步驟S201和顏色空間逆變換步驟S204中描述詳細(xì)的轉(zhuǎn)換步驟。
根據(jù)由Roy S.Berns、Ricardo J.Motta和Mark E.Gorzynski在CRT比色法中公開的顏色空間變換方法(Part ITheory and Practice，Color Research andApplication，18/5299-314)(1993)，在使用3×3矩陣的顏色變換的情況下，可計算顏色空間變換參數(shù)(3×3矩陣)。首先，可利用等式(2)計算投影儀的三基色的強(qiáng)度值 其中，(xR，yR，zR)、(xG，yG，zG)和(xB，yB，zB)是在更新的投影儀概況中描述的三基色的色度值或三基色的默認(rèn)色度值。XW、YW和ZW是在暗的房間中的白點(diǎn)，并通過使用在亮的條件下在投影儀概況中描述的黑色和白色的顏色值被計算。XBk、YBk和ZBk是暗的條件下存儲在概況中的黑色的顏色值。然后，可使用等式(3)獲得顏色空間變換參數(shù)(3×3矩陣) S106)色域邊界計算 在本發(fā)明的圖像數(shù)據(jù)校正過程期間，將輸入顏色數(shù)據(jù)變換為用于投影儀11的相應(yīng)輸出顏色數(shù)據(jù)。由于在不同的外部光線環(huán)境的影響下投影儀的可顯示的色域可收到嚴(yán)重影響，因此在圖像數(shù)據(jù)校正過程中有必要包括色域映射。因此，在步驟S106，利用在更新的投影儀概況中描述的數(shù)據(jù)，使用普通色域邊界來計算在暗的條件和亮的條件下投影儀11的可顯示色域，并且可產(chǎn)生色域查找表(請參照Morovic J.和Luo M.R.在“The Fundamentals of GamutMappingA Survey”，Journal of Imaging Science and Technology，45/3283-290，2001中提出的色域映射方法)。
S107)校正亮的條件下的黑點(diǎn) 校正亮的條件下的黑點(diǎn)的目的在于解決校正之后的輸出圖像出現(xiàn)的“有色灰度”現(xiàn)象。不管投影屏幕的顏色如何，在環(huán)境光條件下投影到標(biāo)準(zhǔn)投影面的黑色圖像的比色值不總是非彩色的(例如，請參照表1給出的在亮的條件下測量的黑色的XYZ值。我們可以發(fā)現(xiàn)在亮的條件下測量的黑色的X，Y，Z值分別為50.47、52.88和33.47)。當(dāng)執(zhí)行顏色空間逆變換步驟S204時，將使用等式(4)將顏色值XiYiZi轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出數(shù)據(jù)(稍后將描述S204中的詳細(xì)操作)。因此，從XiYiZi減去亮的條件下的“有色”黑色(在等式(4)中被表示為[XBkYBkZBk]ambientlight)可導(dǎo)致“有色灰度”。當(dāng)外部光的亮度越高時，這種現(xiàn)象可越明顯。
優(yōu)選地，在本發(fā)明中包括根據(jù)在暗的條件下和亮的條件下黑點(diǎn)的位置校正環(huán)境光中的黑點(diǎn)以調(diào)整黑點(diǎn)的位置的方法。在圖6中給出示例。如圖6的CIE色度示圖中顯示在暗的條件下和亮的條件下測量的黑點(diǎn)的位置。根據(jù)本發(fā)明中實(shí)施的方法，可沿著在暗的條件下測量的黑點(diǎn)和亮的條件下測量的黑點(diǎn)之間的線校正在環(huán)境光下的黑點(diǎn)。本發(fā)明中實(shí)施的黑點(diǎn)校正方法的計算式如下所示。
dx＝xBk，am-xBk，dark dy＝y(tǒng)Bk，am-yBk，dark (5) xBk，adjusted＝xBk，am-r×dx yBk，adjusted＝y(tǒng)Bk，am-r×dy (6) 其中，r是本發(fā)明中引入的調(diào)整在亮的條件下黑點(diǎn)的位置的參數(shù)?？筛鶕?jù)使用的投影儀將r的值設(shè)置在0和1之間。圖6示出當(dāng)r被設(shè)置為0時將不存在校正，也就是說，將直接使用測量的亮的條件下黑點(diǎn)的色度值(xBk，am，yBk，am)。當(dāng)r被設(shè)置為1時，亮的條件下黑點(diǎn)的色度值將替代暗的房間中黑點(diǎn)的色度值(xBk，dark，yBk，dark)。不同的投影儀可具有由制造者設(shè)置的不同的r，從而避免“有色灰度”現(xiàn)象。在本發(fā)明實(shí)施例中，r被設(shè)置為1。
注意到亮的條件下黑色的亮度值保持與存儲在更新的投影儀概況中的黑色的亮度值相同。根據(jù)值(xBk，adjusted，yBk，adjusted)和黑色的亮度值，可計算[XBkYBkZBk]adjusted值以在等式(4)中使用。
總而言之，通過步驟S101至S107，在處理和校正輸入圖像數(shù)據(jù)之前已經(jīng)計算并準(zhǔn)備特定環(huán)境光中的顏色校正信息。隨后，系統(tǒng)將通過步驟S201至S204開始對輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)校正。
部分II圖像數(shù)據(jù)校正 S201)顏色空間變換 在步驟S201，首先利用在投影儀概況中描述的LUT和從步驟S105計算的顏色變換參數(shù)將輸入圖像中每個像素的數(shù)字R1、G1、B1值變換為獨(dú)立于設(shè)備的比色值Xi1，Yi1，Zi1。
首先，使用等式(7)將數(shù)字R1、G1、B1值(在下面的等式中被描述為(dRi，dGi，dBi))轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度值(IRIGIB) 然后，使用等式(8)將

轉(zhuǎn)換為Xi1、Yi1、Zi1 隨后，在這個步驟中，每個像素的Xi1、Yi1、Zi1值被轉(zhuǎn)換為人的感知的屬性(色貌屬性)。在1997，為預(yù)測相應(yīng)色貌以實(shí)現(xiàn)色貌屬性，CIE推薦中間色貌模型CIECAM97。在2002，CIE采用CIECAM02。這是CIECAM97s的新版本，其改進(jìn)了準(zhǔn)確度性能并簡化了模型的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，我們使用CIECAM02(請參照http//www.color.org/tc8-01/對CIECAM02的詳細(xì)解釋)來進(jìn)一步將Xi1、Yi1、Zi1值轉(zhuǎn)換為Ji1、Ci1、Hi、Sati值，其中，J用于亮度，C用于色度，H用于色調(diào)分量，Sat用于飽和度。并且在這步中用于上述CIECAM02空間變換的觀看條件參數(shù)采用為暗的環(huán)境設(shè)置的這些值。然而，如果需要，本發(fā)明還可應(yīng)用任何其它的統(tǒng)一顏色空間，諸如CIELAB等。
S202)色域映射 由于投影儀的黑色等級受外部光的影響而增加，因此與暗的條件相比，亮的條件的投影儀的色域減小。在步驟S202，來自步驟201的表示暗的房間中投影儀的色域內(nèi)的顏色的輸出值需要被映射到亮的條件下的投影儀的色域。在這個步驟中可應(yīng)用各種色域映射方法。為了保持圖像對比度和恒定色調(diào)，可使用Gustav提出的S型亮度重新調(diào)節(jié)函數(shù)(可從http//citeseer.ist.psu.edu/246774.html下載Gustav J.Braun和Mark D.Fairchild，Image Lightness Rescaling Using Sigmoidal Contrast Enhancement Functions，Journal of Electronic Imaging，1999年8月)。來自S2的輸出值是亮度(Ji2)、色度(Ci2)、色調(diào)(Hi)和飽和度(Sati)。應(yīng)該注意在這個步驟中，我們用Ji2和Ci2更新亮度值和色度值，而飽和度Sati保持不變。
S203)飽和度增強(qiáng) 對于變換的顏色，S202中的色域映射可導(dǎo)致較高的亮度值和較低的色度值。因此，顏色的飽和度顯著減小，這引起了差的圖像質(zhì)量。因此，優(yōu)選地是在本發(fā)明中包括飽和度增強(qiáng)操作?？捎上旅娼o出的等式(9)來定義飽和度(M.D.Fairchild，Color Appearance Models(2nd edition)，p90) 飽和度＝色度/亮度 (9) 因此，尤其在色度范圍受到限制時，可以調(diào)整顏色的亮度以增加飽和度。通常，可對亮度進(jìn)行伽馬校正。減小圖像亮度的傳統(tǒng)方法是通過相同的值校正圖像的每個顏色的伽馬，即全局伽馬校正。然而，這個傳統(tǒng)方法同時減小了非飽和顏色和飽和顏色的亮度。其結(jié)果是，整個圖像的亮度變暗。尤其是對灰色圖像，這個方法可能不是優(yōu)先的。
在本發(fā)明中，提出的新的飽和度增強(qiáng)方法是局部伽馬校正方法，其中，在色域映射之前通過原始圖像的顏色的飽和度來確定應(yīng)用到每個顏色的伽馬值。提出的飽和度增強(qiáng)方法如下所示。
gamma＝α×Sat2+b×Sat+c (10) Jen＝Jgamma(11) 其中，a、b和c是常數(shù)，并且它們的值可根據(jù)應(yīng)用的投影儀而不同地設(shè)置。等式(10)還可被表示為線性函數(shù)，換句話說，a可以是0。在當(dāng)前實(shí)施例中，常數(shù)a，b和c被設(shè)置為0，0.0075和1。通常，等式(10)和(11)中的伽馬值必須大于1，使得亮度可以被減小(請注意將亮度值歸一化到0和1之間)。Jen表示伽馬校正之后的亮度(J3i)，并且J是色域映射之后顏色的原始亮度(J2i)，Sat表示原始飽和度值(Si)。
因此，利用在本發(fā)明中實(shí)施的飽和度增強(qiáng)方法，伽馬校正將很少被應(yīng)用到具有較小飽和度的這些顏色。因此，在顏色校正之后圖像的整體亮度將不會被過度調(diào)整。來自S203的輸出數(shù)據(jù)包括伽馬校正的亮度值J3i、色度C2i和色調(diào)H。
S204)顏色空間逆變換 在最后一步驟中，將每個像素的值(J3i，C2i，H)變換為數(shù)字RGB信號。整個步驟S204與S201類似。
首先，與S201相同，通過逆色貌模型將先前獲得的顏色屬性(顏色的亮度J3i、色度C2i和色調(diào)H)變換為比色值XYZ。在CIECAM02的情況下，觀看條件參數(shù)采用平均環(huán)境的這些值。采用的使用等式(12)計算的白點(diǎn)被用作采用的白點(diǎn)，換句話說，還通過根據(jù)步驟S107校正的黑點(diǎn)調(diào)整采用的白點(diǎn)。
然后，使用在步驟S105計算的顏色變換參數(shù)和在投影儀概況中描述的LUT將XYZ值變換為數(shù)字輸出值R2i、G2i和B2i，在S107中校正的黑點(diǎn)如下 其中，在顏色空間逆變換步驟中，等式中的Xi、Yi、Zi分別表示X2i，Y2i，Z2i?？上鄳?yīng)地計算數(shù)字R、G、B值(R2i、G2i和B2i)。并且輸出數(shù)字值R2i、G2i和B2i也可被直接發(fā)送到投影儀11，或者在它們被發(fā)送到投影儀11之前通過任何對比度增強(qiáng)方法來進(jìn)行處理。
最后，4個顏色圖像已經(jīng)經(jīng)過顏色校正，以評價本發(fā)明的顏色校正方法和系統(tǒng)。通過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的顏色校正投影系統(tǒng)來校正輸入圖像。對于圖7所示的每對圖像，左邊是沒有經(jīng)過任何校正的圖像，右邊是經(jīng)過顏色校正的圖像。根據(jù)在正常辦公環(huán)境中測量的顏色信息來對這些圖像進(jìn)行顏色校正。校正的圖像明顯比未經(jīng)校正的圖像亮。
另外，當(dāng)利用本發(fā)明中設(shè)計的顏色校正投影儀系統(tǒng)將這些圖像都投影到辦公室環(huán)境中典型的投影面上時，顯示在投影面2上的受環(huán)境光影響的輸出圖像將具有與暗的房間中的色貌接近的色貌。具體地，能夠?qū)崿F(xiàn)具有準(zhǔn)確的色調(diào)和相對亮的亮度的圖像。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體地顯示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種改變。因此，應(yīng)該理解，僅以描述性的方式提供上述實(shí)施例，而不將上述實(shí)施例解釋為對本發(fā)明的范圍有任何限定。
權(quán)利要求
1.一種用于環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正的設(shè)備，所述設(shè)備包括
顏色信息傳感器，至少測量受環(huán)境光影響的投影面上的黑色參考圖像和白色參考圖像的顏色信息；
顏色校正信息計算器，基于測量的顏色信息和投影儀概況計算用于色貌匹配和色域映射的顏色校正信息；以及
圖像數(shù)據(jù)校正單元，根據(jù)顏色校正信息處理輸入圖像以產(chǎn)生將輸出到投影儀的顏色校正的圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，投影儀概況包括投影儀的查找表和三基色的默認(rèn)顏色值以及在暗的房間中或期望的目標(biāo)環(huán)境中黑色的顏色值。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，顏色信息傳感器測量受環(huán)境光影響的黑色參考圖像和白色參考圖像的顏色信息，顏色校正信息計算器基于測量的黑色和白色顏色值以及存儲在投影儀概況中的默認(rèn)的紅色、綠色和藍(lán)色顏色值來計算顏色校正信息。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，顏色信息傳感器測量受環(huán)境光影響的黑色、白色、紅色、綠色和藍(lán)色參考圖像的顏色信息，顏色校正信息計算器基于上述測量的顏色值來計算顏色校正信息。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，
顏色校正信息計算器包括
用于計算顏色空間變換參數(shù)的裝置；和
用于計算色域邊界的裝置；以及
圖像數(shù)據(jù)校正單元包括
用于顏色空間變換的裝置，將輸入圖像的顏色從RGB值變換為色貌值；
用于色域映射的裝置，將具有暗的房間中的色域的色貌值轉(zhuǎn)換為具有亮的房間中的色域的色貌值；和
用于顏色空間逆變換的裝置，將校正的色貌值變換為RGB值以輸出到投影儀。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，顏色校正信息計算器還包括
用于環(huán)境光下的黑點(diǎn)校正的裝置；和
用于顏色空間逆變換的裝置，基于校正的在環(huán)境光下的黑點(diǎn)將校正的色貌值變換為RGB值。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，用于黑點(diǎn)校正的裝置利用下面的等式校正環(huán)境光下的黑點(diǎn)
xBk，adjusted＝xBk，am-r×(xBk，am-xBk，dark)
yBk，adjusted＝y(tǒng)Bk，am-r×(yBk，am-yBk，dark)
這里，(xBk，am，yBk，am)表示環(huán)境光下黑色的顏色值，(xBk，dark，yBk，dark)表示暗的房間中黑色的顏色值，(xBk，adjusted，yBk，adjusted)表示調(diào)整之后黑色的顏色值，r能夠被設(shè)置在0和1之間；環(huán)境光下黑色的亮度值保持不變。
8.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，圖像數(shù)據(jù)校正單元還包括用于飽和度增強(qiáng)的裝置，通過調(diào)整顏色的亮度值來增強(qiáng)飽和度。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，通過局部伽馬校正方法來調(diào)整亮度。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，局部伽馬校正方法表示為
gamma＝a×Sat2+b×Sat+c
Jen＝Jgamma
這里，a、b和c是常數(shù)，只要保證伽馬值大于1根據(jù)應(yīng)用的投影儀來設(shè)置a、b和c的值；Jen表示伽馬校正之后的亮度，J是色域映射后顏色的亮度，Sat表示色域映射之前的原始飽和度值。
11.一種用于環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正的方法，所述方法包括
至少測量受環(huán)境光影響的投影面上的黑色參考圖像和白色參考圖像的顏色信息；
基于測量的顏色信息和投影儀概況計算用于色貌匹配和色域映射的顏色校正信息；以及
根據(jù)顏色校正信息處理輸入圖像以產(chǎn)生將輸出到投影儀的顏色校正的圖像。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，投影儀概況包括用于投影儀的查找表和三基色的默認(rèn)值以及在暗的房間中或期望的目標(biāo)環(huán)境中黑色的顏色值。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述測量步驟包括測量受環(huán)境光影響的黑色參考圖像和白色參考圖像的顏色信息，基于測量的黑色和白色顏色值以及存儲在投影儀概況中的默認(rèn)的紅色、綠色和藍(lán)色顏色值來計算顏色校正信息。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述測量步驟包括測量受環(huán)境光影響的黑色、白色、紅色、綠色和藍(lán)色參考圖像的顏色信息，基于上述測量的顏色值來計算顏色校正信息。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，
所述計算步驟包括
計算顏色空間變換參數(shù)；和
計算色域邊界；以及
所述處理步驟包括
將輸入圖像的顏色從RGB值變換為色貌值；
將具有暗的房間中的色域的色貌值轉(zhuǎn)換為具有亮的房間中的色域的色貌值；和
將校正的色貌值變換為RGB值以輸出到投影儀。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，
所述計算步驟還包括
校正在環(huán)境光下的黑點(diǎn)；和
所述處理步驟包括
基于校正的在環(huán)境光下的黑點(diǎn)將校正的色貌值變換為RGB值。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，利用下面的等式計算用于校正的受環(huán)境光影響的黑點(diǎn)
xBk，adjusted＝xBk，am-r×(xBk，am-xBk，dark)
yBk，adjusted＝y(tǒng)Bk，am-r×(yBk，am-yBk，dark)
這里，(xBk，am，yBk，am)表示環(huán)境光下黑色的顏色值，(xBk，dark，yBk，dark)表示暗的房間中黑色的顏色值，(xBk，adjusted，yBk，adjusted)表示調(diào)整之后黑色的顏色值，r能夠被設(shè)置在0和1之間；環(huán)境光下黑色的亮度值保持不變。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，
所述計算步驟包括計算顏色空間變換參數(shù)；和
計算色域邊界；以及
所述處理步驟包括
將輸入圖像的顏色從RGB值轉(zhuǎn)換為色貌值；
將具有暗的房間中的色域的色貌值映射到具有亮的房間中的色域的色貌值；
通過調(diào)整顏色的亮度值來增強(qiáng)飽和度；和
將校正的色貌值變換為RGB值以輸出到投影儀。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，通過局部伽馬校正方法來調(diào)整亮度。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，局部伽馬校正方法表示為
gamma＝a×Sat2+b×Sat+c
Jen＝Jgamma
這里，a、b和c是常數(shù)，只要保證伽馬值大于1根據(jù)應(yīng)用的投影儀來設(shè)置a、b和c的值；Jen表示伽馬校正之后的亮度，J是色域映射后顏色的亮度，Sat表示色域映射之前的原始飽和度值。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，
所述計算步驟包括
校正在環(huán)境光下的黑點(diǎn)；和
所述處理步驟包括
基于校正的在亮的條件下的黑點(diǎn)將校正的色貌值變換為RGB值。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，利用下面的等式計算用于校正的黑點(diǎn)
xBk，adjusted＝xBk，am-r×(xBk，am-xBk，dark)
yBk，adjusted＝y(tǒng)Bk，am-r×(yBk，am-yBk，dark)
這里，(xBk，am，yBk，am)表示環(huán)境光下黑色的顏色值，(xBk，dark，yBk，dark)表示暗的房間中黑色的顏色值，(xBk，adjusted，yBk，adjusted)表示調(diào)整之后黑色的顏色值，r能夠被設(shè)置在0和1之間；環(huán)境光下黑色的亮度值保持不變。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，優(yōu)選地，r＝1。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，優(yōu)選地，a＝0，b＝0.0075，c＝1。
25.一種用于環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正的方法，所述方法包括
測量受環(huán)境光影響的投影面上的參考圖像的顏色信息；
計算暗的條件和亮的條件之間的亮度比，并且如果亮度比大于閾值，則將通知用戶并終止程序，否則繼續(xù)程序來計算顏色校正信息；
基于測量的顏色信息和投影儀概況計算用于色貌匹配和色域映射的顏色校正信息；以及
根據(jù)顏色校正信息處理輸入圖像以產(chǎn)生將輸出到投影儀的顏色校正的圖像。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，利用下面的等式計算亮度比
亮度比＝LWC/LW
這里，LWC表示亮的條件下白色圖像的亮度，LW表示在暗的房間中白色圖像的亮度，LW通過從亮的條件下白色圖像的亮度減去亮的條件下黑色圖像的亮度來計算。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于環(huán)境光自適應(yīng)顏色校正的設(shè)備和方法。首先，顏色信息傳感器至少測量受環(huán)境光影響的投影面上的黑色參考圖像和白色參考圖像的顏色信息。然后，顏色校正信息計算器基于測量的顏色信息和投影儀概況計算用于色貌匹配和色域映射的顏色校正信息。在預(yù)計算之后，圖像數(shù)據(jù)校正單元根據(jù)顏色校正信息處理輸入圖像以產(chǎn)生將輸出到投影儀的顏色校正的圖像。因此，在投影面上顯示的受環(huán)境光影響的輸出圖像將具有與暗的房間中的色貌接近的色貌。
文檔編號H04N9/73GK101217674SQ200810002008
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月4日
發(fā)明者冰 韓, 樸斗植 申請人:三星電子株式會社